Basi per la progettazione di strutture portanti

505 260

SIA 260: 2003 Costruzione EINGETRAGENE NORM DER SCHWEIZERISCHEN NORMEN-VEREINIGUNG SNV

NORMA REGISTRATA DELL’ASSOCIAZIONE SVIZZERA DI NORMALIZZAZIONE

Sostituisce le cifre da 0 a 3 della norma SIA 160, edizione 1989

Grundlagen der Projektierung von Tragwerken Bases pour l’élaboration des projets de structures porteuses Basis of structural design

Basi per la progettazione di strutture portanti

Editore: Società svizzera degli ingegneri e degli architetti Casella postale, CH-8039 Zurich Copyright  2003 by SIA Zurich

Gruppo di prezzo: 34

2004-09

2

1a tiratura

SIA 260, Copyright  2003 by SIA Zurich

INDICE Pagina Prefazione

4

0 0.1 0.2 0.3

Campo d’applicazione ............................................. Limitazioni ................................................................................... Premesse ..................................................................................... Eccezioni ......................................................................................

5 5 5 5

1 1.1 1.2 1.3

Definizioni ................................................................................. Termini tecnici ........................................................................ Simboli ............................................................................................. Unità di misura .......................................................................

6 6 17 19

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Progetto strutturale ..................................................... Principi generali .................................................................... Convenzione d’utilizzazione .................................. Esigenze ....................................................................................... Concezione strutturale ................................................. Concetto strutturale e base del progetto

20 20 20 20 21 22

3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3

Analisi strutturale ........................................................... Principi generali .................................................................... Azioni ................................................................................................ Classificazione ....................................................................... Valori caratteristici ............................................................. Ulteriori valori rappresentativi per le azioni variabili ......................................................................... Azioni della fatica ................................................................. Azioni dinamiche ................................................................. Azioni del terreno ............................................................... Influssi ambientali .............................................................. Modello strutturale ............................................................ Principi generali .................................................................... Grandezze geometriche ............................................. Proprietà dei materiali da costruzione e del terreno ............................................................................. Modelli di calcolo per azioni statiche .......... Modelli di calcolo per azioni dinamiche .................................................................................... Modelli di calcolo per azioni dell’incendio ..............................................................................

23 23 23 23 23

3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6


24 24 24 25 25 25 25 25

Pagina 4 4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.5 4.6

Dimensionamento ........................................................... Principi generali .................................................................... Situazioni di dimensionamento .......................... Stati limite .................................................................................... Stati limite ultimi ................................................................... Stati limite di servizio ..................................................... Verifiche ......................................................................................... Principi generali .................................................................... Valori di dimensionamento ..................................... Verifica della sicurezza strutturale ................. Verifica dell’efficienza funzionale .................... Dimensionamento supportato da prove .................................................................................................. Teoria dell’affidabilità .....................................................

28 28 28 28 28 29 29 29 29 31 32 33 33

Appendice A B C D E

Edifici ............................................................................................... Ponti stradali ......................................................................... Passerelle pedonali e ciclabili ...................... Ponti ferroviari a scartamento normale ......................................................................................... Ponti ferroviari a scartamento ridotto ..............................................................................................

Approvazione ed entrata in vigore Disposizioni transitorie

34 36 37 39 41

..................................

44

...................................................................

44

26 26 26 27

3

PREFAZIONE

La presente norma SIA 260 si indirizza ai progettisti. Essa si rivolge inoltre ai committenti, alla direzione dei lavori e agli imprenditori. La norma SIA 260 fa parte delle norme strutturali della SIA. Essa si ispira alla norma europea EN 1990 “Basis of structural design” e integra i principi contenuti nella norma SIA 160 (1989). Le norme strutturali della SIA comprendono le seguenti norme : − SIA 260 Basi per la progettazione di strutture portanti − SIA 261 Azioni sulle strutture portanti − SIA 262 Costruzioni di calcestruzzo − SIA 263 Costruzioni di acciaio − SIA 264 Costruzioni miste di acciaio-calcestruzzo − SIA 265 Costruzioni di legno − SIA 266 Costruzioni di muratura − SIA 267 Geotecnica. È previsto il completamento delle norme struttururali della SIA con la norma “Conservazione delle strutture portanti”. La norma SIA 260 introduce i nuovi termini “convenzione d’utilizzazione”, “base del progetto” e “concetto strutturale”. La base del progetto contiene gli elementi tecnici dei documenti “piano di utilizzazione” e “piano di sicurezza” introdotti con la norma SIA 160 (1989). I termini “dossier d’esecuzione” e “rapporto d’intervento” sono anch’essi nuovi. Il rapporto d’intervento sostituisce il termine di “relazione tecnica finale” introdotto nella raccomandazione SIA 162/5. Diversi termini definiti sulla base della norma EN 1990 non sono stati sino ad ora utilizzati in Svizzera o sono stati utilizzati con un significato diverso, quali ad esempio “effetti delle azioni”, “situazioni di dimensionamento”, “caso di carico”, “robustezza”, “analisi strutturale” e “affidabilità”. Diversi termini già utilizzati in Svizzera, quali ad esempio “metodo d’osservazione”, “duttilità”, “integrazione”, “progetto strutturale”, “dimensionamento per capacità” e “capacità di deformazione”, sono definiti per la prima volta nell’ambito delle norme strutturali della SIA.

