(PONTI DI TERZA CATEGORIA) SECONDO N.T.C....
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Passerella Pedonale In Legno
APPUNTI DI COSTRUZIONI
PASSERELLA PEDONALE IN LEGNO (PONTI DI TERZA CATEGORIA)
SECONDO N.T.C. 2008
ING. EMANUELE SPADARO
Passerella Pedonale In Legno
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CALCOLO DEGLI ASSONI DELLA PASSERELLA IN LEGNO
Gli assoni sono delle strutture secondarie e possono poggiare direttamente sulle travi (strutture
principali) ed in tal caso il ponte è detto ad orditura semplice (vedi fig. 1 e fig. 2)
orditura semplice su due appoggi con sbalzi
l = 150 200cm
lmax 200cm
a 50cm
5cm s 10cm (più 1cm 1,5cm se non è
prevista pavimentazione)
fig. 1
orditura semplice su tre appoggi con o senza
sbalzi. In questo caso consideriamo l’assone non
come un solo elemento di lunghezza 2l
(eventualmente più 2a) ma come l’insieme di
due elementi di lunghezza l (eventualmente più
a)
fig. 2
Oppure appoggiano su altre strutture secondarie che a loro volta appoggiano direttamente sulle
travi (strutture principali) ed in tal caso il ponte è detto ad orditura composta a due o più travi
(vedi fig. 3)
fig. 3
Per i ponti di terza categoria (passerelle pedonali) la norma (N.T.C. 2008) prevede che sugli
elementi secondari del ponte (assoni o impalcato e traversi) il carico da prendere in
considerazione è Qk (Qk = 1000daN su un’impronta quadrata di lato 0,10m). Già maggiorato
dell’effetto dinamico scelto e posizionato nel modo più gravoso ai fini delle verifiche (cioè in modo
da ottenere la maggior sollecitazione di momento e di taglio vedi fig. 4).
fig. 4a
per il momento
fig. 4b
per il taglio
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Per i calcoli il carico Qk va applicato al livello del piano medio degli assoni e sarà ripartito su
una lunghezza l1 che risulta maggiore di 10cm (vedi fig. 5)
fig. 5
Per fare ciò dobbiamo però ipotizzare uno spessore teorico iniziale per gli assoni s' = 5cm÷10cm
(più 1cm ÷ 1,5cm se non è prevista la pavimentazione) più lo spessore s1 della pavimentazione (se
prevista normalmente 2cm ÷ 3cm).
Per cui: l'1 = 0,1 + 2∙( s1 + s'/2)
dove: l'1, s1 e s' sono espressi in metri.
Di norma l1 è minore della larghezza b dell'assone (b = 25cm ÷ 30cm), quindi sul generico
assone si carica tutto Qk. Se però dovesse verificarsi l1 maggiore di b sull'assone si caricherebbe
solo una parte di Qk, ma per maggior sicurezza continuiamo ad applicarlo tutto sull'assone in
calcolo.
Quindi si calcola il Qk per metro lineare di assone sul tratto l1 che sarà:
1''
1 l
QQ k
k e quindi: q'd = γQ ∙ Q'k1
dove:
γQ = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (γQ = 1,35 vedi tab. 10
colonna A1).
CALCOLO DEL MOMENTO MASSIMO DOVUTO AI CARICHI DI ESERCIZIO
Se lo schema strutturale è del tipo della figura 1 o 2 (con sbalzi), il qd andrà posizionato
secondo la più gravosa delle condizioni della tabella PNL.2 di pag 97 del prontuario (manuale
tecnico di C. Farroni, R. Zedda). Dalla quali si ricava:
se 2
'38 1lal
Ml/2(q'd) = 1/8 q'd l (2l'1 -
:l) è max in mezzeria
se 2
'38 1lal
Mappoggio = - q'd l'1 ∙ (a - l'1:2) è max agli appoggi
Se lo schema strutturale è del tipo della figura 1 o 2 (senza sbalzi però), il q'd andrà
posizionato secondo la più gravosa delle condizioni della tabella PNL.2 di pag 97 del prontuario.
Dalla quale si ricava:
Ml/2(q'd) = 1/8 q'd l (2l'1 – :l)
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CALCOLO DEL MOMENTO MASSIMO DOVUTO AI CARICHI PERMANENTI
Innanzi tutto si calcola il peso proprio g'1 e l’eventuale carico permanente portato g2 quale ad
esempio quello della pavimentazione (se prevista);
si calcola:
g'1 = s'bl peso proprio assone/m e:
g2 = s1bm peso portato/m dove:
s' = spessore teorico degli assoni (in Metri);
s1 = spessore pavimentazione (in metri);
m = peso specifico materiale della pavimentazione (in daN/m3), vedi tab. 4 o 5;
l = peso specifico del legno dell’assone (in daN/m3), vedi tab. 4 o 5;
b = larghezza dell'assone (b = 25cm ÷ 30cm).
