Quadro Normativo n.2... · Tecnica delle Costruzioni – Ing. Giuseppe Macaluso NTC 2008. EFFETTI...

FACOLTÀ DI STUDI INGEGNERIA E ARCHITETTURA A. A. 2016-2017 - Corso di Laurea Magistrale in Architettura

TECNICA DELLE COSTRUZIONI (9 CFU)

DOCENTE: ING. GIUSEPPE MACALUSO

Quadro Normativo

Cronologia della normativa Italiana

TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacalusoQuadroNorma;vo


Finalmente!!!! Una Sola Norma

FACOLTÀ DI STUDI INGEGNERIA E ARCHITETTURA A. A. 2016-2017 - Corso di Laurea Magistrale in Architettura

TECNICA DELLE COSTRUZIONI (9 CFU)

DOCENTE: ING. GIUSEPPE MACALUSO

Norme Tecniche per le Costruzioni 14 Gennaio 2008

Articolazione del testo (12 capitoli, 2 allegati)

1. Oggetto

2. Sicurezza e prestazioni attese

3. Azioni sulle costruzioni

4. Costruzioni civili e industriali

5. Ponti

6. Progettazione geotecnica

7. Progettazione in presenza di azioni sismiche

8. Costruzioni esistenti

9. Collaudo statico

10. Norme per le redazioni dei progetti esecutivi e delle relazioni di calcolo

11. Materiali e prodotti per uso strutturale

12. Riferimenti tecnici

- Allegati A e B (pericolosità sismica)

+Circolare 2 Febbraio 2009

Istruzioni per l’applicazione delle “Nuove

Norme tecniche per le costruzioni” di cui

al D.M. 14 Gennaio 2008

Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) 14 gennaio 2008

TecnicadelleCostruzioni–Ing.GiuseppeMacalusoNTC2008

Unico testo organico che sostituisce quanto prima riportato in più decreti ministeriali

• Progetto

• Esecuzione

• Collaudo

• Resistenza meccanica

• Stabilità (anche in caso di incendio)

• Durabilità

Prestazioni Richieste:

le AZIONI sulle costruzioni i MATERIALI e della loro RESISTENZA

le condizioni di SICUREZZA STRUTTURALE

Regolano quindi:

Definiscono i principi di: delle costruzioni

Norme Prestazionali (non prescrittive)

Definiscono:


Capitolo 1 - Oggetto della Norma

Capitolo 2 - Sicurezza e prestazioni attese Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme.

La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale.

….è la condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. (NTC 2008)

Stato Limite

“Gli stati limite sono delle situazioni a partire dalle quali la costruzione o una delle sue parti cessa di assolvere alla funzione per la quale era destinata, e per la quale era stata progettata e costruita. Pertanto la sicurezza dovrebbe caratterizzare la probabilità che questi stati non vengano superati” ( E. Giangreco, Teoria e Tecnica delle Costruzioni VOL. I ).


Stati Limite

STATI LIMITE ULTIMI STATI LIMITE DI ESERCIZIO

EFFETTI DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI STATI LIMITE ULTIMI a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte;

b) spostamenti o deformazioni eccessive;

c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti,fondazioni;

d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme;

e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni;

f) rottura di membrature e collegamenti per fatica;

g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo;

h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme;

Stati Limite Ultimi (SLU) Sono generalmente causati da eventi eccezionali di notevole intensità (terremoti, esplosioni, incendi, fatica per azioni ripetute, effetti del tempo)


EFFETTI DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la

durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto;

b) spostamenti e deformazioni che possano limitare l’uso della costruzione, la sua efficienza e il suo

aspetto;

c) spostamenti e deformazioni che possano compromettere l’efficienza e l’aspetto di elementi non

strutturali, impianti, macchinari;

d) vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione;

e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità;

f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell’ambiente di esposizione.

