Calcolo strutturale

Analisi dei carichi: cos’è e come eseguirla correttamente

L’analisi dei carichi è il processo che consente di determinare le forze che agiscono su una struttura al fine di garantirne la sicurezza. Scopri come eseguirla

Ogni analisi finalizzata alla progettazione o alla verifica strutturale, inizia con la determinazione delle forze che agiscono sulla struttura, attraverso un processo noto come analisi dei carichi. Nell’articolo che segue, approfondiremo questo processo, fornendo una panoramica dettagliata sul metodo utilizzato per identificare le azioni da considerare nell’ambito dell’analisi strutturale di un solaio.

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Cos’è l’analisi dei carichi?

L’analisi dei carichi rappresenta una fase determinante in ogni processo di calcolo strutturale finalizzato alla progettazione di nuove strutture o alla verifica di edifici esistenti. Consiste nel valutare l’entità dei diversi carichi (sia permanenti che accidentali) che agiscono sugli elementi orizzontali e verticali di una struttura edilizia.

I carichi permanenti sono quelli che esercitano una pressione continua sulla struttura nel corso della sua vita utile. Questi carichi non subiscono variazioni nel corso del tempo e possono includere il peso proprio degli elementi strutturali e non strutturali, o altri carichi che agiscono sulla struttura in modo costante. I carichi accidentali si riferiscono, invece, a quei carichi che non dipendono dalle caratteristiche intrinseche della struttura e si manifestano in maniera sporadica o temporanea. Includono le azioni variabili dovute al vento, alla neve, alla folla, ad eventi sismici o ad altre situazioni eccezionali.

L’obiettivo dell’analisi dei carichi è quello di valutare l’entità di tutte queste azioni, determinando il carico per unità di superficie, lunghezza o volume, da considerare nel processo di calcolo finalizzato alla valutazione del comportamento strutturale dell’edificio.
Di seguito analizzeremo in modo più approfondito le diverse tipologie di azioni a cui possono essere sottoposte le varie componenti di una struttura.

Analisi dei carichi NTC 2018: la classificazione delle azioni

Le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018) definiscono “azione” ogni causa o insieme di cause capace di indurre stati limite in una struttura, ovvero, di provocare il raggiungimento di una condizione critica in cui la struttura non risponde più alle esigenze per le quali è stata progettata.

Queste azioni possono essere classificate in funzione della variazione della loro intensità nel tempo, distinguendole tra:

  • permanenti (indicate con G): azioni che agiscono durante tutta la vita nominale di progetto della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è molto lenta e di modesta entità. Rientrano in questa categoria:
    il peso proprio di tutti gli elementi strutturali (ovvero degli elementi portanti, come travi, pilastri, solai, murature, ecc.);
    • il peso proprio del terreno (se pertinente);
    • le forze indotte dal terreno (esclusi gli effetti di carichi variabili applicati al terreno);
    • le forze risultanti dalla pressione dell’acqua (quando costanti nel tempo);
    • il peso proprio di tutti gli elementi non strutturali (ovvero degli elementi non portanti, come le partizioni interne, i pavimenti, i controsoffitti, ecc.);
    • gli spostamenti e le deformazioni impressi, incluso il ritiro;
    • la presollecitazione;
  • variabili (indicate con Q): azioni che agiscono con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel corso della vita nominale della struttura. Sono dette di lunga durata se agiscono con un’intensità significativa, anche non continuativamente, per un tempo non trascurabile rispetto alla vita nominale della struttura. Sono dette di breve durata se agiscono per un periodo di tempo breve rispetto alla vita nominale della struttura. Esempi di azioni variabili includono:
    • i sovraccarichi di natura antropica;
    • le azioni del vento;
    • le azioni della neve;
    • le azioni della temperatura;
  • eccezionali (indicate con A): azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura. Sono dovute ad eventi come:
    • incendi;
    • esplosioni;
    • urti ed impatti;
  • sismiche (indicate con E): azioni derivanti dai terremoti.

Ai fini delle verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio, la normativa fornisce le regole e i coefficienti per la formazione di specifiche combinazioni delle azioni, che hanno lo scopo di raggruppare i carichi che devono essere considerati simultaneamente durante l’analisi strutturale. Queste combinazioni sono progettate per tener conto delle varie condizioni di carico che una struttura può sperimentare durante la sua vita utile.