e quindi:
g' = G1 ∙ g'1 + G2 ∙ g2
dove:
G1 = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (G1 = 1,35 vedi tab. 10
colonna A1)
G2 = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (G2 = 1,5 vedi tab. 10
colonna A1)
Se lo schema strutturale è del tipo a orditura semplice della figura 1 o 2 (con o senza
sbalzi), calcola:
Ml/2(g') =
2
)2
(2)2(4
' laall
g
PROGETTO DELLA SEZIONE
Si calcola la resistenza di calcolo fm,d in base al tipo e alla classe del legno utilizzato. Dalla
tabella 4 o 5 si ricava la resistenza caratteristica a flessione fm,k e dalla tabella 2 si ricava il
coefficiente kmod per carico di lunga durata. Assumendo il coefficiente parziale di sicurezza M
dalla tabella 3 si ha:
10,mod
,
M
km
dm
fkf (in daN/cm
2)
si calcola:
Ml/2 = Ml/2(q'd) + Ml/2(g')
dm
l
f
MW
,
2/
min
Essendo la sezione rettangolare di base b (b = larghezza assone di norma 0,25 0,30m) e altezza
s. Ricaviamo smin:
b
Ws min
min
6
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Approssimando smin sempre per eccesso (in modo tale che l'area della sezione dell'assone sia
50cm2) si ottiene lo spessore di calcolo s' e infine quello effettivo:
s = s' + 1cm
VERIFICA A FLESSIONE
Innanzi tutto si calcola il peso proprio g1 e l’eventuale carico permanente portato g2 quale ad
esempio quello della pavimentazione (se prevista);
si calcola:
g1 = sbl peso proprio assone/m e:
g2 = s1bm peso portato/m (già calcolato)
dove:
s1 = spessore pavimentazione (in metri);
m = peso specifico materiale della pavimentazione (in daN/m) vedi tab. 4 o 5;
l = peso specifico del legno dell’assone (in daN/m), vedi tab. 4 o 5;
e quindi:
g = G1∙g1 + G2∙g2
dove:
G1 = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (G1 = 1,35 vedi tab. 10
colonna A1)
G2 = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (G2 = 1,5 vedi tab. 10
colonna A1)
Se lo schema strutturale è del tipo a orditura semplice della figura 1 o 2 (con o senza
sbalzi), calcola:
Ml/2(g) =
2
)2
(2)2(4
laall
g
e quindi, si calcola:
l1; Qk1; qd e Ml/2(qd) con le formule di pag.3
percui:
Mmax = Ml/2(qd) + Ml/2(g) si calcola:
Wn = 1/6 bso2
quindi:
n
dmW
Mmax
, che deve risultare minore o uguale a fm,d
VERIFICA ALLA DEFORMAZIONE
Per maggior sicurezza e per semplicità di calcolo trascuriamo gli eventuali sbalzi.
si calcola:
J = 1/12 bso3
Calcolo della deformazione iniziale:
Considerando la combinazione rara si ha come freccia iniziale (fin):
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)4
2(96
)(3
12
1
3
,
1
2/
llll
JE
lqqff
meano
d
dlin
JE
lggff
meano
lin
,
4
2/384
5)(
dove: Eo,mean = modulo elastico medio parallelo alle fibre in daN/cm2 (vedi tabella 4 o 5);
qd e g sono espressi daN/cm (si ottiene dividendo per 100 il daN/m);
l ed fl/2 sono espressi in centimetri.
freccia iniziale:
fin = fl/2(qd) + fl/2(g)
Calcolo della deformazione differita:
Viene considerata la combinazione quasi permanente applicata ai carichi permanenti e quindi al
carico variabile di esercizio:
qp
d = g e qvd = 2jqd
dove: 2j = coefficiente di combinazione dei carichi, vedi tabella 2 (2j = 0,60).
la freccia viene calcolata separatamente per confrontarla col valore limite
JE
lqqff
meano
p
dp
dl
p
in
,
4
2/384
5)(
)4
2(96
)(3
12
1
3
,
12/
llll
JE
lqqff
meano
v
dv
dl
v
in
che deve essere inferiore a
300,2
lf in
si ha quindi: v
in
p
inin fff '
dalla tabella 8 si ricava kdef e quindi:
defindiff kff '
Calcolo della deformazione finale:
diffinfin fff che deve essere inferiore a 250
,
lf finnet
Per f2,in e fnet,fin vedi tabella 7.
VERIFICA A TAGLIO
Dalla figura 4b di pag. 2 si calcola:
TAd(qd) = ½ qdl1(2 – l1/l )
TAd(g) = ½ gl
Tmax = TAd(qd) + TA
d(g)
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e quindi:
0
max
2
3
sb
Td
che deve risultare minore di fv,d
dove: 10,mod
,
M
kv
dv
fkf = resistenza di calcolo a taglio in daN/cm
2;
fv,k = coefficiente di resistenza a taglio dalla tabella 4 o 5.