Stati Limite di Esercizio (SLE) Sono generalmente causati da eventi con una maggiore probabilità di manifestazione nell’arco della vita della struttura ( eccessivo carico, effetti del degrado o della temperatura…)


Il superamento di uno SLU ha carattere IRREVERSIBILE e si definisce COLLASSO

Il superamento di uno SLE può avere carattere REVERSIBILE o IRREVERSIBILE

(la struttura diventa inutilizzabile, ma deve comunque essere garantita la salvaguardia delle vite umane)à Collasso senza Crollo

(in genere è possibile ripristinare la funzionalità intervenendo sulle parti di struttura danneggiate)


Si deve dunque garantire …..

Sicurezza nei confronti degli SLU capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l’incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l’opera;

Sicurezza nei confronti degli SLE capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio


Valutazione della SICUREZZA e delle PRESTAZIONI

Il metodo semiprobabilistico agli stati limite, uno strumento che nasce con l’intento di mantenere al di sotto di una certa probabilità il verificarsi di un evento definito “stato limite”.

Non sono note in forma probabilistica tutte le grandezze che intervengono nell’applicazione del metodo

METODO SEMIPROBABILISTICO AGLI STATI LIMITE

Variabili In gioco

Grandezze deterministiche • Legami costitutivi • Geometria degli elementi • Moduli di elasticità • Modello di calcolo

Grandezze probabilistiche • Azioni • Resistenze

Metodo semiprobabilistico

Il criterio base adottato dalla normativa è Il metodo semiprobabilistico agli stati limite

Tutte le incertezze vengono tenute in conto applicando dei coefficienti parziali di sicurezza γ che operano sulle AZIONI e sulle REISISTENZE


AZIONI F

Sono calcolate al loro valore CARATTERISTICO [k]

Fk Sono le azioni che hanno una probabilità del 5% di essere superate

(la normativa ci dice coma calcolare i valori caratteristici delle azioni e quali azioni considerare per le varie tipologie di costruzioni)

Fd Si utilizzano però al loro valore DI PROGETTO [d]

Fd = γFFk (in generale quindi i coefficienti γF sono numeri maggiori di 1 che amplificano le azioni caratteristiche, così che le azioni di progetto impiegate nel calcolo abbiano una intensità maggiore incrementando così il livello di sicurezza )


RESISTENZE f (in termini di tensioni o altre caratteristiche dei materiali)

Sono impiegate al loro valore CARATTERISTICO [k]

fk Sono le resistenze che sono superate dal 95% dei campioni

(sono fornite dai produttori secondo le procedure di controllo e di qualificazione regolate dalla presente norma)

fd Si utilizzano però al loro valore DI PROGETTO [d]

fd = fk / γM (in generale quindi i coefficienti γM sono numeri maggiori di 1 che riducono le resistenze caratteristiche, così che le resistenze di progetto impiegate nel calcolo abbiano un valore inferiore ed incrementando così il livello di sicurezza )

cls acciaio


Fd=gFFk

Le Azioni Fd producono EFFETTI Ed (RICHIESTA DI PRESTAZIONE)

Ed=gFEk

Quindi ad una azione sono associati uno o più effetti (tagli, momenti, sforzi normali…) che derivano dall’analisi strutturale

Note poi le resistenze di progetto si può risalire alla CAPACITA’ DI PRESTAZIONE Rd (cap. 4) nelle sezioni che interessa verificare

VERIFICA DI SICUREZZA

Rd ≥ Ed La CAPACITA’ DI PRESTAZIONE deve essere sempre superiore o al più uguale alla

RICHIESTA DI PRESTAZIONE


Verifica strutturale in genere ……

1) Calcolo delle azioni di PROGETTO e analisi strutturale (VALUTAZIONE DELLA RICHIESTA DI PRESTAZIONE)

2) Calcolo della CAPACITA’ DI PRESTAZIONE dei vari elementi strutturali nelle varie sezione (capacità in termini di resistenza, deformazione, fessurazione…)

3) Verifica

Rd ≥ Ed


AZIONI SULLE COSTRUZIONI

Si definisce AZIONE ogni causa o insieme di cause capace di indurre stati limite in una struttura

Classificazione delle azioni

a) in base al modo di esplicarsi DIRETTE

• Forze Concentrate

• Carichi distribuiti fissi o mobili

d

INDIRETTE

• Spostamenti impressi • Variazioni di temperatura e di umidità • Ritiro • Precompressione • Cedimenti di vincolo

DEGRADO : • Endogeno: alterazione naturale del materiale di cui è composta l’opera strutturale; • Esogeno: alterazione delle caratteristiche dei materiali costituenti l’opera strutturale, a seguito di agenti esterni.

