Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture II Semestere

Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture (II Semestere, 2019/2020, Sede San Giovanni, Lunedi 8: 30 -10: 30, Venerdi 14: 30 -16: 30) Prof. Ing. Fatemeh Jalayer Cultore: Ing. Andrea Miano Ufficio: Dipartimento delle Strutture per L’Ingegneria e L’Architettura (DIST), Edificio 7, Secondo Piano University of Naples Federico II (UNINA) 1

Progetto di un capannone in acciaio in accordo alle NTC 2018 Punti in cui si articola il progetto: • Analisi del progetto architettonico • Analisi dei carichi • Dimensionamento e verifica degli elementi della copertura (lamiera grecata, arcarecci ed elementi della capriata) • Dimensionamento e verifica delle colonne • Dimensionamento e verifica delle fondazioni • Dimensionamento e verifica del sistema di controvento (controventi di falda e trasversali) Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 2

Geometria della struttura • Assonometria generale di un esempio di capannone Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 3

Geometria della struttura • Assonometria generale di un esempio di capannone Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 4

Geometria della struttura • Pianta del capannone • Vista in sezione ia ic ic=interasse capriate; ia=interasse arcarecci Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 5

Geometria della struttura • Traccia del progetto Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 6

Elementi strutturali del capannone Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 7

Elementi strutturali del capannone Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 8

Elementi strutturali del capannone Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 9

Elementi strutturali del capannone • Fondazione Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 10

Analisi dei carichi Carico da neve: Formulazione generale: Parametro da scegliere nel progetto è il Comune di riferimento. Scelto il comune, si ricaveranno automaticamente anche la zona e la quota del sito sul livello del mare. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 11

Analisi dei carichi Carico da neve: Calcolo qsk: Tabella finale: NTC 2018 0, 60 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 1, 0 0, 48 12

Analisi dei carichi Carico da vento: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 13

Analisi dei carichi Carico da vento: • La velocità di riferimento vr è il valore medio su 10 minuti a 10 m di altezza sul suolo su un terreno pianeggiante e omogeneo di categoria di esposizione II riferito ad un periodo di ritorno TR: • vb è la velocità di base di riferimento • ct è il coefficiente di ritorno, funzione del periodo di ritorno di progetto TR. Se non è specificato, TR=50, ct=1. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 14

Analisi dei carichi Carico da vento: • Calcolo di vb , la velocità di base di riferimento • vb, 0 è la velocità di base di riferimento al livello di mare, assegnata nella tabella in funzione della zona in cui sorge la costruzione. • ca è il coefficiente di altitudine fornito dalla relazione, con ao e k forniti nel codice: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 15

Analisi dei carichi Carico da vento: Velocità base di riferimento Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 16

Analisi dei carichi Carico da vento: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 17

Analisi dei carichi Carico da vento: • ct coefficiente di topografia Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 18

Analisi dei carichi Carico da vento: Le pressioni che esercita il vento sulle superfici esterne della struttura sono molto variabili al contrario delle pressioni interne che invece sono tendenzialmente costanti su tutte le superfici interne. Quindi la struttura presenta una risultante nulla e il sistema è autoequilibrato. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 19

Analisi dei carichi Carico da vento: Tabella finale: Ce 27, 0 1, 25 0, 46 1, 78 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture Cd 1, 0 Cp Parete sopravvento Parete sottovento Falde di copertura Pressione interna +0, 8 -0, 4 +/- 0, 2 0, 65 -0, 33 0, 16 20

NTC 2018 – Combinazione dei carichi • Combinazione fondamentale : generalmente per SLU • Combinazione caratteristica cosiddetta rara : generalmente per SLS (a. k. a. SLE) irreversibili • Combinazione frequente : generalmente per SLS reversibili • Combinazione quasi permanente: per SLS impiegata per effetti a lungo termine. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 21

NTC 2018 – Combinazione dei carichi • Combinazione sismica: generalmente per SLU e SLS • Combinazione eccezionale: impiegata per gli stati limite ultimi associati alle azioni eccezionali A: • Gli effetti dell’azione sismica saranno calcolati tenendo conto delle masse associate agli seguenti carichi gravitazionali: • Nelle combinazioni si intende che vengono ommessi i carchi Qkj che danno un contributo favorevole ai fini delle verifiche. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 22