La direzione del progetto Swisscodes

Ai fini di una migliore comprensione del testo, per designare le funzioni è sempre stata scelta la forma maschile, che si riferisce però ovviamente anche a persone di sesso femminile che rivestono tali funzioni.

4


0

CAMPO D’APPLICAZIONE

0.1

Limitazioni

0.1.1

La norma SIA 260 fissa i principi per la progettazione delle strutture portanti. Gli aspetti relativi all’esecuzione, all’utilizzazione e alla conservazione delle strutture vengono trattati nella misura in cui sono rilevanti per la progettazione.

0.1.2

La norma SIA 260 ha validità in relazione alle norme SIA da 261 a 267. Nel caso di azioni e di applicazioni che esulano dal campo di validità delle norme SIA da 261 a 267, i principi della norma SIA 260 sono applicati per analogia.

0.1.3

I principi della norma SIA 260 sono vincolanti per tutte le strutture portanti. L’entità e i contenuti delle indagini vanno adattati all’importanza della struttura portante e alla complessità della problematica.

0.1.4

I principi della norma SIA 260 valgono anche per le fasi di costruzione e per le strutture portanti temporanee.

0.1.5

I principi della norma SIA 260 sono validi, conformemente al loro significato, anche nell’ambito dei progetti di intervento per la conservazione di strutture portanti.

0.1.6

Le leggi, le ordinanze e le prescrizioni federali, cantonali e della SUVA (concernenti per es. installazioni ferroviarie, linee elettriche aeree, opere idrauliche, dighe, opere di protezione contro le inondazioni, impianti nucleari, opere di premunizione contro le valanghe, barriere elastiche e dispositivi analoghi, teleferiche, ponti di protezione, ponteggi di lavoro e di protezione, serbatoi, rifugi della protezione civile, così come misure di protezione costruttive, tecniche ed organizzative contro gli incendi in edifici ed impianti) sono comunque vincolanti.

0.2

Premesse

0.2.1

La progettazione e l’esecuzione devono avvenire sotto la direzione di personale qualificato, le cui conoscenze ed esperienze nella scienza dei materiali, nella statica, nella pratica della costruzione e in altre discipline, devono essere commisurate alla natura ed alla complessità della costruzione.

0.2.2

Durante la progettazione, l’esecuzione, l’utilizzazione e la conservazione dell’opera devono essere previste ed attuate misure appropriate per l’assicurazione della qualità.

0.2.3

Le strutture portanti devono essere utilizzate e monitorate secondo gli obiettivi stabiliti. La loro manutenzione deve essere assicurata con competenza.

0.3

Eccezioni

0.3.1

Delle eccezioni alla presente norma sono ammesse se esse sono giustificate in modo sufficiente da teorie o da prove, rispettivamente se nuovi sviluppi o conoscenze lo permettono.

0.3.2

Le eccezioni alla norma sono da menzionare in modo chiaro e da giustificare debitamente nei documenti di costruzione.


5

1

DEFINIZIONI

1.1

Termini tecnici I termini tecnici generali definiti di seguito sono utilizzati nella presente norma e nelle norme SIA da 261 a 267. La loro correlazione è illustrata nella figura 1. Ulteriori termini tecnici sono specificati nelle norme SIA da 261 a 267. Affidabilità Zuverlässigkeit fiabilité

Criterio secondo il quale sono soddisfatte le esigenze di sicurezza strutturale e d’efficienza funzionale, espresso in genere in maniera probabilistica.

reliability

Analisi strutturale Tragwerksanalyse analyse structurale

Determinazione degli effetti delle azioni per l’intera struttura portante o per i singoli elementi, basata su un modello strutturale o all’occorrenza fatta per gradi utilizzando più modelli di calcolo.

structural analysis

Azione accidentale Aussergewöhnliche Einwirkung

Azione con bassa probabilità di verificarsi, solitamente di breve durata e con effetto notevole.

action accidentelle accidental action

Azione concomitante

Azione che accompagna l’azione preponderante.

