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

Lezione 5: Azioni del vento, Azioni della Neve 2

NTC 2018 – Azioni del vento Pressioni Interne Le pressioni interne agli edifici dipendono dalla superficie delle aperture che questi presentano verso l’esterno. Si possono verificare i tre casi seguenti: • Caso I: Se per almeno due facce dell’edificio l’area totale delle aperture presenti su ciascuna faccia supera il 30% della superficie totale della faccia stessa si applicano le prescrizioni nel C 3. 3. 8. 2 (tettoie). • Caso II: Se edificio non rientra nel caso precedente, ma presenta una superficie dotata di un area totale di apertura pari ad almeno il doppio della somma delle aperture presenti sulle rimanenti superfici, il coefficiente della pressione interna cpi è pari alla 0. 75 cpe; se invece l’area aperture presenti su detta superficie è pari ad almeno triplo dell’area delle aperture presenti su rimanenti superfici , il coefficiente di pressione interna è pari a 0. 9 cpe. • Caso III: Se l’edificio non rientra in nessuno dei casi precedenti, ma è dotato di porosità distribuita in maniera uniforme, in assenza di determinazioni più dettagliate, si posso assumere i valori cpi=+0. 2 cpe e cpi=-0. 3 cpe considerando il caso che di volta in volta conduce alla situazione più gravosa. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 3

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie Le coperture in cui lo spazio sottostante non sia delimitato in maniera permanente da pareti. • Si definisce il grado si bloccaggio f, il rapporto tra l’area esposta al vento di un eventuale ostruzione presente al di sotto di tettoia e l’area totale della superficie ortogonale alla direzione del vento al sotto della tettoia, si identificano due condizioni limite: • f=0 corrisponde all’assenza di ostruzioni al di sotto della tettoia (tettoia libera). • f=1 corrisponde alla situazione in cui lo spazio al di sotto della tettoia risulti completamente ostruito. • La condizione f=1 è sostanzialmente diversa da quella prevista per gli edifici in quanto l’eventuale ostruzione può essere offerta anche da elementi che non delimitano non completamente e permanentemente lo spazio al di sotto della tettoia. • A vale della massima ostruzione si adotta f=0. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 4

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie La azione aerodinamiche esercitate dal vento sulle tettoie dipendono fortemente dal grado do bloccaggio in quanto la presenza di un ostruzione anche soltanto sul lato sottovento, impedisce il passaggio dell’area al do sotto della tettoia. • Le azioni del vento sulle tettoie attraverso le forze F risultanti dal campo di pressioni sulla superficie della falda della tettoia, ortogonale ad essa. Tale forze sono quantificate dal prodotto dei coefficienti di forza c. F per la superficie della falda in esame e sono applicate nei punti indicati nel seguito per le varie tipologie. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 5

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie a falda singola La tabella e la relative figura riportano i valori dei coefficienti di forza per le tettoie a semplice falda con vento agente perpendicolarmente alla linea di colmo. I valori dei coefficienti di forza sono espressi in funzione del grado di bloccaggio f e della inclinazione della falda. Per i valori intermedi di f e ammessa un interpolazione lineare tra i valori relativi ai casi f=0 e f=1. La quota di riferimento è pari all’altezza massima h della tettoia. L’area di riferimento L 2 ossia l’area su cui è applicata la forza risultante è pari all’area della tettoia. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 6

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie a falda singola Per il calcolo della tettoia si considerano le condizioni di carico più gravose tra le quattro indicate dove la forza risultante è: Le tettoie a semplice falda con vento agente parallelamente alla linea di colmo possono essere analizzate, in prima approssimazione come tettoie piane a semplice falsa a=0. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 7

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie a falda doppia La tabella e la relative figura riportano i valori dei coefficienti di forza per le tettoie a doppia falda (di uguale pendenza) con vento agente perpendicolarmente alla linea di colmo. I valori dei coefficienti di forza sono espressi in funzione del grado di bloccaggio f e della inclinazione a della falda. Per i valori intermedi di f e ammessa un interpolazione lineare tra i valori relativi ai casi f=0 e f=1. La quota di riferimento è pari all’altezza massima h della tettoia. L’area di riferimento L 2 ossia l’area su cui è applicata la forza risultante è pari all’area della tettoia. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 8