CALCOLO DEI TRAVERSI DELLA PASSERELLA IN LEGNO
Se il ponte è a orditura composta dopo aver progettato e verificato gli assoni bisogna progettare
e verificare i traversi.
L’interasse (it) coincide con la luce l degli assoni che come detto, deve essere contenuta entro i
150 200cm.
Inoltre considerato che la luce dei traversi coincide con l’interasse (iT) delle travi principali, è
buona norma che anche iT sia limitato ad un massimo di 180 240cm onde evitare sezioni
eccessive sia per i traversi che per le travi (specie se la loro luce L è notevole).
Qualora si decidesse di realizzare degli sbalzi di luce a, come per gli assoni si consiglia a 50cm
in questo modo si avrà sicuramente che:
mla
iT 10,13
'38 1
Di norma iT è maggiore di tale valore.
In questo caso come detto a pag. 3 il momento massimo sarà sempre in mezzeria.
Ed l'1 si calcola come illustrato in figura 5 di pagina 3 ipotizzando uno spessore teorico iniziale
per i traversi h' = 10cm più lo spessore so dell'assone calcolato a pagina 5, più lo spessore s1
della pavimentazione (se prevista normalmente 2cm ÷ 3cm). Per cui:
l'1 = 0,1 + 2∙( s1 + so + h'/2)
La procedura di calcolo da seguire può essere:
induttiva simile a quella seguita per gli assoni;
fig. 6
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o deduttiva (che peraltro può essere utilizzata anche per gli assoni):
Visto che abbiamo già analizzato la prima ora procediamo con la seconda.
1. calcoliamo il qd disposto con l’orma di appoggio (di 10cn per 10cm) a cavallo dell’asse del
traverso:
1'
'1 l
QQ k
k quindi: q'd = γQ ∙ Q'k1 (in daN/m)
e:
qe = γQ∙qkit = γQ∙500it (in daN/m)
2. in base agli schemi di carico riportati in figg. 7 e 8 (supposto iT 1,06m) si calcola il
momento massimo in mezzeria dovuto al q'd e al qe e si prenderà, per il progetto e la
verifica quello più gravoso:
)'
'2('8
12
1
1)'(2/
T
Tddqii
lliqM
T (1)
fig. 7
2
)(2/ )2
(2)2(4
T
TT
e
qei
iaaii
qM
T (2)
fig. 8
3. si calcola il momento dovuto al carico g2. Da g1 e g2 calcolato a pagina 5 si calcola g2 (carico
portato) con la seguente espressione:
t
GG ib
ggg
2212
2 in daN/m
dove: b = larghezza assone in metri.
22
)2(2/ )2
(2)2(4
TTTgi
iaaii
gM
T
PROGETTO DELLA SEZIONE
4. si calcola:
)g(2/i)qi(2/i2/i TTTMMM
dove: MiT/2(qi) è il più grande fra (1) e (2);
5. Si calcola la resistenza di calcolo fm,d in base al tipo e alla classe del legno utilizzato. Dalla
tabella 4 o 5 si ricava la resistenza caratteristica a flessione fm,k e dalla tabella 2 si ricava il
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coefficiente kmod per carico di lunga durata. Assumendo il coefficiente parziale di sicurezza M
dalla tabella 3 si ha:
10,mod
,
M
km
dm
fkf (in daN/cm
2)
si calcola:
dm
i
f
MW
T
,
2/
min
6. Essendo la sezione rettangolare di base b e altezza h e assumendo di norma b = 0,7h.
Ricaviamo hmin:
3min
min7,0
6 Wh
Approssimando hmin sempre per eccesso si ottiene l’altezza effettiva h, moltiplicando per
0,7∙ hmin si ottiene bmin che approssimata sempre per eccesso si ottiene la base effettiva b.
E' opportuno che l'area della sezione del traverso sia 50cm2.
VERIFICA A FLESSIONE
1. Innanzi tutto si calcola:
l1 = 0,1 + 2∙( s1 + so + h/2)
2. e il peso proprio g1 essendo già noto il carico permanente portato g2 (pag. 8):
g1 = hbl peso proprio traverso in daN/m e quindi:
g = G1∙g1 + g2
3. si calcola:
2
)(2/ )2
(2)2(4
TTTgi
iaaii
gM
T
4. e quindi:
)g(2/i)q(2/imax TiTMMM
5. si calcola:
Wn = 1/6 bh2
7. quindi:
n
dmW
Mmax
, che deve risultare minore di fm,d
VERIFICA ALLA DEFORMAZIONE
Per maggior sicurezza e per semplicità di calcolo trascuriamo gli eventuali sbalzi.