L’obiettivo dell’analisi dei carichi è, appunto, quello di determinare i valori delle azioni permanenti (G), variabili (Q), eccezionali (A) e sismiche (E), da combinare secondo le modalità stabilite dalle NTC 2018 al paragrafo 2.5.3, allo scopo di garantire che la struttura sia progettata per resistere in modo sicuro a tutte le possibili situazioni di carico.

Come eseguire l’analisi dei carichi di un solaio

Per ottenere una comprensione più approfondita sull’esecuzione dell’analisi dei carichi, esamineremo il procedimento specifico relativo alla definizione dei carichi agenti su un solaio.

Come accennato in precedenza, lo scopo dell’analisi dei carichi è quello di determinare il carico unitario che agisce sull’elemento in esame. Nel caso del solaio, il primo passo consiste nell’individuare il modulo che si ripete nella direzione perpendicolare all’orditura dell’impalcato. Questo modulo, caratterizzato da una profondità unitaria, rappresenta l’elemento di riferimento su cui verrà eseguita l’analisi.

Modulo solaio per analisi dei carichi

Una volta identificato il modulo base, è possibile calcolare il suo peso seguendo i passaggi di seguito indicati:

  • individua i materiali presenti nel solaio: in primo luogo, è indispensabile identificare i materiali di cui sono costituiti i diversi componenti del solaio, come la soletta, i travetti, le pignatte, gli strati di pavimento, l’isolante, l’intonaco, ecc.;
  • identifica il peso di ciascun materiale: determina il peso per unità di volume o di superficie per ogni materiale presente nel modulo di riferimento. Puoi ottenere questi valori dalle schede tecniche dei prodotti o dalla normativa tecnica;
  • convertire le unità di misura: assicurati di utilizzare la stessa unità di misura per tutti i pesi e le dimensioni dei vari materiali e componenti inclusi nel modulo. Potrebbe essere necessario convertire i pesi da kg/m² a kN/m² o viceversa, così come le dimensioni potrebbero essere espresse in centimetri, millimetri o metri;
  • calcola il peso del singolo modulo del solaio: moltiplica il peso per unità di volume (o superficie) di ciascun materiale, per il volume (o la superficie) del rispettivo componente nel modulo, al fine di ottenere i pesi di tutti gli elementi che compongono il modulo;
  • differenzia i carichi permanenti strutturali e non strutturali: suddividi il peso del solaio in due categorie, ovvero, carico permanente strutturale e carico permanente non strutturale. Il primo dovrebbe comprendere il peso degli elementi con funzione portante, come la soletta e i travetti, mentre il secondo dovrebbe riferirsi al peso degli elementi non portanti, come l’intonaco, il pavimento e l’isolante. Effettuare questa distinzione è essenziale per applicare correttamente i coefficienti parziali forniti dalla normativa (indicati con γG1 e γG2), nel momento in cui dovranno essere implementate le diverse combinazioni di carico;
  • calcola il peso del solaio per unità di superficie: dopo aver determinato il peso complessivo del modulo oggetto di analisi, per ottenere il peso per unità di superficie del solaio (da utilizzare nel calcolo strutturale) è necessario dividere il peso calcolato per l’area del modulo;
  • considera il peso dei tramezzi: se ci sono elementi divisori interni come i tramezzi, è necessario considerare anche il peso di questi elementi nel carico permanente non strutturale. Il peso dei tramezzi può essere trattato come un carico uniformemente distribuito per unità di superficie, a condizione che il solaio sia in grado di ripartire trasversalmente i carichi (come nel caso dei solai in latero-cemento dotati di soletta con rete elettrosaldata). La normativa fornisce il valore da attribuire a questo carico equivalente, che deve essere scelto in base al peso proprio per unità di lunghezza delle partizioni.

È importante sottolineare che questo è solo un approccio generale all’analisi dei carichi di un solaio, in cui sono stati considerati solo i carichi permanenti. Per una valutazione completa e accurata dei carichi relativi a tutti gli altri elementi strutturali, è necessario fare riferimento alla normativa tecnica, che fornisce indicazioni dettagliate sulla definizione di tutte le azioni, comprese quelle variabili, eccezionali e sismiche.

Analisi dei carichi solaio | EdiLus

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Per approfondire l’analisi dei carichi di un solaio, ti consiglio di guardare il video di seguito in cui viene definita l’analisi dei carichi di un solaio di tipo latero cementizio con EdiLus.

 

 

 

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Pubblicato da Redazione Tecnica

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