Calcolo del vento sulle costruzioni con l’ausilio del software - GUIDA PARTE 3

Calcolo del vento sulle costruzioni: ecco un esempio pratico per ottenere le azioni del vento sulla struttura con l’ausilio del software di calcolo strutturale EdiLus

In questo approfondimento di BibLus-net forniamo una guida per il calcolo delle azioni del vento sulle strutture, con casi pratici ed esempi con l’utilizzo di un software di calcolo strutturale.

In particolare la guida calcolo dell’azione del vento in 3 parti:

In questo articolo la PARTE 3 della guida: un esempio pratico di calcolo del vento con l’applicazione delle azioni su una semplice struttura, ripresa da quella dell’esempio teorico trattato nella PARTE 2.

Pianta e prospetto della struttura di esempio

Al riguardo utilizziamo il software di calcolo strutturale EdiLus di ACCA software.

Modellazione della struttura

Ipotizziamo di voler modellare una struttura composta da un telaio in CA, con tamponature e solaio di copertura a 2 falde.

Lanciamo EdiLus e creiamo un nuovo file, scegliendo la norma di riferimento, la tipologia di edificio e la costruzione.

Nuovo documento EdiLus

Definiamo la gestione dei livelli impostando i seguenti valori:

piano terra: quota di base = 0,0m; altezza del piano = 3,0 m
copertura: quota di base = 3,0 m; altezza del piano = 1,5 m

Gestione del Livelli in EdiLus

Nella pianta piano terra inseriamo una griglia 2D dalle dimensioni pari a (10,0 x 3.5) m.

Griglia 2D in EdiLus

Inseriamo, quindi, 4 pilastri 30×30 all’interno della griglia. I pilastri di default hanno già un’altezza di 3 m.

Inseriamo, inoltre, le 2 travi sul lato corto del rettangolo (che in automatico si posizionano all’estradosso del piano, ossia a una quota pari a 3,0 m).

Inserimento oggetti in EdiLus

Nel piano di copertura inseriamo le travi rimanenti, attivando il background degli elementi presenti nel piano inferiore.

Inserimento travi di copertura in EdiLus

Passiamo alla vista 3D e attiviamo lo spostamento lungo la verticale (combinazione di tasti [Ctrl+q]).

Modellazione della copertura in EdiLus

Ribassiamo l’estremità delle travi, fino a ottenere la configurazione delle falde desiderata.

Inclinazione delle travi in EdiLus

Inseriamo quindi i solai e le tamponature.

Inserimento delle tamponature in EdiLus

Dopo aver costruito il modello, passiamo, quindi, al calcolo dell’azione del vento.

Calcolo dell’azione del vento

Accediamo alla finestra di calcolo dell’azione del vento, ubicata nei DATI della STRUTTURA, Preferenze di Calcolo – sezione Azione del Vento.

Calcolo dell’azione del vento

Selezioniamo i check in corrispondenza di:

“Attiva calcolo dell’azione del Vento”
“Calcolo e aggiornamento automatico delle pressioni al variare dei livelli”

Scegliamo le 4 direzioni per il calcolo del vento e deselezioniamo il calcolo dell’azione tangenziale (la struttura è di modeste dimensioni).

Selezioniamo quindi il bottone raffigurante una calcolatrice.

Nella finestra per il calcolo del vento impostiamo i valori richiesti:

altitudine
periodo di ritorno
zona
distanza dalla costa
classe di rugosità
coefficiente d’attrito
coefficiente di topografia

Il software ci propone, quindi, il calcolo delle pressioni normali e tangenziali calcolate alla quota zero dell’edificio.

Parametri di calcolo azione del vento in EdiLus

Confermiamo e selezioniamo il bottone “Vai alla vista 3D Azione del Vento”.

Definizioni dei coefficienti di forma

Nella vista 3D Azione del Vento, occorre indicare al software le superfici o gli elementi esposti all’azione del vento come travi, pilastri, tamponature e solai, cliccando su di esse dopo aver selezionato il tasto “Vento” posto in alto nella ribbon bar del programma.

Inserimento delle azioni del vento in EdiLus

La valutazione dei coefficienti di forma o coefficienti aerodinamici (C_p) è stata formulata nell’ipotesi di costruzioni “stagne” (coefficiente di pressione interna C_pi nullo), a pianta rettangolare con coperture piane, inclinate o a falde.

Coefficienti di forma

Possiamo personalizzare i coefficienti di forma in base alle nostre esigenze.

Nell’esempio in questione, possiamo ipotizzare di avere una superficie delle aperture inferiore a 1/3 di quella totale.