Si calcola:
J = 1/12 bh3
Calcolo della deformazione iniziale:
Considerando la combinazione rara si ha come freccia iniziale (fin):
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per il carico esterno:
se il carico più gravoso è risultato qd (vedi pag. 8) si calcola:
)4
2(96
)(3
12
1
3
,
1
2/
llii
JE
lqqff TT
meano
d
diin T
(3)
se invece il carico più gravoso è qe (vedi pag. 8) si calcola:
JE
iqqff
meano
Te
eiin T
,
4
2/384
5)( (4)
per il peso g:
JE
iggff
meano
T
iin T
,
4
2/384
5)(
dove: Eo,mean = modulo elastico medio parallelo alle fibre in daN/cm2 (vedi tabella 4 o 5);
qd, qe e g sono espressi daN/cm (si ottiene dividendo per 100 il daN/m);
iT ed fiT/2 sono espressi in centimetri.
freccia iniziale:
fin = fiT/2(qi) + fiT/2(g)
dove:
fiT/2(qi) è dato dalla (3) se il carico più gravoso è risultato qd (vedi pag. 8) o dalla (4) se il
carico più gravoso è risultato qe (vedi pag. 8)
Calcolo della deformazione differita:
Viene considerata la combinazione quasi permanente applicata ai carichi permanenti e quindi al
carico variabile di esercizio.
qp
d = g
qvd = 2jqd
dove: 2j = coefficiente di combinazione dei carichi, vedi tabella 2 (2j = 0,60).
la freccia viene calcolata separatamente per confrontarla col valore limite
JE
lqqff
meano
p
dp
dl
p
in
,
4
2/384
5)(
)4
2(96
)(3
12
1
3
,
12/
llll
JE
lqqff
meano
v
dv
dl
v
in
che deve essere inferiore a
300,2
lf in
si ha quindi: v
in
p
inin fff '
dalla tabella 8 si ricava kdef e quindi:
defindiff kff '
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Calcolo della deformazione finale:
diffinfin fff che deve essere inferiore a 250
,
lf finnet
Per f2,in e fnet,fin vedi tabella 7.
Per maggior sicurezza e per semplicità di calcolo trascuriamo, come detto, gli eventuali sbalzi.
VERIFICA A TAGLIO
1. Se il carico più gravoso è risultato qd dalla figura 4b di pag. 2 si calcola:
TAd(qd) = ½ qdl1∙(2 – l1/iT) (6)
se invece il carico più gravoso è qe dalla figura 8 pag. 8 si calcola:
TAd(qe) = ½ qeiT (7)
2. si calcola:
TAd(g) = ½ giT
3. si calcola:
Tmax = TAd(qi) + TA
d(g)
TAd(qi) sarà dato dalla (6) o dalla (7) a seconda del carico più gravoso
e quindi:
0
max
2
3
sb
Td
che deve risultare minore di fv,d
dove: 10,mod
,
M
kv
dv
fkf = resistenza di calcolo a taglio in daN/cm
2;
fv,k = coefficiente di resistenza a taglio dalla tabella 4 o 5.
CALCOLO DEL PARAPETTO DELLA PASSERELLA IN LEGNO
Gli elementi principali portanti costituenti il parapetto sono due:
il corrimano (orizzontale);
i montanti (verticali)
iM 150 200cm
fig. 9
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CORRIMANO
Strutturalmente il corrimano si può considerare come una trave isostatica appoggiata agli
estremi, soggetta al carico uniformemente distribuito q8 = 150daN/m e di luce iM corrispondente
all’interasse dei montanti. Se il ponte è a orditura composta iM = it perchè (come si vede dalla fig.
9) i montanti vengono di norma fissati ai traversi.
1. calcolo:
22
8max 75,188
1MM iiqM (daNm)
2. calcolo:
Tmax = ½ q8iM = 75iM (daN) fig. 10
3. calcolo:
10,mod
,
M
km
dm
fkf (in daN/cm
2)
4. calcolo:
dmf
MW
,
maxmin
5. calcolo:
3minmin 6 RWh
dove:
R = 1/4 per migliorare la resistenza a flessione;
Mmax in daNcm, limite in daN/cm2 e Wmin in cm
3
6. calcolo: bmin = hmin:R
hmin si approssima per eccesso ad h e bmin si approssima per eccesso a b in modo tale che
area della sezione del corrimano sia 50cm2.
7. si calcola:
6
2hb
Wn
8. si verifica che:
dm
n
dm fW
M,
max,
e che:
dvd fhb
T,
max
2
3
dove: 10,mod
,
M
kv
dv
fkf = resistenza di calcolo a taglio in daN/cm
2;
fv,k = coefficiente di resistenza a taglio dalla tabella 4 o 5.
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Non si effettua la verifica alla deformazione in quanto essa non preoccupa, anche perchè il
corrimano, come si vede dalla fig. 7, è sorretto e irrigidito dalla sottotavola alla quale diamo, di
norma, le dimensioni del corrimano.
