Configurazioni e combinazioni di carico.

Ai fini della determinazione delle sollecitazioni più gravose nelle sezioni di una trave continua, il numero di configurazioni di carico da considerare e la modalità operativa per la loro combinazione sono in relazione sia al numero delle campate sia alla metodologia di calcolo strutturale adottata (Stati limite ultimi, di esercizio e tensioni ammissibili).

 

 

Categorie di carico.

Le Norme Tecniche per le Costruzioni distinguono tre diverse categorie di carico:

• il carico permanente strutturale G₁ (ad es. il peso proprio di un solaio)
• il carico permanente non strutturale G₂ (ad es. il sottofondo e la pavimentazione)
• il carico variabile Q (ad es. persone e arredamento che gravano sul solaio)

Se il carico permanente non strutturale G₂ è ben definito (ad esempio il carico derivante dalla muratura perimetrale di un edificio) esso può essere assimilato al carico permanente strutturale G₁.

 

Il calcolo agli stati limite.

La metodologia di calcolo, semiprobabilistica, non prevede dei valori dei carichi "certi". All'indecisione sulla loro entità si cerca di sopperire mediante l'applicazione di coefficienti.

I coefficienti possono essere maggiorativi se l’effetto del carico è sfavorevole, riduttivi (o pari a zero) se l’effetto del carico è favorevole.

 

Nel calcolo agli stati limite ultimi strutturali (SLU STR) i coefficienti risultano pari a:

Ä  g_G1,sfav = 1,3 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_{G1, fav} = 1 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_G2,sfav = 1,5 per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_G2,fav = 0  per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_Q,sfav = 1,5 per i carichi variabili Q;

Ä  g_Q,fav = 0 per i carichi variabili Q;

 

Nel calcolo agli stati limite ultimi di equilibrio (SLU EQU) i coefficienti risultano pari a:

Ä  g_G1,sfav = 1,1 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_{G1, fav} = 0,9 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_G2,sfav = 1,5 per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_G2,fav = 0  per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_Q,sfav = 1,5 per i carichi variabili Q;

Ä  g_Q,fav = 0 per i carichi variabili Q.

 

Agli stati limite ultimi di esercizio (SLE) i coefficienti sfavorevoli sono posti unitari, quelli favorevoli, ad eccezione di G₁, sono posti uguali a zero (carico non presente).

Ä  g_G1,sfav = 1 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_{G1, fav} = 1 per i carichi permanenti strutturali G₁;

Ä  g_G2,sfav = 1 per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_G2,fav = 0  per i carichi permanenti non strutturali G₂;

Ä  g_Q,sfav = 1 per i carichi variabili Q;

Ä  g_Q,fav = 0 per i carichi variabili Q.

 

Il calcolo alle tensioni ammissibili.

Il calcolo è condotto con la stessa metodologia adottata per gli stati limite di esercizio (combinazione caratteristica rara).

 

Le configurazioni di carico

Nel calcolo agli stati limite SLU STR al carico permanente strutturale G₁, sempre presente, è attribuito il medesimo coefficiente (favorevole o sfavorevole) per tutte le campate: ciò dà luogo a due diversi diagrammi delle sollecitazioni: il primo calcolato senza amplificare il carico (g_{G1, fav} = 1), il secondo con valori proporzionali al primo, con un coefficiente di proporzionalità pari a g_G1,sfav = 1,3.

Per lo stesso carico, nel calcolo agli stati limite SLU EQU, sono attribuiti due coefficienti (g_{G1, fav} = 0,9  g_G1,sfav = 1,1) che possono essere diversi nelle singole campate, dando luogo a 2ⁿ configurazioni di carico, dove n è il numero delle campate.

 

Nell’esempio si hanno 2² = 4 configurazioni di carico.

 

In tutti gli stati limite i carichi permanenti non strutturali G₂ e variabile Q possono essere presenti (eventualmente amplificati g_sfav) oppure no ( il che è equivalente a g_fav = 0), dando  luogo a 2ⁿ-1 configurazioni di carico, dove n è il numero delle campate (la configurazione con il carico nullo su tutte le campate è, ovviamente, priva d’interesse ed è stata sottratta dal numero totale).

Nell’esempio si hanno 2²-1 = 34 configurazioni di carico.
La configurazione con tutte le campate scariche non è stata presa in considerazione

 

 

I diagrammi inviluppo.

Per ogni configurazione di carico sono calcolate le sollecitazioni. I valori massimi positivi e negativi risultanti dal confronto danno luogo ai diagrammi inviluppo delle sollecitazioni, che costituiscono la base del successivo calcolo strutturale.

In pratica, se si disegnassero, sovrapponendoli, i diagrammi di tutte le configurazioni, il diagramma inviluppo si potrebbe ottenere unendo tutti i punti più esterni (positivi e negativi). Ciò dà luogo a diagrammi che non sono più continui nel passaggio tra la zona positiva a quella negativa e che presentano tratti con valori sia positivi sia negativi.

 

I diagrammi inviluppo.

 

La combinazione dei carichi

Gli effetti dei carichi sono combinati attraverso una formula di correlazione del tipo

La modalità di combinazione non è lineare ed i carichi variabili intervengono con un’intensità (valore di combinazione) legata alla loro probabilità di essere contemporaneamente presenti sulla struttura. Ad esempio su un tetto è improbabile che la massima pressione del vento si verifichi contemporaneamente alla massima nevicata.

 

 

Valori di combinazione dei carichi.

Con riferimento alla durata percentuale relativa ai livelli di intensità dell’azione variabile, si definiscono:

·         valore quasi permanente y2j×Qkj: la media della distribuzione temporale dell’intensità;

·         valore frequente y1j×Qkj: il valore corrispondente al frattile 95 % della distribuzione temporale dell’intensità e cioè che è superato per una limitata frazione del periodo di riferimento;

·         valore raro (o di combinazione) y0j×Qkj: il valore di durata breve ma ancora significativa nei riguardi della possibile concomitanza con altre azioni variabili.