Manuale di calcolo agli stati limite

Stati limite all'italiana - Calcestruzzo con armatura metallica - IV edizione aggiornata alle norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 17 gennaio 2018 e alla circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019

La prestazione professionale, e non solo, si traduce in risposte qualificate, precise, sicure e, soprattutto, rapide; fra gli strumenti di cui il calcolatore deve disporre, al fine di offrire l’adeguata attività professionale, vi è lo strumento di calcolo per eccellenza: il manuale.

Il presente manuale si rivolge a tutti coloro che, a vario titolo, svolgono attività di progettazione strutturale sul calcestruzzo: lo scopo è quello di garantire che per ogni fase dell’attività di progettazione e/o verifica, lo strutturista sia dotato di un riferimento tecnico, metodologico nonché normativo immediato, certo e sicuro. Giunto alla quarta edizione, ha già da tempo consolidato i suoi punti di forza, costituiti dalla organicità degli argomenti trattati, dalla completezza degli stessi, dalla esposizione in forma semplice e lineare delle diverse tematiche tecniche nonché dalla presenza di strumenti di immediata consultazione e facile lettura, quali grafici e tabelle, ampiamente utilizzati.

Il presente manuale, quindi, garantendo allo strutturista gli obiettivi di qualità, rapidità e precisione dell’attività professionale diviene uno strumento, al contempo, utile e prezioso anche in un contesto in cui il computer la fa da padrone. Si scoprirà un approccio tecnico innovato, in certi casi corretto dalle NTC 2018, che consente al calcolatore di trovare un quadro tecnico pregnante e di certa applicazione ed interpretazione. La Circolare applicativa n. 7/2019 ha completato il quadro tecnico-normativo.

Un intero capitolo riporta esempi applicativi ed esercizi: quanto riportato è tratto da casi reali dall’attività professionale di progettazione e viene affrontato utilizzando tutti gli strumenti offerti dal manuale, inclusi i “grafici ad n variabili in piano”, risultato di circa 15 anni di studi personali dell’autore. Ogni esempio, oltre ad esporre la procedura numerica, offre un commento al metodo utilizzato e ad ogni prescrizione tecnico-normativa.

SOFTWARE INCLUSO
Il software esegue il calcolo degli elementi strutturali secondo il metodo degli stati limite e consente il dimensionamento di sezioni rettangolari/quadrate sollecitate da sforzo normale centrato o eccentrico (presso/tenso flessione retta), flessione retta, torsione e taglio e, inoltre:

• fornisce a video, per le relative sollecitazioni, i campi di interazione e la curvatura della sezione con l’identificazione della posizione dell’asse neutro;
• fornisce stampe grafiche di dettaglio sui legami costitutivi e sui campi di interazione;
• permette la stampa, utilizzabile quale allegato ad una generica relazione di calcolo, dei dati immessi e dei risultati del calcolo.

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE
Processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10; MS .Net Framework 4+; 250 MB liberi sull’HDD; 2 GB di RAM; Risoluzione grafica consigliata pixel 1152x864; Accesso ad internet e browser web.

AUTORE
Gianni Michele De Gaetanis, ingegnere, libero professionista, opera nel campo dell’Ingegneria Civile e della sicurezza sul posto di lavoro. Fra le opere di maggiore importanza, in collaborazione con altri colleghi, figura la ristrutturazione e la progettazione della messa a norma del Museo Provinciale “Sigismonda Castromediano” di Lecce. È iscritto nell’Elenco Regionale della Puglia (Dipartimento della Protezione Civile – Ufficio Rischio Sismico e Vulcanico) per la “Gestione tecnica dell’emergenza sismica – rilievo del danno e valutazione dell’agibilità”.