MONTANTE
Strutturalmente il montante di altezza hM h + 20cm (i 20cm vengono aggiunti per tenere conto
del fatto che il montante e fissato alla passerella un certo numero di centimetri al di sotto del piano
di calpestio) si può considerare come una mensola verticale isostatica incastrata alla base e
soggetta, al carico concentrato
P = q8iM daN applicato alla testa del montante
1. calcolo:
MMM hihPM 150max (daNm)
2. calcolo:
Tmax = P = 150iM (daN) fig. 11
3. calcolo:
10,mod
,
M
km
dm
fkf (in daN/cm
2)
4. calcolo:
dmf
MW
,
maxmin
5. calcolo:
3minmin 6 RWh
dove:
R = 2 per migliorare la resistenza a flessione;
Mmax in daNcm e Wmin in cm3
6. calcolo: bmin = hmin:R
hmin si approssima per eccesso ad h e bmin si approssima per eccesso a b in modo tale che
area della sezione del corrimano sia 50cm2.
7. si calcola:
6
2hb
Wn
8. si verifica che:
dm
n
dm fW
M,
max,
e che:
dvd fhb
T,
max
2
3
dove: 10,mod
,
M
kv
dv
fkf = resistenza di calcolo a taglio in daN/cm
2;
fv,k = coefficiente di resistenza a taglio dalla tabella 4 o 5.
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verifica alla deformazione
si calcola:
J = 1/12 bh3
Calcolo della deformazione iniziale:
Considerando la combinazione rara si ha come freccia iniziale (fin):
JE
hPf
meano
M
in
,
3
3
1
dove: Eo,mean = modulo elastico medio parallelo alle fibre in daN/cm2 (vedi tabella 4 o 5);
P è espresso in daN;
hM ed fin sono espressi in centimetri.
Calcolo della deformazione differita:
Viene considerata la combinazione quasi permanente applicata ai carichi permanenti e quindi al
carico variabile di esercizio:
qvd = 2jP
dove: 2j = coefficiente di combinazione dei carichi, vedi tabella 2 (2j = 0,60).
la freccia viene calcolata separatamente per confrontarla col valore limite
JE
hqf
meano
M
v
dv
in
,
3
3
1 che deve essere inferiore a
1502
M
in,
hf
dalla tabella 8 si ricava kdef e quindi:
definv
diff kff '
Calcolo della deformazione finale:
diffinfin fff che deve essere inferiore a 125
,
M
finnet
hf
Per f2,in e fnet,fin vedi tabella 7.
Se la verifica alla deformazione non dovesse
essere soddisfatta, si può ricorrere alla soluzione
del montante col puntello che non
approfondiamo ma della quale alleghiamo la
figura 12.
Nella quale si danno anche delle dimensioni
indicative dei vari elementi che costituiscono il
parapetto.
fig. 12
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CALCOLO DELLE TRAVI DELLA PASSERELLA IN LEGNO
Per i ponti di terza categoria, destinati, quindi, unicamente al traffico pedonale, la normativa
prevede che sull’impalcato sia applicato il solo carico mobile qfk = 500daN/m2, comprensivo
dell'effetto dinamico.
Il carico g2 su m2 portato dalle travi si calcola dal carico g di pagina 5 (se non ci sono i traversi,
orditura semplice) o g di pagina 9 (se ci sono i traversi, orditura composta) con la seguente
relazione:
t
2i
gg (
b
gg2 per orditura semplice)
Se il ponte è a orditura semplice il carico sulla trave è uniformemente distribuito.
Se il ponte è a orditura composta e se it 150 200cm il carico sulla trave si può considerare
uniformemente distribuito.
Se il ponte è a orditura composta e se it 200cm il carico sulla trave sarà costituito da una
serie di carichi concentrati uno per ogni traverso. Noi lo considereremo uniformemente
distribuito (vedi fig. 13)
fig. 13
Il carico q (della fig. 13) da prendere in considerazione, nel calcolo del momento massimo e del
taglio massimo, verrà calcolato in funzione del numero di travi che costituiscono il ponte, con uno
dei seguenti modi:
dove:
PO = carico portato + γQ∙carico mobile = g2 + γQ∙qfk
PP = peso parapetto 30daN/m
calcolo:
8
'2
)(2/'
LqM qL
dove:
L' = luce di calcolo = 1,1∙L
schema con due travi:
q = RAy = PO(a + iT:2) + PP
fig. 14
schema con tre travi:
q = RCy = POiT
con a iT fig. 15
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PROGETTO DELLA SEZIONE
Si calcola la resistenza di calcolo fm,d in base al tipo e alla classe del legno utilizzato. Dalla
tabella 4 o 5 (oppure 6 se si decide di usare legno lamellare fin,gk) si ricava la resistenza
caratteristica a flessione fm,k e dalla tabella 2 si ricava il coefficiente kmod per carico di lunga
durata. Assumendo il coefficiente parziale di sicurezza M dalla tabella 3 si ha:
10,mod
,
M
km
dm
fkf (in daN/cm
2)
si calcola:
dm
qL
f
MW
,
)(2/'
min
Essendo la sezione rettangolare di base b e altezza h e assumendo di norma b = 0,7h.
