L’orditura del solaio considerato (edificio ad uso residenziale) prevede travi appoggiate e uno sbalzo di 3 metri; verrà dimensionata la mensola utilizzando un foglio di calcolo excel, effettuando la verifica a deformabilità della trave. Verranno considerate tre diverse tipologie di solaio, con tecnologia in legno, c.a. e acciaio. Molto importante, così come per la trave su appoggi, sarà la luce l, in questo caso lunghezza dello sbalzo pari a 3 m, e l’interasse pari a 5 m.
La composizione dei solai è ripresa dall’esercitazione 2 sulla trave appoggiata.
SOLAIO IN LEGNO
1: travetto 12x22 cm
2: impalcato 5 cm spessore
3: cls caldana 7 cm spessore
4: isolante 5 cm spessore
5: massetto di allettamento 2 cm spessore
6: parquet, listelli 20x100 cm; 2 cm spessore
Si calcolano i carichi strutturali qs, accidentali qa, permanenti qp
carichi strutturali (si esclude per ora il peso proprio della trave) qs :
- impalcato 0,05 m * 4 kN/mc = 0,2 kN/mq
- travetti 1 * 0,22 m* 0,12 m * 6 kN/mc = 0,16 kN/mq
qs = 0,36 kN/mq
carichi permanenti qp :
- pavimento in parquet 0,02 m * 6,9 kN/mc = 0,14 kN/mq
- massetto in cls leggero 0,02 m * 14 kN/mc = 0,28 kN/mq
- isolante 0,05 m * 0,4 kN/mc = 0,02 kN/mq
- cls caldana 0,07 m * 24 kN/mc = 1,68 kN/mq
- incidenza impianti 1 kN/mq (da normativa)
- incidenza tramezzi 0,5 kN/mq (da normativa)
qp = 3,62 kN/mq
carichi accidentali qa:
- ambiente residenziale 2,00 kN/mq
qa = 2,00 kN/mq
q = qa + qs + qp = 5,98 kN/mq
- coefficienti di sicurezza: ogni carico va moltiplicato per un coefficiente di sicurezza
γs = 1,3
γp = 1,3
γA= 1,5
totale carichi = 8,17 kN/mq
Andando a moltiplicare questo valore per l’interasse si ottiene il carico che agisce sulla trave considerata.
q = 40,87 kN/m
Si imposta poi l= lunghezza dello sbalzo, ottenendo un valore del Momento massimo (ql2/2) pari a:
M = 183,92 KNm
Viene poi calcolata la resistenza di progetto, definita dal prodotto tra resistenza caratteristica del legno e il coefficiente di degrado nel tempo Kmod, diviso per il coefficiente di sicurezza:
σamm= 13,24 N/mm²
con la formula di Navier so che σamm = Mmax/ Wmax
inoltre Wmax = bh2/ 6 la cui formula inversa permette di calcolare la sezione impostando un valore alla base della trave b.
Viene poi inserito il valore dell’altezza hd ingegnerizzata = 50 cm, e il valore del modulo E di elasticità che sarà 11600 N/mm2 per un legno lamellare classe GL24.
Si avrà poi il valore del modulo di inerzia Ix = bh3/12 per sezione rettangolare.
Ciò che si ottiene è infine il valore massimo dell’ abbassamento, che è uno spostamento lineare (risolto nelle strutture isostatiche con il metodo degli spostamenti).
vmax= ql4/8EIx = 0,86 cm
per avere un valore di abbassamento accettabile, rispetto alla struttura in esame, esso non deve superare 1/250 della luce, quindi se
l/ vmax ≥ 250.
Ottenendo quindi l/ vmax = 350,40 il valore dello spostamento è accettabile.
Inserendo ora anche il peso proprio della trave calcolata si verifica infine la mensola
carichi strutturali qs :
- impalcato 0,05 m * 4 kN/mc = 0,2 kN/mq
- travetti 1 * 0,22 m* 0,12 m * 6 kN/mc = 0,16 kN/mq
- trave 0,5 m * 0,4 m * 3,80 kN/mc = 0,76 kN/ mq
valore al mq assimilabile a quello al metro lineare
dove 380 kN/ m3 è il peso specifico del legno lamellare classe GL24
qs = 1,12 kN/mq
Inserendo il nuovo valore del carico strutturale si ottiene comunque anche considerando il peso proprio della mensola un valore ammissibile di spostamento massimo.