Lamiera grecata di copertura Funzione della lamiera: • Ripartire i carichi agenti sugli arcarecci Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 23

Lamiera grecata di copertura Dimensionamento lamiera: • Come schema statico per la lamiera viene assunto quello di una trave in appoggio di luce L (figura), calcolata come: L= ia/cosα dove ia rappresenta la proiezione sull’orizzontale della distanza fra gli arcarecci; α rappresenta l’angolo di inclinazione di quest’ultima. ia L Figura schema statico di riferimento per lamiera grecata Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 24

Lamiera grecata di copertura Dimensionamento lamiera: Siccome dunque la copertura presenta una certa inclinazione, il carico che grava su di essa su una fascia di larghezza unitaria della lamiera di copertura è dato da: qd, lamiera= γQ 1 *qscos 2α dove qs rappresenta il carico da neve gravante sulla copertura γQ 1 è un coefficiente pari a 1. 5 Figura schema statico di riferimento per lamiera grecata Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 25

Lamiera grecata di copertura Dimensionamento lamiera: Siccome dunque la copertura presenta una certa inclinazione, il carico che grava su di essa su una fascia di larghezza unitaria della lamiera di copertura è dato da: qd, lamiera= γQ 1 *qscos 2α dove qs rappresenta il carico da neve gravante sulla copertura γQ 1 è un coefficiente pari a 1. 5 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 26

Lamiera grecata di copertura Scelta della lamiera: A questo punto, dalle tabelle dei produttori di lamiere, sceglieremo un lamiera che abbia un sovraccarico di esercizio maggiore di qd calcolato, data la lunghezza di nostro interesse. A questo punto, scelto lo spessore, possiamo ricavare anche il peso della lamiera per quello spessore. Spessore (mm) 0, 6 L = 2, 25 m L = 2, 50 m L = 2, 75 m 0, 7 0, 8 Spessore (mm) 0, 6 0, 7 0, 057 0, 067 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 27

Lamiera grecata di copertura Scelta della lamiera: Adesso includiamo il peso proprio della lamiera all’interno del carico qd allo SLU in questo modo: qd=γG 1×G 1+ γQ 1 ×Qk Dove γG 1 è un coefficiente per i carichi strutturali che è pari a 1, 3 e G 1 che appunto è il peso proprio della lamiera. Bisogna però verificare che il valore calcolato con l’aggiunta del carico strutturale non sia maggiore del sovraccarico per la lamiera scelta. Si sottolinea che si trascura il vento nella combinazione di carichi in quanto fornisce un contributo favorevole. Tale controllo tiene in conto delle verifiche di resistenza a flessione e di deformabilità. A parte viene poi eseguita la verifica a taglio. Spessore (mm) 0, 6 L = 2, 25 m L = 2, 50 m L = 2, 75 m 0, 7 0, 8 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 28

Lamiera grecata di copertura Verifica a taglio: Per la verifica a taglio si determina il valore di calcolo della sollecitazione di taglio (VED) [k. N]; nel nostro caso di carico uniformemente distribuito per una trave appoggio (Figura) vale: VED= q. L 2 Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 29

Lamiera grecata di copertura Verifica a taglio: La formula per il calcolo del taglio resistente è la seguente (secondo EC 3 parte 1 -3, par. 6. 1. 5): Vw, RD= nc×hw/(sen φ)×tw×fbv/γM 1 Dove: • nc è il numero di costole presenti nella fascia di un metro; • hw è l’altezza della lamiera • tw è lo spessore delle costole della lamiera • ϕ è la pendenza dell’anima rispetto alle flange = 45°; • fbv è la tensione tangenziale di crisi ridotta in base alle caratteristiche geometriche e meccaniche della sezione e dipende dalla snellezza λw; • γM 1 è un coefficiente di sicurezza = 1, 05. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 30

Lamiera grecata di copertura Verifica a taglio: Nella figura che segue è rappresentata ad esempio la lamiera che si utilizza: FM 40/1000 acciaio S 250 GD • nc è il numero di costole presenti nella fascia di un metro; • hw è l’altezza della lamiera • tw è lo spessore delle costole della lamiera • ϕ è la pendenza dell’anima rispetto alle flange = 45°; Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 31

Lamiera grecata di copertura Verifica a taglio: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 32