Ricaviamo hmin:
3min
min7,0
6 Wh
Approssimando hmin sempre per eccesso si ottiene l’altezza effettiva h, moltiplicando per
0,7∙ hmin si ottiene bmin che approssimata sempre per eccesso si ottiene la base effettiva b.
In modo tale che l'area della sezione della trave sia 50cm2.
VERIFICA A FLESSIONE
1. Innanzi tutto si calcola il peso proprio g1 essendo già noto il carico permanente portato
g2 (pag. 15):
g'1 = hbl peso proprio trave/m
dove: l = peso specifico del legno della trave (in daN/m3)
e quindi:
g1 = G1g'1 dove:
G1 = coefficiente parziale di sicurezza per le azioni e per i loro effetti (G1 = 1,35 vedi tab. 10
colonna A1)
2. si calcola:
ML'/2(g1) = 8
'2
1 Lg
3. e quindi:
Mmax = ML'/2(q) + ML'/2(g1) 4. si calcola:
Wn = 1/6 bh2
5. quindi:
n
dmW
Mmax
, che deve risultare minore o uguale a fm,d
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VERIFICA ALLA DEFORMAZIONE
si calcola:
J = 1/12 bh3
Calcolo della deformazione iniziale:
Considerando la combinazione rara si ha come freccia iniziale (fin):
JE
Lqqff
meano
Lin
,
4
2/'
'
384
5)(
si calcola: g = g1 + g2
JE
Lggff
meano
Lin
,
4
2/'
'
384
5)(
dove: Eo,mean = modulo elastico medio parallelo alle fibre in daN/cm2 (vedi tabella 4 o 5 oppure 6
per legno lamellare con Eo,gmean);
q e g sono espressi daN/cm (si ottiene dividendo per 100 il daN/m);
L' ed fL'/2 sono espressi in centimetri.
freccia iniziale:
fin = fL'/2(q) + fL'/2(g)
Calcolo della deformazione differita:
Viene considerata la combinazione quasi permanente applicata ai carichi permanenti e quindi al
carico variabile di esercizio:
qp = g e q
v = 2jq
dove: 2j = coefficiente di combinazione dei carichi, vedi tabella 2 (2j = 0,60).
la freccia viene calcolata separatamente per confrontarla col valore limite
JE
Lqqff
meano
p
L
p
in
p
,
4
2/'
'
384
5)(
JE
Lqqff
meano
vv
L
v
in
,
4
2/'
'
384
5)( che deve essere inferiore a
300
',2
Lf in
si ha quindi: v
in
p
inin fff '''
dalla tabella 8 si ricava kdef e quindi:
defindiff kff '
Calcolo della deformazione finale:
diffinfin fff che deve essere inferiore a 250
',
Lf finnet
Per f2,in e fnet,fin vedi tabella 7.
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VERIFICA A TAGLIO
Si calcola:
Tmax = Td
A = RA = ½L'(q + g) e quindi:
hb
Td
max
2
3 che deve risultare minore di fv,d
dove: 10,mod
,
M
kv
dv
fkf = resistenza di calcolo a taglio in daN/cm
2;
fv,k = coefficiente di resistenza a taglio dalla tabella 4 o 5.
TRAVI COSTITUITE DA DUE O PIU’ ELEMENTI IN LEGNO
Quando la luce L della trave è grande l’altezza h della trave può risultare notevole (tale da non
poter essere realizzata con un solo elemento) in questi casi, molto spesso, si ricorre alle travi
costituite da due o più elementi in legno che sono posti e fissati l’uno sull’altro fino a raggiungere
l’altezza h necessaria. Per il fissaggio degli elementi vengono utilizzate delle colle viniliche o delle
biette.
La procedura di progettazione e di verifica non cambia rispetto a quanto sopra esposto se non
nella determinazione del numero di biette da inserire (che qui non trattiamo).
TRAVI IN LEGNO LAMELLARE
Quando la luce L della trave è grande l’altezza h della trave può risultare notevole (tale da non
poter essere realizzata con un solo elemento) in questi casi, molto spesso, si ricorre alle travi
lamellari che sono costituite (vedi fig. 14) da numerosi elementi di legno con spessore pochi
centimetri, posti e fissati l’uno sull’altro fino a raggiungere l’altezza h necessaria.
La procedura di progettazione non cambia da quanto sopra esposto se non nei seguenti punti:
1. calcolato hmin si determina il numero minimo nmin di elementi con spessore s da assemblare:
s
hn min
min (nmin sarà intero e approssimato per eccesso e diventerà n)
2. si calcola: h = ns
Le procedure di verifica saranno identiche a quanto già esposto, con l’aggiunta che bisognerà
verificare lo svergolamento, fenomeno possibile nelle travi molto alte, che è simile al fenomeno del
carico di punta che si verifica nei pilastri alti e sottili, e che si combatte realizzando degli opportuni
irrigidimenti.
