Struttura resistenteLa struttura resistente (o struttura edilizia), in edilizia, indica una struttura edile di una costruzione espressamente destinata ad assorbire il carico strutturale e le azioni esterne cui il manufatto è soggetto durante tutta la sua vita di esercizio. L’enciclopedia Treccani definisce la struttura edilizia anche come “l’insieme degli elementi costruttivi costituenti l’ossatura di un fabbricato o di un manufatto”.[1] DescrizioneDefinizione generaleCon una definizione più generale, si può chiamare struttura un corpo che, durante tutto il periodo della sua vita utile, per assicurare i livelli prestazionali prefissati, è destinato ad essere soggetto ad un sistema di forze, in equilibrio fra loro, ma applicate in punti diversi, mentre si definisce elemento strutturale una porzione di detto corpo il cui comportamento reale, generalmente assai complesso, sia tuttavia esprimibile mediante formule dirette, caratteristiche di un modello semplice, comunemente denominato elemento finito. Tipologia delle strutture ediliLa struttura può essere costituita da singoli elementi strutturali quali pilastri e travi, o dall'assemblaggio di tali elementi strutturali. Fanno parte delle strutture complesse le strutture intelaiate (telai) che formano l'ossatura di un edificio, gli impalcati dei ponti, le travature reticolari, ecc. I telai costituiscono sicuramente, per ragioni storiche e di importanza pratica, la struttura per eccellenza. Negli schemi di telaio più comuni, dotati di regolarità geometrica, si distinguono vari ordini di pilastri e travi. Strutture particolari, i cui elementi costituenti principali sono soggetti prevalentemente a sforzo di trazione, vengono nominate tensostrutture. Materiali costituentiIn base ai materiali utilizzati per la realizzazione delle strutture si possono avere:
Caratteristiche generaliLe strutture portanti devono fornire alla costruzione adeguati livelli di:
Un efficiente comportamento strutturale, con specifico riferimento ai telai, è conseguenza di una concezione della costruzione basata su:
Principi della progettazione strutturaleI principi basilari per la progettazione di una struttura si possono riassumere nei seguenti 10 punti:
Le sollecitazioni strutturali sono in gran parte legate al peso dell'edificio.
In tal modo, in occasione di azioni sismiche, si previene l'insorgere di significative forze torsionali, evitando valori del rapporto altezza - larghezza e grandi dimensioni dell'area della pianta dell'edificio.
Infatti durante l'evento sismico, nello scuotere l'edificio, il moto del terreno ricerca le parti più deboli di una struttura per evidenziarle e danneggiarle. Queste situazioni di debolezza sono solitamente create da cambi repentini nella rigidezza, resistenza e duttilità e i loro effetti sono accentuati da una cattiva distribuzione delle masse reattive. Un tipico esempio è fornito dal caso di edifici con piano soffice.
Nel secondo caso la struttura deve avere una sufficiente rigidezza laterale e deve inoltre mostrare un comportamento isteretico di tipo stabile (stabile nella resistenza, rigidezza e deformabilità), in presenza di deformazioni cicliche ripetute. Più rigida è la struttura meno sensibile essa sarà nei confronti dell'iterazione con gli elementi non strutturali e questo eviterà la non desiderata rottura degli elementi non strutturali con essa interagenti. Un esempio di questo fenomeno è la formazione delle lesioni a croce di S. Andrea che si formano nei muri di tompagno di un edificio a telaio a seguito di un evento sismico.
La struttura deve essere composta da differenti sottosistemi strutturali resistenti che interagiscono tra di loro o che sono interconnessi da elementi strutturali di elevata resistenza ed il cui comportamento inelastico possa permettere all'intera struttura di trovare la via per evitare fasi catastrofiche nella sua risposta (duttilità, resistenza, comportamento ciclico stabile, gerarchia delle resistenze, distribuzione delle plasticizzazioni in un numero sufficientemente alto di elementi strutturali.
È inutile prevedere l'adozione di elementi resistenti, rigidi e duttili, se essi non sono propriamente utilizzati e, infine, connessi. Le zone più duttili vengono dimensionate per essere sacrificate (plasticizzandosi) a protezione delle regioni fragili le quali sono vincolate a restare in campo elastico.
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