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ⓘ Struttura resistente




Struttura resistente
                                     

ⓘ Struttura resistente

La struttura resistente di un manufatto è la parte espressamente destinata ad assorbire i carichi le azioni esterne di cui il manufatto è soggetto durante tutta la sua vita di esercizio.

                                     

1.1. Descrizione Definizione generale

Con una definizione più generale, si può definire struttura un corpo che, durante tutto il periodo della sua vita utile, per assicurare i livelli prestazionali prefissati, è destinato ad essere soggetto ad un sistema di forze, in equilibrio fra loro, ma applicate in punti diversi, mentre si definisce elemento strutturale una porzione di detto corpo il cui comportamento reale, generalmente assai complesso, sia tuttavia esprimibile mediante formule dirette, caratteristiche di un modello semplice, comunemente denominato elemento finito.

                                     

1.2. Descrizione Tipologia delle strutture edili

La struttura può essere costituita da singoli elementi strutturali quali pilastri e travi, o dallassemblaggio di tali elementi strutturali.

Fanno parte delle strutture complesse le strutture intelaiate telai che formano lossatura di un edificio, gli impalcati dei ponti, le travature reticolari, ecc.

I telai costituiscono sicuramente, per ragioni storiche e di importanza pratica, la struttura per eccellenza.

Negli schemi di telaio più comuni, dotati di regolarità geometrica, si distinguono vari ordini di pilastri e travi.

Strutture particolari i cui elementi costituenti principali sono soggetti prevalentemente a sforzo di trazione vengono nominate tensostrutture.

                                     

1.3. Descrizione Materiali costituenti

In base ai materiali utilizzati per la realizzazione delle strutture si possono avere:

  • strutture in cemento armato gettato in opera e/o con elementi prefabbricati in c.a.o. o c.a.p.;
  • strutture miste dallimpiego contemporaneo di due o più materiali.
  • strutture in legno;
  • strutture in muratura portante;
  • strutture in acciaio;
                                     

1.4. Descrizione Caratteristiche generali

Le strutture portanti devono fornire alla costruzione adeguati livelli di:

  • efficienza
  • resistenza
  • robustezza.
  • durabilità

Un efficiente comportamento strutturale, con specifico riferimento ai telai, è conseguenza di una concezione della costruzione basata su:

  • resistenza e rigidezza torsionale della costruzione
  • uniformità e simmetria
  • iperstaticità ridondanza e robustezza
  • adeguatezza delle fondazioni
  • resistenza e rigidezza flessionali della costruzione nel suo complesso secondo due direzioni ortogonali;
  • semplicità strutturale
  • resistenza e rigidezza dei solai nel loro piano
                                     

2. Principi della progettazione strutturale

I principi basilari per la progettazione di una struttura si possono riassumere nei seguenti 10 punti:

  • 1) la struttura deve essere leggera;
  • 2) le componenti non strutturali devono essere leggere.

Le sollecitazioni strutturali sono in gran parte legate al peso delledificio. Si pensi, ad esempio, che nel caso degli edifici a molti piani i carichi verticali pesi propri, sovraccarichi permanenti e variabili costituiscono il complesso delle azioni di solito determinati ai fini del dimensionamento strutturale. Per i fabbricati a struttura portante in calcestruzzo armato, lincidenza dei pesi propri sul peso totale della struttura comprensivo quindi dei carichi variabili è elevata è può variare fra il 30% e il 50%. Analoghe considerazioni valgono per le sollecitazioni derivanti dallazione sismica, direttamente dipendenti dalle masse poste in vibrazione dal moto del terreno. È comunque da precisare che non sempre il peso proprio fornisce alla struttura sollecitazioni a svantaggio della sua stabilità. In alcuni casi, anzi, il peso strutturale viene utilizzato per assicurare lequilibrio alla costruzione dighe a gravità, muri di sostegno

  • 3) ledificio e la sua struttura portante devono essere semplici, simmetrici e regolari, sia in pianta che in elevazione.

In tal modo, in occasione di azioni sismiche, si previene linsorgere di significative forze torsionali, evitando valori del rapporto altezza - larghezza e grandi dimensioni dellarea della pianta delledificio. Ulteriore punto da evidenziare riguarda gli effetti dellirregolarità della costruzione sugli scarichi in fondazione. Infatti una distribuzione non uniforme di questi ultimi può contribuire a imporre sulla struttura cedimenti differenziali, spesso causa di fastidiosi malfunzionamenti nella struttura e/o negli elementi di completamento. La soluzione a tutti questi problemi può essere facilmente ottenuta suddividendo un edificio a pianta irregolare in tanti corpi distinti, ciascuno dei quali caratterizzato da regolarità e simmetria.

  • 4) ledificio e la sua struttura portante devono avere una distribuzione uniforme e continua di massa, rigidezza e resistenza.

Infatti durante levento sismico, nello scuotere ledificio, il moto del terreno ricerca le parti più deboli di una struttura per evidenziarle e danneggiarle. Queste situazioni di debolezza sono solitamente create da cambi repentini nella rigidezza, resistenza e duttilità e i loro effetti sono accentuati da una cattiva distribuzione delle masse reattive. Un tipico esempio è fornito dal caso di edifici con piano soffice.

  • 6) gli elementi non strutturali possono essere separati dalla struttura portante, in modo da non interagire con essa, o in alternativa possono essere integrati con la struttura.
  • 5) la struttura deve avere luci contenute e devono inoltre essere evitati lunghi sbalzi.

Nel secondo caso la struttura deve avere una sufficiente rigidezza laterale e deve inoltre mostrare un comportamento isteretico di tipo stabile nella resistenza, rigidezza e deformabilità, in presenza di deformazioni cicliche ripetute. Più rigida è la struttura meno sensibile essa sarà nei confronti delliterazione con gli elementi non strutturali e questo eviterà la non desiderata rottura degli elementi non strutturali con essa interagenti. Un esempio di questo fenomeno è la formazione delle lesioni a croce di S. Andrea che si formano nei muri di tompagno di un edificio a telaio a seguito di un evento sismico.

  • 8) La struttura deve possedere il maggior numero di linee di difesa ridondanza
  • 7) i dettagli strutturali devono essere progettati in modo tale che le deformazioni inelastiche siano delimitate e controllate solo in determinate regioni allinterno della struttura e secondo prefissate gerarchie

La struttura deve essere composta da differenti sottosistemi strutturali resistenti che interagiscono tra di loro o che sono interconnessi da elementi strutturali di elevata resistenza ed il cui comportamento inelastico possa permettere allintera struttura di trovare la via per evitare fasi catastrofiche nella sua risposta la struttura deve mostrare un bilanciamento tra rigidezza e resistenza per quanto riguarda gli elementi che la compongono le connessioni e i vincoli

È inutile prevedere ladozione di elementi resistenti, rigidi e duttili, se essi non sono propriamente utilizzati e, infine, connessi.

Le zone più duttili vengono dimensionate per essere sacrificate plasticizzandosi a protezione delle regioni fragili le quali sono vincolate a restare in campo elastico.

  • 10) la resistenza e la rigidezza della struttura devono essere compatibili con quelle del terreno di fondazione