La figura 16 è indicativa
(come le misure riportate) di
una soluzione con legno
lamellare. In questo caso le
travi fanno anche da
parapetto e l’irrigidimento
trasversale dato dalle staffe
di collegamento dei traversi
elimina il fenomeno dello
svergolamento.
fig. 16
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SPALLA DEL PONTE
Le spalle del ponte sono i muri su cui si appoggia, tramite un elemento inerte (il dormiente), il
ponte. Essi sono dei veri e propri muri di sostegno e di norma vengono realizzati a gravità
massiccia.
Nei calcoli la spinta Si relativa all’acqua
non viene considerata. La procedura di
calcolo della spalla da ponte è la seguente;
1. la spinta del terrapieno deve essere
sempre calcolata considerando il
sovraccarico di folla compatta q1e
al netto dell’incremento dinamico;
2. nel calcolo si deve fare riferimento ad
un tratto di muro lungo un metro
simmetrico all’asse rispetto all’asse
della trave cui compete la maggior; fig. 17
reazione vincolare (la trave progettata)
3. il carico N uguale ed opposto alla reazione d’appoggio della trave principale, non deve essere
considerato nel progetto e nelle verifiche a ribaltamento e scorrimento del muro;
4. la verifica a schiacciamento deve essere effettuata sia omettendo sia considerando il carico N
e in entrambi i casi deve essere soddisfatta.
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Tabella 1 classi di servizio
Classe di servizio Condizioni ambientali
Umidità del materiale Umidità dell'aria costante
1 A temperatura di 20°C 65% per poche settimane all'anno
2 A temperatura di 20°C 85% per poche settimane all'anno
3 Condizioni climatiche con umidità superiore a quelle della classe 2
Tabella 2 classi di durata del carico e valori del coefficiente kmod per legno massiccio, lamellare e compatto
Classe di
durata del
carico
Durata del carico Esempi di carico
Valori di kmod
classe di servizio
1 e 2 3
Permanente Più di 10 anni Peso proprio e permanenti non rimovibili 0,60 0,50
Lunga durata 6 mesi ÷ 10 anni Permanenti rimovibili, variabili di magazzini e depositi 0,70 0,55
Media durata 1 settimana ÷ 6 mesi Carichi variabili di edifici 0,80 0,65
Breve durata Meno di una settimana Neve fino a qsk = 200daN/m2
0,90 0,70
Istantaneo Vento e azioni eccezionali 1,00 0,90
Tabella 3 coefficienti parziali di sicurezza per le proprietà del materiale
Stati limiti ultimi M
Combinazioni fondamentali
Legno massiccio 1,50
Legno lamellare incollato 1,45
Pannelli di particelle o di fibre 1,50
Compensato 1,40
Unioni 1,50
Combinazioni eccezionali 1,00
Stati limite di esercizio (s.l.e.) 1,00
Tabella 4 valori di resistenza, modulo elastico e peso specifico in funzione delle classi di resistenza secondo EN 338,
per legno massiccio di conifere di pioppo
Classi di resistenza C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50
Resistenza in daN/cm2
flessione fm,k 140 160 180 200 220 240 270 300 350 400 450 500
trazione parallela alle
fibre ft0,k 80 100 110 120 130 140 160 180 210 240 270 300
trazione perpendicolare
alle fibre ft90,k 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6
compressione parallela
alle fibre fc0,k 160 170 180 190 200 210 220 230 250 260 270 290
compressione
perpendicolare alle
fibre
fc90,k 20 22 22 23 24 25 26 27 28 29 31 32
taglio fv,k 17 18 20 22 24 25 28 30 34 38 38 38
Modulo elastico in daN/cm
2 (N.B. ciascun numero va moltiplicato per 10
4)
modulo elastico medio
parallelo alle fibre E0,mean 7
8
9
9
10
11
11,5
12
13
14
15
16
modulo elastico
caratteristico parallelo alle
fibre E0,05 4,7 5,4 6 6,4 6,7 7,4 7,7 8 8,7 9,4 10 10,7
modulo elastico medio
perpendicolare alle fibre E90,mean 0,23 0,27 0,3 0,32 0,33 0,37 0,38 0,4 0,43 0,47 0,5 0,53
modulo di taglio medio Gmean 0,44 0,5 0,56 0,59 0,63 0,69 0,72 0,75 0,81 0,88 0,94 1
Peso specifico in daN/m
3
Peso specifico
caratteristico k 290 310 320 330 340 350 370 380 400 420 440 460
