Analisi dei carichi: non partire con il piede sbagliato

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Ogni predimensionamento e calcolo strutturale non può che iniziare con l’analisi dei carichi. E’ una delle fasi più importanti della progettazione. Con l’Analisi dei carichi si vanno a considerare tutti i carichi agenti sulla struttura e a calcolarne il valore complessivo.

L’analisi dei carichi gioca un ruolo fondamentale per gli elementi orizzontali (solai di calpestio e di copertura) e per gli elementi verticali (pareti di tamponamento, tramezzi etc.)

I pesi che andiamo a calcolare con l’analisi dei carichi rappresentano i carichi statici che sollecitano il nostro modello di calcolo oltre che le masse considerate nell’analisi sismica ed entrano in gioco nel calcolo dei modi di vibrare (a proposito di modi vibrare: ne parlo in quest’articolo) e nel calcolo dell’azione sismica.

Commettere errori nell’analisi dei carichi vuol dire compromettere la validità dell’intero calcolo strutturale, andando a rappresentare una situazione non coerente con la realtà.

Alla fine di quest’articolo avrai la possibilità di scaricare una risorsa che metto a disposizione per eseguire l’analisi dei carichi: si tratta di un foglio elettronico preimpostato che ti permetterà di eseguire l’analisi dei carichi sia di elementi verticali che orizzontali.Dovrai solo compilare i campi editabili e il calcolo avverrà in automatico. Potrai scaricarlo tra pochi minuti. Frattanto continua a leggere l’articolo.

Per eseguire al meglio l’analisi dei carichi senza commettere errori, ti elenco tre passaggi fondamentali. Se li seguirai ridurrai drasticamente la possibilità di commettere errori.

1. Individua il modulo che si ripete in entrambe le direzioni

Per eseguire l’analisi dei carichi dei solai in maniera corretta, a prescindere della tecnologia costruttiva (legno, acciaio, calcestruzzo armato), la prima operazione da compiere è individuare il modulo che si ripete nella direzione ortogonale alla direzione di orditura. Per modulo intendo la porzione di solaio di lunghezza pari all’interasse delle travi, o dei travetti nel caso di solai in calcestruzzo armato, che si ripete uguale a se stessa. Se il solaio è a singola orditura, cioè con travi portanti o travetti disposti in una sola direzione, è sufficiente individuare il modulo che si ripete nella direzione opposta a quella dell’orditura. Nell’altra direzione puoi considerare una fascia di lunghezza unitaria. Se il solaio è a doppia orditura (realizzato per esempio con travi principali in una direzione e travi secondarie nella direzione ortogonale) nella direzione dell’orditura secondaria considereremo una lunghezza pari all’interasse delle travi secondarie.

Nell’immagine sopra puoi vedere il caso di un solaio in c.a. in cui il modulo può includere un solo travetto, oppure due travetti. E’ una scelta del progettista quale modulo considerare. Solitamente si considerano due travetti quando l’interasse è 50 cm e il modulo in tal caso avrà lunghezza di un metro.

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Esempi di solai a singola orditura

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Esempio di solaio a doppia orditura

 

2. Considera i giusti spessori e pesi unitari, fai attenzione alle unità di misura

Una volta individuato il modulo che costituisce il nostro solaio, il passo successivo è calcolare il peso totale della porzione di solaio considerata. Per farlo andremo a tener conto della sezione tipo del solaio e dei pesi dei materiali. Otterremo il peso complessivo del solaio moltiplicando il peso dell’unità di volume per il volume di materiale presente nel modulo.

Fai attenzione alle unità di misura. Probabilmente estrapolerai alcuni pesi unitari dalle schede tecniche dei prodotti e potranno essere espressi in kq/mq oppure kN/mq etc., altri li prenderai dalle Normative tecniche che li esprimo in kN/mq. Ricorda prima di convertire tutto nell’unità di misura in cui vuoi esprimere il peso finale. Lo stesso vale per gli spessori e le dimensioni degli elementi (cm o m).

3. Ultimo step: dividi per la superficie

Una volta noto il peso totale della porzione di solaio, ciò che ci interessa calcolare è il peso per unità di superficie. Come lo ottengo? Mi basta dividere il peso calcolato per la superficie del modulo che ho considerato. Può accadere che la superficie del modulo abbia valore unitario (1 mq) come nel caso in cui i travetti sono ad interasse di 50 cm e considero un modulo costituito da due campi di travetti. In tal caso il peso calcolato rappresenta già il peso a metro quadro. Oppure si può avere una situazione in cui gli interassi delle travi o dei travetti siano tali che la superficie del modulo non sia pari ad un metro quadro. In tal caso dovrai dividere per la superficie per ottenere il valore corretto.

Ti riporto degli esempi:

  • Solaio a singola orditura: il modulo è largo 1.10 m in un verso e 1 m nell’altro. Superficie = 1.10×1 = 1.10 mq
  • Solaio a doppia orditura: il modulo ha dimensioni di 1.20 in un verso e 0.80 m nell’altro verso. Superficie = 1.20 x 0.80 = 0.96 mq

Dividendo il peso della mia porzione di solaio per la superficie in gioco, ottengo il peso per unità di superficie che mi occorre per il calcolo strutturale.

 

Caso particolare per i solai inclinati: nel caso di orizzontamenti inclinati (falde di copertura per esempio) tieni presente che esiste una differenza fra il peso per unità di superficie in proiezione e il peso per unità di superficie di solaio inclinato.

Questa differenza entra in gioco per il carico da neve in copertura. Le norme tecniche NTC2008 forniscono il carico da neve per unità di superficie in proiezione. Se la nostra copertura è inclinata, il carico da neve andrà distribuito sulla superficie inclinata ed avrà quindi un valore più basso.

Un’ultima osservazione sui coefficienti parziali di sicurezza forniti dalla norma per i pesi propri strutturali e non strutturali. La Norma fornisce un coefficiente gammaG pari ad 1.3 se i pesi sono compiutamente definiti. Compiutamente definiti vuol dire che siamo sicuri che in cantiere realizzeranno il solaio così come lo abbiamo progettato, usando gli stessi materiali che abbiamo considerato nella nostra analisi dei carichi.

Se non siamo sicuri di ciò la Norma suggerisce di utilizzare il coefficiente gammaG = 1.5 per tenere conto di eventuali incertezze.

 

Come promesso, ti allego di seguito un foglio elettronico da compilare che ti permetterà di eseguire l’analisi dei carichi in maniera molto agevole.

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Marco