Begleiteinwirkung action concomitante accompanying action

Azione fissa

fixed action

Azione che ha una distribuzione fissa sulla struttura o su un elemento strutturale; la sua intensità e direzione sono definite univocamente a partire dalla determinazione del punto di applicazione.

Azione libera

Azione la cui distribuzione spaziale sulla struttura non è definita.

Ortsfeste Einwirkung action fixe

Freie Einwirkung action libre free action

Azione permanente Ständige Einwirkung action permanente

Azione che, durante un periodo di riferimento, è approssimativamente costante o ha una variazione monotona verso un valore limite.

permanent action

Azione preponderante

Azione principale in un caso di carico.

Leiteinwirkung action prépondérante leading action

Azione variabile Veränderliche Einwirkung action variable

Azione che durante un periodo di riferimento non è presente in modo permanente e la cui intensità non è costante né variabile monotonamente verso un valore limite.

variable action

Azioni Einwirkungen actions actions

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Azioni agenti sulla struttura portante di natura meccanica (carichi, forze), fisica (temperatura, umidità), chimica (sali, acidi e basi, sostanze organiche) e biologica (batteri, insetti, funghi, alghe) che risultano dall’esecuzione, dall’utilizzazione e dagli influssi ambientali.


Figura 1: Relazioni fra i diversi elementi della progettazione ambiente

Documenti di costruzione convenzione d'utilizzazione

esigenze d'utilizzazione

costruzione / struttura portante progettazione progetto strutturale esigenze

integrazione e configurazione economicità robustezza sicurezza strutturale

affidabilità

efficienza funzionale

durabilità concezione strutturale

vincoli di progetto varianti

situazioni di rischio

stati di utilizzazione

concetto strutturale base del progetto analisi strutturale azioni

modello strutturale

effetti delle azioni • tensioni, sforzi interni, reazioni

grandezze geometriche • meccaniche

• deformazioni, spostamenti

modello di calcolo

• altre fisiche • chimiche

• effetti specifici del sistema costruttivo

proprietà dei materiali e del terreno

• biologiche

calcolo statico dimensionamento situazioni di rischio rilevanti

stati di utilizzazione rilevanti

situazioni di dimensionamento

• persistente • transitoria • accidentale

stati limite sicurezza strutturale

efficienza funzionale

• stabilità globale

• funzionalità

• resistenza ultima

• comfort

• resistenza alla fatica

• aspetto

rapporti, piani sinottici e di dettaglio, liste dei materiali, preventivo dei costi, protocolli

casi di carico verifica della sicurezza

verifica dell'efficienza funzionale

sviluppo dei dettagli costruttivi relazione tecnica esecuzione

preparazione dell'esecuzione

misure protettive e precauzionali

esecuzione

procedimenti esecutivi

controlli dell'esecuzione collaudo

dossier d'esecuzione

messa in servizio

utilizzazione

documenti d'appalto documenti d'esecuzione piano di controllo

istruzioni per l'utilizzazione istruzioni per l'esercizio

durata d'utilizzazione prevista dismissione conservazione

piano di monitoraggio piano di manutenzione

monitoraggio • osservazione • ispezione • misurazione di controllo misure urgenti di sicurezza

manutenzione misure di sicurezza supplementari

ripristino rapporti, piani, protocolli

esame • rilievo dello stato • valutazione dello stato • raccomandazione di intervento

pianificazione d'intervento

modifica

rapporto d'intervento smantellamento


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Base del progetto Projektbasis

Descrizione tecnica della convenzione d’utilizzazione adattata al linguaggio specifico della costruzione.

base du projet basis of design

Calcolo statico Statische Berechnung

Elaborato descrittivo dell’analisi strutturale e del dimensionamento.

calculs statiques static calculations

Capacità di deformazione Verformungsvermögen capacité de déformation

Capacità di una struttura portante e dei suoi elementi di deformarsi elasticamente e di regola anche plasticamente fino al cedimento strutturale.

deformation capacity

Caso di carico Lastfall

Distribuzione fisicamente compatibile di azioni presenti simultaneamente per una determinata verifica.

cas de charge load case

Cedimento strutturale Versagen

Raggiungimento di uno stato limite ultimo per instabilità, rottura, fatica o effetti dovuti al tempo.