Peso specifico medio γm 350 370 380 390 410 420 450 460 480 500 520 550
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Tabella 5 valori di resistenza, modulo elastico e peso specifico in funzione delle classi di resistenza secondo EN
338, per legno massiccio di latifoglie (escluso pioppo)
Classi di resistenza D30 D35 D40 D50 D60 D70
Resistenza in daN/cm2
flessione fm,k 300 350 400 500 600 700
trazione parallela alle
fibre ft0,k 180 210 240 300 360 420
trazione perpendicolare alle
fibre ft90,k 6 6 6 6 6 6
compressione parallela
alle fibre fc0,k 230 250 260 290 320 340
compressione
perpendicolare alle fibre fc90,k 80 84 88 97 105 135
taglio fv,k 30 34 38 46 53 60
Modulo elastico in daN/cm
2 (N.B. ciascun numero va moltiplicato per 10
4)
modulo elastico medio
parallelo alle fibre E0,mean 10 10 11 14 17 20
modulo elastico caratteristico
parallelo alle fibre E0,05 8 8,7 9,4 11,8 14,3 16,8
modulo elastico medio
perpendicolare alle fibre E90,mean 0,64 0,69 0,75 0,93 1,13 1,33
modulo di taglio medio Gmean 0,60 0,65 0,70 0,88 1,06 1,25
Peso specifico in daN/m
3
Peso specifico
caratteristico k 530 560 590 650 700 900
Peso specifico medio γm 640 670 700 780 840 1080
Tabella 6 valori di resistenza, modulo elastico e peso specifico in funzione delle classi di resistenza per legno
lamellare di conifera omogeneo e combinato, secondo EN 1194
Classi di resistenza GL24h GL24c GL28h GL28c GL32h GL32c GL36h GL36c
Resistenza in daN/cm2
flessione fm,g,k 240 280 320 360
trazione parallela alle
fibre ft0,g,k 165 140 195 165 225 195 260 225
trazione perpendicolare
alle fibre ft90,g,k 4 3,5 4,5 4 5 4,5 6 5
compressione
parallela alle fibre fc0,g,k 240 210 265 240 290 265 310 290
compressione
perpendicolare alle
fibre
fc90,g,k 27 24 30 27 33 30 36 33
taglio fv,g,k 27 22 32 27 38 32 43 38
Modulo elastico in daN/cm
2 (N.B. ciascun numero va moltiplicato per 10
4)
modulo elastico
medio parallelo alle
fibre
E0,g,mean 11,6 11,6 12,6 12,6 13,7 13,7 14,7 14,7
modulo elastico caratteristico parallelo alle
fibre
E0,g,05 9,4 9,4 10,2 10,2 11,1 11,1 11,9 11,9
modulo elastico
medio perpendicolare
alle fibre
E90,g,mean 0,39 0,32 0,42 0,39 0,46 0,42 0,49 0,46
modulo di taglio
medio Gg,mean 0,72 0,59 0,78 0,72 0,85 0,78 0,91 0,85
Peso specifico in daN/m
3
Peso specifico
caratteristico g,k 380 350 410 380 430 410 450 430
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Tabella 7 dei coefficienti di combinazione j
Categoria/Azione variabile 0j 1j 2j
Cat. A: ambienti a uso residenziale 0,7 0,5 0,3
Cat. B: uffici 0,7 0,5 0,3
Cat. C: ambienti suscettibili di affollamento 0,7 0,7 0,6
Cat. D: ambienti a uso commerciale 0,7 0,7 0,6
Cat. E: biblioteche, archivi, magazzini e uso industriale 1,0 0,9 0,8
Cat. F: rimesse e parcheggi (per veicoli con peso 3000daN) 0,7 0,7 0,6
Cat. G: rimesse e parcheggi (per veicoli con peso 3000daN) 0,7 0,5 0,3
Cat. H: coperture 0,0 0,0 0,0
Vento 0,6 0,2 0,0
Neve (quota 1000m s.l.m.) 0,5 0,2 0,0
Neve (quota 1000m s.l.m.) 0,7 0,5 0,2
Variazioni termiche 0,6 0,5 0,0
Tabella 8 Valori dei coefficienti kdef
Materiale Classe di servizio
1 2 3
Legno massiccio 0,60 0,80 2,00
Legno lamellare incollato 0,60 0,80 2,00
Compensato 0,80 1,00 2,50
Tabella 9 frecce massime per travi inflesse in legno
Natura della deformazione
(l = luce della trave o dello sbalzo) Valore della freccia
Freccia istantanea f2,in per soli carichi variabili:
travi l/300
sbalzi l/150
Per limitare la freccia finale ffin si deve avere:
a) per soli carichi variabili f2,fin:
travi l/200
sbalzi l/100
b) per carichi permanenti e variabili fnet,fin:
Travi l/250
sbalzi l/125
Tabella 10 coefficienti parziali di sicurezza γF per le azioni o per i loro effetti
Carichi γF Condizione EQU A1
STR
A2
GEO
Permanenti γG1 favorevole
sfavorevole
0,90
1,10
1,00
1,30
1,00
1,00
Permanenti non
strutturali γG2
favorevole
sfavorevole
0,00
1,50
0,00
1,50
0,00
1,30
Variabili γQ favorevole
sfavorevole
0,00
1,50
0,00
1,50
0,00
1,30