In tal caso si ha la situazione seguente:

Coefficienti di forma: pressioni e depressioni

Pertanto, per definire il coefficiente di forma da adottare dovremo combinare i coefficienti interni e esterni (C_pi e C_pe) e individuare la combinazioni più gravosa.

Si ha:

C_p max= 1.0 per azioni di pressione
C_p max = -0.6 per azioni di depressione

Procediamo dunque all’apersonalizzazione dei C_p.

Al riguardo, selezioniamo una alla volta le varie superficie indicate come quelle esposte all’azione del vento e procediamo a personalizzare i Cp per ognuna delle 6 Superfici, procedendo come fatto nell’esempio teorico.

Azione del vento sulla Superficie 1 e coefficienti di forma

Quando abbiamo indicato la tamponatura come superficie esposta al vento, possiamo notare che il programma ci propone in automatico l’applicazione di 4 azioni su:

tamponatura
trave
pilastro sx
pilastro dx

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 1

Personalizziamo i valori per le varie condizioni di carico previste, ossia:

vento in direzione + X
vento in direzione – X
vento in direzione + Y
vento in direzione – Y

Solo per la condizione vento +X la superficie 1 è soggetta a pressione; per tutte le altre condizioni è soggetta a depressione.

Secondo quanto visto prima in termini di condizioni più gravose, procediamo ad impostare i Cp nel tool-box delle proprietà, inserendo i valori riportati tabella (selezioniamo tutte le forze con una selezione multipla).

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(+0,8 +0,2) = +1,0
-X	(-0,4 -0,2) = -0,6
+Y	(-0,4 -0,2) = -0,6
-Y	(-0,4 -0,2) = -0,6

Tool box – coefficienti di forma

Azione del vento sulla Superficie 2 e coefficienti di forma

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 2

Selezioniamo le superfici con una selezione multipla e per ciascuna di esse inseriamo i seguenti coefficienti:

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(-0,4 -0,2) = -0,6
-X	(-0,4 -0,2) = -0,6
+Y	(-0,4 -0,2) = -0,6
-Y	(+0,8 +0,2) = +1,0

Azione del vento sulla Superficie 3 e coefficienti di forma

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 3

Per la Superficie 3 inseriamo:

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(-0,4 -0,2) = -0,6
-X	(+0,8 +0,2) = +1,0
+Y	(-0,4 -0,2) = -0,6
-Y	(-0,4 -0,2) = -0,6

Azione del vento sulla Superficie 4 e coefficienti di forma

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 4

Per la Superficie 4 inseriamo:

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(-0,4 -0,2) = -0,6
-X	(-0,4 -0,2) = -0,6
+Y	(+0,8 +0,2) = +1,0
-Y	(-0,4 -0,2) = -0,6

Azione del vento sulla Superficie 5 e coefficienti di forma

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 5

Per la Superficie 5, ossia la falda esposta verso ovest, inseriamo:

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(-0,4 -0,2) = -0,6
-X	(-0,4 -0,2) = -0,6
+Y	(-0,4 -0,2) = -0,6
-Y	(-0,4 -0,2) = -0,6

Azione del vento sulla Superficie 6 e coefficienti di forma

Azione del vento e coefficienti di forma sulla Superficie 6

Per la Superficie 6, ossia la falda esposta verso est, inseriamo:

Coefficiente di forma totale (C_pi+C_pe)
+X	(-0,4 -0,2) = -0,6
-X	(-0,4 -0,2) = -0,6
+Y	(-0,4 -0,2) = -0,6
-Y	(-0,4 -0,2) = -0,6

Calcolo della struttura e analisi dei risultati

Lanciamo il Calcolo Completo (oppure il solo calcolo del Modello Strutturale e Carpenterie) mediante l’apposito bottone nel menu.

Passiamo alla vista 3D e dal menu verticale posto nella parte destra dello schermo selezioniamo “Risultati” e quindi “Azione del vento”.

Risultati azione del vento

Il programma ci mostra l’applicazione dell’azione del vento sugli elementi strutturali atti a riceverla.

In particolare possiamo osservare come l’azione del vento applicata alla tamponatura è stata scaricata come forza lineare sugli elementi strutturali cui è ammorsata (travi e pilastri).

Possiamo interrogare i risultati semplicemente cliccando sull’elemento desiderato.

Azione del vento: valori analitici

Il programma, inoltre, indica anche la direzione dell’azione (pressione o depressione).

È possibile conoscere anche vari contributi delle diverse condizioni di carico per ciascun elemento strutturale: è sufficiente andare nel 3D, selezionare l’elemento (ad esempio pilastro) e selezionare “Forze lineari” nel tool-box delle proprietà.