Défaillance failure

Collaudo

Consegna della costruzione o di una parte di essa al committente.

Abnahme réception acceptance

Concetto strutturale

Idea di base determinante per il progetto della struttura portante.

Tragwerkskonzept concept de la structure structural concept

Concezione strutturale Entwurfsarbeit

Individuazione, sviluppo e valutazione di differenti possibilità di realizzazione.

élaboration de concept conception

Configurazione Gestaltung

Espressione estetica risultante dalla disposizione spaziale, la definizione della forma e la scelta dei materiali.

configuration configuration

Conservazione Erhaltung

Insieme delle attività e delle disposizioni atte a garantire l’integrità e i valori materiali e ideali di una costruzione.

conservation conservation

Controlli dell’esecuzione Ausführungskontrollen

Controlli della corretta attuazione delle disposizioni progettuali durante l’esecuzione.

contrôles d’exécution construction inspections

Convenzione d’utilizzazione Nutzungsvereinbarung convention d’utilisation service criteria agreement

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Descrizione degli obiettivi d’utilizzazione e di protezione stabiliti dal committente come pure dei vincoli, delle esigenze e prescrizioni fondamentali per la progettazione, l’esecuzione e l’utilizzazione della costruzione.


Costruzione Bauwerk

Opera risultante da lavori di costruzione, generalmente costituita dalla struttura portante e dagli elementi non portanti.

construction construction works

Criteri di dimensionamento Bemessungskriterien critères de dimensionnement design criteria

Deterioramento Schädigung

Relazioni che devono essere soddisfatte tra gli effetti delle azioni dei casi di carico determinanti e le corrispondenti resistenze ultime o limiti di servizio, e tra gli effetti destabilizzanti e quelli stabilizzanti. Possibile indebolimento della sostanza materiale di una struttura portante dopo il suo collaudo.

dégradation deterioration

Difetto Mangel

Mancanza di una qualità della struttura portante che dovrebbe essere presente al momento del collaudo secondo il contratto.

défaut Defect

Dimensionamento Bemessung dimensionnement dimensioning

Dimensionamento per capacità Kapazitätsbemessung dimensionnement en capacité capacity design

Dismissione

Determinazione delle dimensioni, dei materiali da costruzione (incluse le loro proprietà) e sviluppo dei dettagli costruttivi di una struttura portante sulla base di considerazioni costruttive o legate all’esecuzione, oppure di verifiche di calcolo. Metodo di dimensionamento sismico secondo cui alcune zone opportunamente stabilite della struttura portante vengono provviste di sufficiente duttilità ed altre parti della stessa vengono dimensionate con resistenza accresciuta per garantire un comportamento elastico. Fine o interruzione dell’utilizzazione.

Ausserbetriebsetzung mise hors service decommissioning

Documenti d’appalto Ausschreibungsunterlagen documents de soumission

Testo del contratto d’appalto previsto, disposizioni particolari, capitolato d’oneri o descrizione della costruzione, piani e disposizioni generali.

tender documents

Documenti d’esecuzione Dokumente der Ausführung documents d’exécution

Contratto e altri componenti del contratto d’appalto, programmi dei lavori, verbali delle riunioni di cantiere, controlli d’esecuzione e diario dei lavori.

documents for construction

Documenti di costruzione

Documenti specifici della costruzione.

Bauwerksakten documents de construction construction documents

Dossier d’esecuzione

Raccolta dei documenti aggiornati durante l’esecuzione.

Ausführungsdossier dossier d’exécution record of construction

Durabilità Dauerhaftigkeit durabilité durability


Adempimento delle esigenze di sicurezza strutturale e di efficienza funzionale nell’ambito dell’utilizzazione prevista e delle azioni prevedibili, senza dispendio di mezzi imprevisti per la manutenzione e il ripristino.

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Durata d’utilizzazione prevista

Durata del periodo previsto per l’utilizzazione.