INDICE

PREFAZIONE ALLA I EDIZIONE
Avvertenze
Riconoscimenti
Quadro legislativo
D.M. 14/02/1992
D.M. 9/01/1996
D.M. 16/01/1996
Ord. P.C.M. 20/03/2003, n. 3274

PREFAZIONE ALLA II EDIZIONE
Avvertenze
Quadro legislativo
Ringraziamenti

PREFAZIONE ALLA III EDIZIONE
Avvertenze

PREFAZIONE ALLA IV EDIZIONE

INDICE ANALITICO

GLOSSARIO

SIMBOLI UTILIZZATI

STATI LIMITE: PRINCIPI GENERALI
Principi generali
Generalità
Metodi di calcolo
Definizione di stato limite
Requisiti
Sicurezza antincendio
Durabilità
Robustezza
Capacità e domanda
Sicurezza
Stati limite non sismici
Stati limite sismici
Combinazioni delle azioni
Generalità
Verifiche agli SLU
Verifiche agli SLE/SLS
Riferimenti normativi

CARATTERISTICHE DELLE COSTRUZIONI, MODELLI STRUTTURALI E METODI DI ANALISI
Principi generali
Generalità sulle strutture
Strutture dissipative e non
Classi di duttilità
Caratteristiche degli edifici in zona sismica
Requisiti geometrici d’insieme
Altezze massime
Distanze minime
Regolarità
Elementi costruttivi non strutturali
Elementi secondari
Criteri di calcolo
Introduzione
Richiami di geometria vettoriale
Metodo delle deformazioni
Introduzione
Studio dell’elemento trave
Generalizzazione del metodo alle strutture piane e tridimensionali
Elementi finiti: cenni
Oscillazioni: nota teorica
Fattori di comportamento e tipi di analisi
Analisi lineare
Analisi non lineare
Analisi statica
Analisi dinamica
Sovraresistenze
Riferimenti normativi e bibliografici

AZIONI SULLE COSTRUZIONI
Azioni
Definizione di azione
Nozione di valore nominale
Nozione di valore caratteristico
Nozione di periodo di ritorno
Classificazione delle azioni
Carichi e sovraccarichi
Azioni permanenti
Componenti strutturali
Componenti non strutturali
Azioni variabili o sovraccarichi
Sovraccarichi (carichi per destinazione d’uso)
Azioni della neve
Carico neve al suolo
Coefficienti di forma
Effetti locali
Coefficiente di esposizione
Coefficiente termico
Densità della neve
Azione del vento
Introduzione
Avvertenze progettuali
L’azione
Pressione cinetica di riferimento
Definizione di velocità di riferimento
Coefficiente di esposizione e di topografia
Coefficienti aerodinamici
Coefficiente dinamico
Azione della temperatura
Distribuzioni di temperatura negli elementi strutturali
Situazioni specifiche
Azioni eccezionali
Azione dell’incendio
Definizione di resistenza al fuoco
Definizione di compartimento antincendio
Definizione di capacità di compartimentazione
Definizione di capacità portante
Definizione di incendio
Definizione di incendio localizzato
Incendio convenzionale di progetto
Evoluzione della temperatura
Comportamento meccanico delle strutture
Richieste di prestazione e classi di resistenza
Verifiche di resistenza
Azione delle esplosioni: nozione
Modelli per le azioni
Criteri di progettazione
Azione degli urti/impatti
Definizione di urto
Modelli per l’azione degli urti
Collisioni di veicoli
Azione sismica
Generalità
Categorie di sottosuolo e condizioni topografiche
V_S,eq
Categorie di sottosuolo
Categorie topografiche
Spettri elastici
Definizioni
Reticolo di riferimento
Fattori di calcolo degli spettri
Classe d’uso e periodo di riferimento
Vita nominale di progetto e periodo di ritorno dell’azione sismica
Spettri di risposta elastica
Spostamento orizzontale del terreno
Velocità orizzontale del terreno
Accelerogrammi (cenni)
Accelerogrammi simulati
Accelerogrammi naturali (registrati)
Spettri di progetto
Fattore di comportamento
Spettri agli SLU e agli SLE/SLO
Obblighi di progettazione sismica e deroghe
Riferimenti normativi e bibliografici