SOLAIO IN ACCIAIO
1: trave
2: lamiera grecata 6 cm spessore
3: massetto cls 5 cm spessore
4: isolante 4 cm spessore
5: massetto 6 cm spessore
6: pavimento gres porcellanato 1,5 cm spessore
carichi strutturali (si esclude per ora il peso proprio della trave) qs :
- massetto cls 0,11 m * 24 kN/mc = 2,64 kN/mq
- lamiera grecata 0,24 kN/mq
qs = 2,88 kN/mq
carichi permanenti qp :
- pavimento in gres porcellanato 0,015 m * 20 kN/mq = 0,3 kN/mq
- massetto in cls leggero 0,06 m * 14 kN/mc = 0,84 kN/mq
- isolante 0,04 m * 0,4 kN/mc = 0,016 kN/mq
- incidenza impianti 1 kN/mq
- incidenza tramezzi 0,5 kN/mq
qp = 2,66 kN/mq
carichi accidentali qa:
- ambiente residenziale 2,00 kN/mq
qa = 2,00 kN/mq
Andando a moltiplicare il valore del carico totale per l’interasse si ottiene il carico che agisce sulla trave considerata.
q = 42,7 kN/m
vengono poi individuati i valori di Momento massimo, la resistenza caratteristica del materiale fd in base alla tensione di snervamento dell’acciaio fyk, e Wx (usando la formula di Navier σamm= Mmax/ Wmax) cioè il modulo di resistenza minimo a flessione. In base a quest’ultimo valore si è scelta una trave IPE 400; l’altezza della trave sarà quindi di 40 cm, il peso = 66,3 kg/m, Ix = 23130, da cui si ottiene un carico totale (compresa la trave) di 49,33 kN/m.
L’abbassamento risulta di 1,02 cm e ammissibile rispetto alla struttura.
SOLAIO IN LATERO-CEMENTO
1: pignatte 40 x 16 cm
2: travetti 10 x 16 cm
3: caldana cls 4 cm spessore
4: isolante 4 cm spessore
5: massetto alleggerimento 4 cm spessore
6: pavimento gres porcellanato 1,5 cm spessore
carichi strutturali (si esclude per ora il peso proprio della trave) qs :
- caldana 0,04 m * 24 kN/mc = 0,96 kN/mq
- travetti 2* 0,10 m * 0,16* 24 kN/mc = 0,77 kN/m
qs = 1,73 kN/mq
carichi permanenti qp :
- pavimento in gres porcellanato 0,015 m * 20 kN/mq = 0,3 kN/mq
- massetto in cls leggero 0,02 m * 14 kN/mc = 0,28 kN/mq
- isolante 0,04 m * 0,4 kN/mc = 0,016 kN/mq
- pignatte 2 * 0,4 m * 0,16 m * 8 kN/mc = 1,02 kN/mq
- incidenza impianti 1 kN/mq
- incidenza tramezzi 0,5 kN/mq
qp = 3,12 kN/mq
carichi accidentali qa:
- ambiente residenziale 2,00 kN/mq
qa = 2,00 kN/mq
q = 6,85 kN/mq
- coefficienti di sicurezza: ogni carico va moltiplicato per un coefficiente di sicurezza
γs = 1,3
γp = 1,3
γA= 1,5
Andando a moltiplicare il valore del carico finale per l’interasse si ottiene il carico che agisce sulla trave considerata.
q = 46,52 kN/m
Come nei casi precedenti si ottiene il valore del momento massimo che agisce sulla sezione.
Si inseriscono nel calcolo le resistenze dei materiali: acciaio di armatura e calcestruzzo, rispettivamente fy e fck. Si imposta una base di 30 cm e si ricava quindi il predimensionamento della sezione di altezza 45 cm (considerando lo spessore del copriferro di 5 cm).
Si ottengono di conseguenza gli altri valori necessari per la verifica all’abbassamento, quali il modulo E, il momento di inerzia della sezione rettangolare e il peso proprio della trave.
Anche in questo caso, come nei precedenti si ottiene un abbassamento ammissibile dalla struttura pensata.
Conclusioni: effettuando altre prove di calcolo sul foglio di calcolo l’aspetto più importante per un aggetto è la luce, nel caso del c.a. essa al massimo può arrivare ad allungarsi di soli 40 cm per poter ancora considerare lo spostamento ammissibile in tali condizioni di carico; 20 cm per il legno e soli 10 cm per l’acciaio!
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