Geplante Nutzungsdauer durée de service prévue design working life

Duttilità Duktilität ductilité

Capacità di deformazione plastica, generalmente riferita al limite del comportamento elastico, caratterizzata da deformazioni irreversibili e da dissipazione di energia.

ductility

Economicità Wirtschaftlichkeit économie

Impiego giudizioso dei mezzi finanziari o delle risorse naturali in rapporto alla durata della progettazione, dell’esecuzione e dell’utilizzazione.

economy

Effetti delle azioni Auswirkungen effets des actions

Risposta della struttura portante alle azioni (tensioni, sforzi interni, reazioni, deformazioni, spostamenti e altri effetti specifici dovuti al tipo di costruzione).

effects of actions

Efficienza funzionale Gebrauchstauglichkeit aptitude au service

Capacità di una struttura portante e dei suoi elementi di garantire la funzionalità, l’aspetto della costruzione e il confort degli utilizzatori secondo i limiti di servizio.

serviceability

Elemento strutturale Bauteil

Parte di una costruzione o di una struttura portante fisicamente identificabile.

élément de construction structural member

Esame Überprüfung

Rilievo e valutazione dello stato in occasioni particolari, e relativa raccomandazione delle misure da adottare.

examen examination

Esecuzione Ausführung

Insieme delle attività e delle misure necessarie alla realizzazione di una costruzione, inclusa la preparazione dell’esecuzione.

exécution execution

Esecuzione dei lavori

Svolgimento dei lavori di costruzione secondo contratto.

Bauausführung travaux d’exécution construction work

Esigenze d’utilizzazione Nutzungsanforderungen

Esigenze poste dall’utilizzazione prevista, riguardanti le proprietà ed il comportamento di una costruzione.

exigences d’utilisation service criteria

Grado di protezione Schutzgrad degré de protection

Classificazione per la concretizzazione degli obiettivi di protezione (p.es. incendio – classi di resistenza al fuoco, terremoto – classi d’opera).

degree of protection

Grandezze geometriche Geometrische Grössen

Dimensioni previste e imperfezioni non volute di una struttura portante.

données géométriques geometrical properties

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Influssi ambientali Umwelteinflüsse influences de l’environnement

Influenze fisiche, chimiche o biologiche dell’ambiente, che possono pregiudicare la sicurezza strutturale, l’efficienza funzionale e la durabilità di una costruzione.

environmental influences

Integrazione Einpassung

Inserimento di una costruzione nel suo contesto, compatibile con l’ambiente circostante naturale e costruito.

intégration integration

Ispezione Inspektion

Constatazione e valutazione dello stato di una costruzione tramite semplici indagini mirate, di regola visive.

inspection inspection

Istruzioni per l’esercizio Betriebsanweisungen

Direttive per l’utilizzazione e la gestione degli equipaggiamenti tecnici, indirizzate al proprietario o al gestore.

instructions d‘exploitation operation instructions

Istruzioni per l’utilizzazione Nutzungsanweisungen

Direttive per l’utilizzazione della costruzione indirizzate al proprietario e all’utente.

instructions d’utilisation service instructions

Limite di servizio

Limite definito per l’efficienza funzionale.

Gebrauchsgrenze limite de service serviceability limit

Manutenzione Instandhaltung

Conservazione dell’efficienza funzionale tramite semplici misure periodiche.

maintenance maintenance

Materiale Werkstoff

Metallo o materiale non metallico, non organico o organico con proprietà tecnicamente utilizzabili.

matériau material

Materiali da costruzione Baustoffe

Materiali impiegati per la realizzazione di una costruzione o di una struttura portante.

matériaux de construction construction materials

Meccanismo di deterioramento Schädigungsmechanismus

Processo scientificamente descrivibile dell’origine e dello sviluppo di un deterioramento.

mécanisme de dégradation deterioration mechanism

Messa in servizio

Inizio dell’utilizzazione prevista.

Inbetriebnahme mise en service commissioning

Metodo d’osservazione Beobachtungsmethode méthode d’observation observation method


Procedimento adottabile per la progettazione, l’esecuzione e l’utilizzazione di una struttura portante, qualora le basi di dimensionamento non siano sufficientemente attendibili. Esso include l’accettazione di determinati rischi, una previsione del comportamento della struttura e la definizione di relativi valori limite e delle corrispondenti misure di sorveglianza e di sicurezza.

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Misurazione di controllo

Monitoraggio di grandezze specifiche con misurazioni tecniche.