CARATTERISTICHE DEI MATERIALI
Materiali
Calcestruzzo
Generalità
Titolo
SLU
Calcestruzzo non confinato
Calcestruzzo confinato
Parametri di calcolo
Coefficienti di sicurezza
Valori di calcolo agli SLU
SLE/SLS
Parametri di calcolo
Coefficienti di sicurezza
Valori di calcolo agli SLE/SLS
Acciaio
Generalità
Barre
Reti e tralicci elettrosaldati
Reti
Tralicci
SLU
Parametri di calcolo
Coefficienti di sicurezza
Valori di calcolo agli SLU
SLE/SLS
Coefficienti di sicurezza
Valori di calcolo agli SLE/SLS
Riferimenti normativi

STATO LIMITE ULTIMO
Criteri generali agli SLU non sismici
Verifiche di resistenza non sismiche agli SLU
Sforzo normale centrato
Compressione semplice
Trazione semplice
Strutture inflesse
Flessione retta per sezioni rettangolari/quadrate
Flessione per sezioni circolari
Presso/tenso flessione retta per sezioni rettangolari/quadrate
Presso/tenso flessione per sezioni circolari
Presso/tenso flessione deviata per sezioni rettangolari
Taglio per sezioni rettangolari/quadrate
Taglio in elementi a sezione costante
Taglio in elementi a sezione variabile
Taglio per carichi in prossimità degli appoggi
Taglio per carichi appesi o indiretti
Taglio per sezioni circolari
Verifica a punzonamento
Torsione
Torsione pura
Torsione ed altre sollecitazioni
Modelli resistenti a traliccio
Verifiche di resistenza non sismiche di elementi snelli agli SLU
Effetti per pilastri singoli
Effetti globali negli edifici
Verifiche di sicurezza
Verifiche di stabilità
Metodo della colonna modello
Metodo diretto dello stato di equilibrio
Verifiche di duttilità non sismiche agli SLU
Criteri agli SLU sismici
Generalità
Verifiche per gli elementi strutturali (ST)
Verifiche di resistenza (RES)
Verifiche di duttilità (DUT)
Verifiche per gli elementi non strutturali (NS): verifiche di stabilità (STA)
Verifiche per gli impianti (IM): verifiche di stabilità (STA)
Fattori di sovraresistenza
Verifiche di resistenza sismiche agli SLU
Elementi strutturali primari in elevazione
Generalità
Travi
Pilastri
Nodi trave-pilastro
Elementi non strutturali
Riferimenti normativi e bibliografici

STATI LIMITE DI ESERCIZIO O SERVIZIO
Criteri generali agli SLE/SLS non sismici
Tipo di ambiente
Tipo di armature
Stato limite di fessurazione
Stato limite di decompressione
Stato limite di formazione ed apertura delle fessure
Stato limite di deformazione
Approccio senza calcolo delle deformazioni
Calcolo delle deformazioni
Stato limite di vibrazione
Stato limite delle tensioni di esercizio
Calcolo delle tensioni
Sezioni fessurate e non
Stato limite di fatica
Criteri agli SLE/SLS sismici
Generalità
Verifiche per gli elementi strutturali (ST)
Verifiche di rigidezza (RIG)
Verifiche di resistenza (RES)
Verifiche per gli impianti (IM): verifiche di funzionamento (FUN)
Riferimenti normativi e bibliografici

DETTAGLI ESECUTIVI
Criteri generali
Calcestruzzo
Impasto per getti
Durabilità
Disarmo
Armature
Ancoraggio
Ancoraggio senza prescrizioni sismiche
Ancoraggio con prescrizioni sismiche
Uncini
Piegature
Giunzioni
Copriferro
Interferro
Riferimenti normativi

SOLAI
Solai
Generalità
Solai misti di c.a. e c.a.p. e blocchi forati in laterizio o calcestruzzo
Caratteristiche dei blocchi
Limiti dimensionali del solaio
Caratteristiche fisico-meccaniche dei blocchi
Caratteristiche della armatura
Solai misti di c.a. e c.a.p. e blocchi diversi dal laterizio o calcestruzzo
Solai realizzati con l’associazione di componenti prefabbricati in c.a. e c.a.p.
Analisi di un solaio mono-direzionale
Premessa
Trave continua
Nota teorica
Effetto dei carichi: condizioni di carico
Dimensionamento di un solaio monotrave
Calcolo dei momenti resistenti
Calcolo del taglio resistente
Fasce semipiene e piene
Nervatura di ripartizione
Riferimenti normativi e bibliografici