+Dt -Dt


STATICHE azioni applicate alla struttura che non provocano accelerazioni significative della stessa o di alcune sue parti;

b) in base alla risposta strutturale

PSEUDO-STATICHE azioni dinamiche rappresentabili mediante un’azione statica equivalente

DINAMICHE azioni che causano significative accelerazioni della struttura o dei suoi componenti


c) in base alla variazione della loro intensità nel tempo

PERMANENTI (G ): (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo:

G1

G2

G1 - peso proprio di tutti gli elementi strutturali; -  peso proprio del terreno, quando pertinente; -forze indotte dal terreno forze risultanti dalla pressione dell’acqua (quando si configurino costanti nel tempo)

G2 - peso proprio di tutti gli elementi non strutturali (carichi permanenti); - spostamenti e deformazioni imposti, previsti dal progetto e realizzati all’atto della costruzione; - pretensione e precompressione (P); - ritiro e viscosità; - spostamenti differenziali;


d) in base alla variazione della loro intensità nel tempo

G1

G2

Q

VARIABILI (Q) (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni sulla struttura o sull’elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo

Possono essere di brave o di lunga durata ad esempio il carico su un balcone, una scala, un solaio dovuto a persone o neve o vento sono azioni variabili nel tempo che devono essere prese in considerazione nella progettazione

SISMICHE (E) (la loro valutazione è introdotta al cap. 3) azioni derivanti dai terremoti

E

ECCEZIONALI (A) azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura; • incendi; • esplosioni; • urti ed impatti;

COMBINAZIONE DELLE AZIONI

Azioni PERMANENTI

Sono computate secondo i valori caratteristici forniti dalla norma G (G1, G2)

I valori di calcolo di determinano applicando i coefficienti γG (γG1,γG2)

AZIONI VARIABILI

Sono computate al loro valore CARATTERISTICO Qk (Qk1, Qk2,…Qkj)

I valori di calcolo di determinano applicando i coefficienti γQ (γQ1,γQ2 ,…γQj)

Azioni SISMICHE

Sono computate in relazione alla probabilità di superamento relativa a ciascuno stato limite preso in considerazione

La presenza simultanea di più azioni variabili è regolata dai coefficienti di combinazione ψij (ψ2j,ψ1j ,ψ0j) che tengono conto della ridotta probabilità che hanno più azioni variabili di agire contemporaneamente.

ψ2jQkj

ψ1j Qkj

ψ0jQkj

Valore Quasi Permanente

Valore Frequente

Valore Raro

INTENSITA’ CRESCENTE

QK1

AZIONE VARIABILE DOMINANTE



COMBINAZIONE BASE ALLO SLU (carichi verticali )

Il simbolo “+” ha il significato di combinato con

COMBINAZIONE SISMICA (per SLU e SLE connessi all’azione sismica)

COMBINAZIONE RARA (impiegata per gli SLE irreversibili)

COMBINAZIONE FREQUENTE (impiegata per gli SLE reversibili)

COMBINAZIONE QUASI PERMANENTE (impiegata per effetti a lungo termine)

Nei capitoli successivi la normativa specifica quali combinazioni utilizzare per gli stati limite considerati



Coefficienti γG e γQ



Coefficienti ψij


Classi di resistenza del calcestruzzo

Sono contraddistinte dai valori caratteristici delle resistenze cilindrica e cubica a compressione uniassiale, misurate rispettivamente su provinicilindrici (o prismatici) e cubici ed espresse in MPa.