NTC 2018 – Azioni del vento Tettoie a falda doppia Per il calcolo della tettoia si considerano le condizioni di carico più gravose tra le quattro indicate dove la forza risultante è: La forza è considerata agente simultaneamente su entrambe le falde oppure solo su una di esse. Ciascuna falda delle tettoie a doppia falda con vento agente parallelamente alla linea di colmo può essere analizzata, in prima approssimazione, come una tettoia piana a semplice falda (a=0). Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 9

NTC 2018 – Azioni del vento Coefficienti di attrito In assenza di più precise valutazioni, si assumono i valori riportati in tabella: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 10

NTC 2018 – Azioni del vento Coefficienti dinamico Il coefficiente dinamico tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alla risposta dinamica della struttura. Esso può essere cautelativamente pari ad 1 nelle costruzioni di tipologia ricorrente, quali gli edifici di forma regolare non eccedenti 80 m di altezza ed i capannoni industriali, oppure può essere determinato mediante analisi specifiche. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 11

NTC 2018 – Azioni della neve Carico della neve sulle coperture Il carico provocato dalla neve sulle coperture sarà valutato mediante la seguente espressione: qsk mi CE Ct è il valore di riferimento del carico della neve al suolo è il coefficiente di forma della copertura è il coefficiente di esposizione è il coefficiente termico Si assume che il carico della neve agisca in direzione verticale e lo si riferisce alla proiezione orizzontale della superficie della copertura. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 12

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Il carico della neve al suolo dipende dalle condizioni locali di clima e di esposizione, considerata la variabilità delle precipitazioni nevose da zona. In mancanza di adeguate indagini statistiche specifici, il carico di riferimento della neve al suolo, per località poste a quota inferiore a 1500 m sul livello di mare non dovrà essere assunto minore di quello calcolato in base alle espressioni riportate nel seguito cui corrispondono valori associati ad un periodo di ritorno pari a 50 anni per le varie zone. Tale zonazione non tiene conto di aspetti specifici e locali che, se necessario, devono essere definiti singolarmente. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 13

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Nelle espressioni seguenti, l’altitudine di riferimento as (m) è la quota del suolo sul livello di mare nel sito dove è realizzata la costruzione. Zone I –Alpina Aosta, Belluno, Bergamo, Biella, Brescia, Como, Cuneo, lecco, Pordenone, Sondrio, Torino, Trento, Udine, Verbano. Cusio. Ossola, Vercelli, Vicenza Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 14

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Nelle espressioni seguenti, l’altitudine di riferimento as (m) è la quota del suolo sul livello di mare nel sito dove è realizzata la costruzione. Zone I –Mediterrnea Alessandria, Ancona, Asti, Bologna, Cremona, Forli-Cesena, Lodi, Milano, Modena, Monza, Brianza, Novara, Parma, Pavia, Pesaro, Urbino, Piacenza, Ravenna, Reggio-Emilia, Rimini, Treviso, Varese Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 15

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Nelle espressioni seguenti, l’altitudine di riferimento as (m) è la quota del suolo sul livello di mare nel sito dove è realizzata la costruzione. Zone II Arezzo, Ascoli Piceno, Avellino, Bari, Barletta, Andria, Trani, Benevento, Campobasso, Chieti, Fermo, Ferrara, Firenze, Foggia, Frosinone, Genova, Gorizia, Imperia, Isernia, L’Aquila, La Spezia, Lucca, Macerata, Mantova, Massa Carrara, Padova, Perugia, Pescara, Pistoia, Prato, Rieti, Rovigo, Savona, Teramo, Trieste, Venezia, Verona Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 16

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Nelle espressioni seguenti, l’altitudine di riferimento as (m) è la quota del suolo sul livello di mare nel sito dove è realizzata la costruzione. Zone III Agrigento, Brindisi, Cagliari, Caltanissetta, Carbonia-Igelsias, Caserta, Catania, Catanzaro, Cosenza, Crotone, Enna, Grossetto, Latina, lecce, Livorno, Materia, Medio Campidano, Messina, Napoli, Nuoro, Ogliastra, Olbia-tempio, Oristano, palermo, Pisa, Potenza, Ragusa, Reggio Calabria, Roma, Salerno, Sassari, Siena, Siracusa, Taranto, Terni, Trapani, Vibo Valentia, Viterbo Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 17