GRAFICI E TABELLE
Tabelle pesi
Densità volumiche
Densità superficiali
Tondini di acciaio
Caratteristiche geometriche
Peso tondini
Figure piane: momenti e moduli
Compressione semplice
Tabelle per compressione semplice
Grafici ad “n” variabili in piano
Strutture inflesse
Tabelle q-m per sezioni a singolo registro rettangolari/quadrate
Grafico ad “n” variabili per sezioni a singolo registro rettangolari/quadrate
Tabelle q-m per sezioni a doppio registro rettangolari/quadrate
Tabelle q₁-m per circolari
Grafici n-m per sezioni a singolo registro rettangolari/quadrate
Grafici n-m per sezioni a doppio registro rettangolari/quadrate
Sezioni circolari
Grafici a “n” variabili per sezioni circolari
Riferimenti normativi

ESEMPI DI CALCOLO
Esempi applicativi
Analisi delle combinazioni di carico
Combinazioni agli SLU: stato limite EQU
Studio dello addendo Q_i
Studio dello addendo Q₁
Studio dello addendo Q
Studio dello addendo G
Studio della azione di progetto F_d
Combinazioni agli SLE/SLS: combinazione quasi permanente
Definizione degli spettri di risposta elastica
Sito, periodo di riferimento e
Sottosuolo
Definizione di a_g, F₀ e T*_C e calcolo dei periodi degli spettri
Calcolo dei vari fattori dello spettro elastico in accelerazione verticale
Calcolo dei vari fattori dello spettro elastico in accelerazione orizzontale
Spettri di risposta
Spettro di risposta elastica in accelerazione per la componente orizzontale
Spettro di risposta elastica in accelerazione per la componente verticale
Spettro di risposta elastica in spostamento delle componenti orizzontali
Dimensionamento di una sezione rettangolare a singolo registro
Caratteristiche dei materiali
Dimensionamento a flessione semplice retta
Dimensionamento a pressoflessione retta
Dimensionamento di una sezione rettangolare a doppio registro
Caratteristiche dei materiali
Dimensionamento a flessione semplice retta
Dimensionamento con = 0.10
Dimensionamento con = 0.20
Comparazione dei risultati
Dimensionamento a pressoflessione retta
Dimensionamento con = 0.10
Dimensionamento con = 0.20
Comparazione dei risultati
Dimensiona-mento di una sezione circolare
Caratteristiche dei materiali
Dimensionamento a flessione semplice
Dimensionamento a pressoflessione
Elementi armati a torsione
Sollecitazione di torsione
Calcolo di un telaio in cls
Problema
Predimensionamento
Studio della trave continua ABC
Studio del pilastro BE
Prospetto di riepilogo
Studio del telaio
Calcolo telaio agli SLU
Dimensionamento trave ABC
Dimensionamento pilastri AD e CF
Dimensionamento pilastro BE
Verifiche agli SLE
Stato limite di fessurazione
Stato limite di deformazione
Stato limite delle tensioni di esercizio
Dimensiona-mento con i grafici ad n variabili
Compressione semplice per sezioni rettangolari/quadrate: problema 1
Compressione semplice per sezioni rettangolari/quadrate: problema 2
Flessione retta per sezioni rettangolari/quadrate: problema 1
Flessione retta per sezioni rettangolari/quadrate: problema 2
Pressoflessione per sezioni circolari

GUIDA ALL’INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE SLU 4
Note sul software incluso (SLU 4)
Requisiti hardware e software
Download del software e richiesta della password di attivazione
Installazione ed attivazione del software

GUIDA ALL’UTILIZZO DEL SOFTWARE SLU 4
Schermata principale del software SLU 4
Tasti ad accesso rapido
I menu a tendina
Menu [Gestione Archivi]
Menu [Calcola]
Menu [Stampa]
Menu [Informazioni]
Codici di calcolo
Esempi di stampa
Stampe di dettaglio
Stampe generali dati e risultati