C 25 /30

Resistenza Cilindrica Resistenza Cubica

MATERIALI E LORO PROPRIETA’


Rif. Capitolo 4


Calcestruzzo (compressione)

Rck

fck=0,83Rck fcd=αccfck/γc

Resistenza caratteristica Cubica

Resistenza caratteristica Cilindrica

Resistenza di Progetto

γc=1,5

αcc=0,85

cls

Coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo

Coefficiente riduttivo che tiene conto degli effetti di lunga durata

Calcestruzzo (trazione)

cls

fctm=0,30 fck2/3

fctm= 2,12×ln[1+fcm/10] Resistenza a trazione media (per classi ≤C50/60)

Resistenza caratteristica a trazione

Resistenza di progetto a trazione

Resistenza media a compressione fcm=fck+8 [N/mm2]

Ecm=22.000 [fcm/10]2/3 [N/mm2] Modulo di elasticità istantaneo del calcestruzzo in compressione

Resistenza a trazione media (per classi >C50/60)

fctk= 0,7 fctm

fctd= fctk/γc

fcfm= 1,2 fctm Resistenza media a trazione per flessione

[Nel caso di elementi piani (solette, pareti, …) gettati in opera con calcestruzzi ordinari e con spessori minori di 50 mm, la resistenza di calcolo a compressione va ridotta a 0,80fcd .]

[Nel caso di elementi piani (solette, pareti, …) gettati in opera con calcestruzzi ordinari e con spessori minori di 50 mm, la resistenza di calcolo a trazione va ridotta a 0,80fctd .]


Rif. Capitolo 11



Rif. Capitolo 11

CALCESTRUZZO tipo C25/30 Resistenza caratteristica cubica Rck = 30.0 N/mm2

Resistenza caratteristica cilindrica fck = 25.0 N/mm2

Resistenza cilindrica di calcolo fcd = 14.16 N/mm2

Resistenza media cilindrica fcm = 33.0 N/mm2

Modulo elastico Ecm = 31.476 N/mm2

Resistenza a trazione media fctm = 2,56 N/mm2

Resistenza a trazione caratteristica fctk = 1,79 N/mm2

Resistenza a trazione di calcolo fctd = 1,19 N/mm2

Resistenza a trazione per flessione media fcfm = 3,07 N/mm2


Acciaio

fyk

fyd=fyk/γs γs=1,15

Tensione caratteristica di snervamento dell’acciaio

Resistenza di progetto dell’acciaio

acciaio

Coefficiente parziale di sicurezza relativo all’acciaio

Tipologie di acciaio B450C B450 A

Tensione nominale di snervamento

Tensione nominale di rottura

Per entrambi:

B450C B450 A

Diametri di impiego: 6-40 mm Diametri di impiego: 5-10 mm


Rif. Capitolo 11

ACCIAO

σ

ε

Fase elastica lineare

Fase elastica non -lineare

Snervamento

Fase plastica

fy

ft

εy εu


cσ

cεEc

≈ 0.002 ≈ 0.004

Legami Costitutivi Sperimentali Calcestruzzo

Sono di difficile Applicazione per i Calcoli



Legami costitutivi normativi per il Calcestruzzo

Per il diagramma tensione-deformazione del calcestruzzo è possibile adottare opportuni modelli rappresentativi del reale comportamento del materiale, modelli definiti in base alla resistenza di calcolo fcd ed alla deformazione ultima εcu .

Parabola Rettangolo Triangolo-Rettangolo Rettangolo (Stress-Block)

Per classi di resistenza ≤ C50/60

εc2=0,20% εc3=0,175% εc4=0,07% εcu=0,35%

Per sezioni o parti di sezioni soggette a distribuzioni di tensione di compressione approssimativamente uniformi, si assume per la deformazione ultima a rottura il valore εc2 anziché εcu .


Rif. Capitolo 4


Legami costitutivi possibili l’Acciaio

Per il diagramma tensione-deformazione dell’acciaio è possibile adottare opportuni modelli rappresentativi del reale comportamento del materiale, modelli definiti in base al valore di calcolo εud = 0,9euk ( εuk = (Agt )k ) della deformazione uniforme ultima, al valore di calcolo della tensione di snervamento fyd ed al rapporto di sovraresistenza k = (ft / fy )k.

Elastico-perfettamente plastico indefinito. Bilineare finito con incrudimento;

Es=210.000 N/mm2

εyd=fyd/Es

εud=0.9 euk

εuk= Agtk


Rif. Capitolo 4

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