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Per altitudini superiori a 1500 m sul livello di mare si deve far riferimento alle condizioni locali di clima e di esposizione utilizzando comunque valori non inferiori a quelli previsti per 1500 m. Per un opera di nuova realizzazione in fase di costruzione o per le fasi transitorie relative ad interventi sulle costruzioni esistenti, il periodo di ritorno dell’azione può essere ridotto come di seguito specificato: - per fasi di costruzione o fasi transitorie con durata prevista in sede di progetto non superiore a tre mesi, si assumerà TR>=5 anni. -per fasi di costruzione o fasi transitorie con durata prevista in sede di progetto compresa fra tre mesi a un anno, si assumerà TR>= 10 anni. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 18

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Si può stimare un diverso valore di riferimento qsn corrispondente a Tn anni periodo di ritorno impiegando la seguente espressione. In esse il coefficiente v di variazione della serie dei massimi annuali del carico della neve potrà essere assunto. Salvo specifici studi, v=0. 60. qsk è il valore di riferimento del carico della neve al suolo (con TR=50 anni) qsn è il valore di riferimento del carico della neve al suolo (con TR=n anni) Pn la probabilità annuale di superamento approssimativamente uguale a 1/n v è il coefficiente di variazione della serie di massimi annuali del carico della neve stimato per la regione considerata Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 19

NTC 2018 – Azioni della neve Valore di riferimento del carico della neve al suolo Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 20

NTC 2018 – Azioni della neve Coefficiente di forma di coperture Nella norma sono indicati i coefficienti di forma per le coperture ad una e a due falde. Qui di seguito sono riportati i coefficienti di forma sia per i carico da neve depositata in assenza di vento che in presenza di vento. Vengono poi fornite indicazioni in riguardo agli effetti locali che si generano in presenza di: sporgenze Neve aggettante rispetto al bordo della coperture barriere paraneve Si sono riportate più condizioni di carico alternative per l’azione della neve , che debbano essere tutte considerate , assumendo ovviamente la condizione più severa per la struttura considerata. L’esistenza di più condizioni di carico deriva dall’effetto combinato neve-vento durante la precipitazione nevosa che può determinare cumuli di neve o riduzione di neve a seconda della zona e della direzione del vento. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 21

NTC 2018 – Azioni della neve Coefficiente di forma di coperture I coefficienti di forma della copertura dipendono dalla forma stessa della copertura e dall’inclinazione sull’orizzontale delle sue parti componenti e dalle condizioni climatiche locali del sito ove sorge la costruzione. In assenza dei dati specifici, i valori nominali del coefficiente di forma m 1 delle coperture ad una o a due falde possono essere ricavati dalla tabella secondo a espresso in gradi sessagesimali, l’angolo formato dalla falda con l’orizzontale. Si assume che alla neve non sia impedito di scivolare. Se l’estremità più bassa della falda termina con un parapetto, una barriera od altre ostruzioni, il coefficiente di forma non potrà essere assunto inferiore a 0, 80 indipendente dall’angolo a. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 22

NTC 2018 – Azioni della neve Coefficiente di forma di coperture Per coperture a più falde, per coperture con le forme diverse, cosi come per coperture contigue a edifici più alti o per accumulo di neve contro parapetti o più in generale per altre situazioni ritenute significative dal progettista si deve fare riferimento a normative o documenti di comprovata validità. La figure illustra i valori dei coefficienti di forma per le tipologie di copertura ad una a due o a più falde al variare dell’angolo a di inclinazione della falda sull’orizzontale, espresso in gradi sessagesimali. Gli stessi valori sono riportati anche nella tabella. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 23

NTC 2018 – Azioni della neve Coperture ad una falda Nel caso delle coperture ad una falda, si deve considerare la condizione di carico riportata in figure. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 24

NTC 2018 – Azioni della neve Coperture ad una falda Nel caso di edifici con copertura piana la riduzione del manto sulla copertura, operata dal vento, risulta via meno efficace al crescere delle dimensioni in pianta dell’edificio. Si raccomanda di tenere conto a questi effetti per coperture estese, attraverso ad un opportuno incremento del coefficiente m 1 come illustrato nella tabella precedente. In assenza di indicazioni più specifiche, definita la dimensione equivalente in pianta Lc : L in m è la maggiore delle dimensioni della copertura W in m è la minore delle dimensioni in pianta della copertura Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 25

NTC 2018 – Azioni della neve Coperture ad una falda Si considerano estese le coperture aventi Lc > 50 m ed il coefficiente m 1 potrà essere assunta pari a: In cui: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 26

NTC 2018 – Azioni della neve Copertura a due falde Nel caso di copertura a due falde si devono considerare le tre condizioni di carico alternative denominate caso I, caso III. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 27

NTC 2018 – Azioni della neve Copertura a due falde o più Si devono considerare in alternativa le due condizioni caso i ed caso ii riportate nella figura. Qualora una o entrambe le falde convergenti in un compluvio abbiano una inclinazione superiore a 60 si dovrà prestare particolare attenzione alla scelta dei coefficienti di forma da utilizzare. In particolare si dovrà tenere presente che l’intensità degli accumuli che si vengono a formare nelle zone di compluvio è funzione dell’azione di redistribuzione della neve operata dal vento e dell’altezza del compluvio. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 28

NTC 2018 – Azioni della neve Copertura a due falde o più L’effetto degli accumuli in presenza di irregolarità del piano di copertura quali ad esempio coperture con elementi prefabbricati dovrà essere considerato solo per compluvi nei quali la larghezza delle campate sia superiore a 3. 5 m e per angoli di inclinazione delle falde superiori o uguali a 30. Per campate di dimensione oppure di inclinazione inferiore si può assumere che la corrugazione della copertura sia ininfluente per la formazione di accumuli nelle zone di compluvio. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 29

NTC 2018 – Azioni della neve Si riferiscono alla normativa per maggiori dettagli C 4. 3. 3 • • • Copertura adiacente o vicina a costruzioni più alte Effetti locali Accumuli in corrispondenza di sporgenze Neve aggettante dal bordo di una copertura Carichi della neve su barriere paraneve ed altri ostacoli Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 30

NTC 2018 – Azioni della neve Coefficiente di esposizione Il coefficiente di esposizione CE tiene conto delle caratteristiche specifiche dell’area in cui sorge l’opera. Valori consigliati di questo coefficiente sono forniti in tabella per diverse classi di esposizione. Se non diversamente indicato, si assumerà CE=1. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 31

NTC 2018 – Azioni della neve Coefficiente termico Il coefficiente termico tiene conto della riduzione del carico della neve a causa dello scioglimento della stessa causata dalla perdita di calore della costruzione. Tale coefficiente dipende dalle proprietà di isolamento termico del materiale utilizzato in copertura. In assenza di uno specifico studio si assume il valore Ct=1. L’adozione di valori inferiori all’unità del coefficiente termico è da sconsigliarsi in linea generale. Laddove adeguatamente motivato può applicarsi solamente per coperture ricadenti in località nelle quali il carico di neve al suolo è superiore a 1. 5 KN/m 2 e caratterizzate da trasmittanza superiore a 1 W/m 2 K Per edifici nei quali la temperatura interna è mantenuta intenzionalmente sotto 0 gradi (edifici frigoriferi, impianti per pattinaggio sul ghiaccio) si raccomanda di assumere il valore del coefficiente termico pari a 1. 2 indipendentemente dal valore del carico neve al suolo. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture a se 32

NTC 2018 – Azioni del vento Coefficienti di pressione per le travi ad anima piena e reticolari Salvo più approfondite determinazioni, possono essere assunti per i coefficienti cp i valori seguenti: Travi isolate: indicate con S la superficie delimitata dal contorno della trave indicate con Sp la superficie della parte piana della trave La pressione totale si considera agente solo su Sp e si valuta utilizzando i seguenti Valori del coefficiente cp: Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 33

NTC 2018 – Azioni del vento Coefficienti di pressione per le travi ad anima piena e reticolari Salvo più approfondite determinazioni, possono essere assunti per i coefficienti cp i valori seguenti: Travi multiple: Nel caso di più travi disposte parallelamente a distanza d non maggiore del doppio dell’altezza h, il valore della pressione sull’elemento successivo sarà pari a quello sull’elemento precedente moltiplicando per un coefficiente di riduzione pari a Per d/h>=5 gli elementi vengono considerati Come isolati Per 2<d/h<5 si procede all’interpolazione lineare. Corso Gestione e Manutenzione delle Strutture 34