Kontrollmessung mesure de contrôle control measurement

Misure di sicurezza supplementari Ergänzende Sicherheitsmassnahmen mesures de sécurité supplémentaires

Disposizioni stabilite per il caso specifico e giudicate necessarie in caso di concessioni fatte alla sicurezza strutturale prescritta dalle norme.

supplementary safety measures

Misure protettive e precauzionali Schutz- und Fürsorgemassnahmen

Disposizioni prese durante l’esecuzione allo scopo di proteggere le persone, la loro salute e i loro beni materiali.

mesures de protection et de prévoyance protection and welfare measures

Misure urgenti di sicurezza Sichernde Sofortmassnahmen mesures urgentes de sécurité

Disposizioni da attuare immediatamente allo scopo di proteggere le persone, l’ambiente e la costruzione motivati dai risultati del monitoraggio o di un esame.

urgent safety measures

Modello di calcolo Berechnungsmodell modèle d’analyse

Associazione di valori fisici (p.es. forze e deformazioni) tramite relazioni corrispondenti (p.es. condizioni d’equilibrio, leggi dei materiali e condizioni cinematiche).

analytical model

Modello strutturale Tragwerksmodell

Risultato della delimitazione e della schematizzazione del sistema portante.

modèle de la structure structural model

Modifica

Intervento sulla costruzione per adeguarla a nuove esigenze.

Veränderung modification modification

Monitoraggio Überwachung

Constatazione e valutazione dello stato, con relativa raccomandazione d’intervento.

surveillance monitoring

Obiettivo della protezione Schutzziel

Definizione qualitativa e quantitativa delle esigenze poste ad una struttura portante per il caso di eventi e condizioni accidentali.

objectif de protection objective of protection

Osservazione Beobachtung

Verifica dell’efficienza funzionale tramite controlli semplici e regolari.

observation observation

Periodo di riferimento Bezugszeitraum

Intervallo di tempo a cui è riferita la determinazione statistica delle azioni.

durée de référence reference period

Pianificazione d’intervento Massnahmenplanung projet d’intervention

Preparazione sistematica degli interventi a livello costruttivo e di esercizio, facenti seguito alla decisione di principio del proprietario sul modo di procedere.

planning of remedial measures

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Piano di controllo

Construction inspection plan

Definizione del genere, dell’estensione e del momento dei controlli dell’esecuzione, incluse le indicazioni delle esigenze di qualità e delle deviazioni ammissibili nonché la regolamentazione delle competenze e del flusso delle informazioni.

Piano di manutenzione

Direttive per la manutenzione specifiche di una costruzione.

Kontrollplan programme de contrôle

Unterhaltsplan plan de maintenance maintenance plan

Piano di monitoraggio Überwachungsplan

Direttive per il monitoraggio, adattate agli aspetti specifici della costruzione.

plan de surveillance monitoring plan

Preparazione dell’esecuzione Vorbereitung der Ausführung

Appalto, offerta, analisi delle offerte, stipulazione del contratto d’appalto e preparazione dell’esecuzione.

préparation de l‘exécution preparation for construction

Procedimento esecutivo

Modalità di esecuzione dei lavori.

Bauverfahren procédé d’exécution method of construction

Prodotto per costruzioni Bauprodukt

Prodotto realizzato per essere integrato in modo durevole nella costruzione.

produit de construction construction product

Progettazione

Progetto strutturale, analisi strutturale e dimensionamento.

Projektierung élaboration de projet design

Progetto strutturale Entwurf conception

Insieme e risultato degli sviluppi e delle attività che portano all’elaborazione del concetto strutturale a partire dalle esigenze d’utilizzazione.

conceptual design

Raccomandazione d’intervento Massnahmenempfehlung recommandation d’intervention

Proposte risultanti dalla valutazione dello stato di una costruzione che consentono al proprietario di prendere una decisione di principio sul modo di procedere.

recommendation of remedial measures

Rapporto d’intervento Massnahmenbericht rapport d’intervention

Rapporto sulle misure di conservazione eseguite, comprendente gli obiettivi, le persone coinvolte, i metodi impiegati, le prove, i risultati ottenuti ed i costi.

report of remedial measures

Relazione tecnica

Relazione esplicativa e riassuntiva dei lavori di progettazione.

Technischer Bericht rapport technique technical report

Resistenza Tragfähigkeit

Capacità di una struttura portante e dei suoi elementi di contrastare le azioni durante l’esecuzione e l’utilizzazione.

résistance resistance


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Resistenza alla fatica

Resistenza ultima rispetto ad azioni ripetute con frequenza.

Ermüdungsfestigkeit résistance à la fatigue fatigue resistance

Resistenza ultima

Limite della resistenza.

Tragwiderstand résistance ultime ultimate resistance

Rilievo dello stato Zustandserfassung relevé de l’état

Raccolta d’informazioni sullo stato attuale e sulla sua evoluzione retrospettiva avente quale obiettivo il riconoscimento dei difetti essenziali e dei fenomeni di deterioramento.

condition survey

Ripristino Instandsetzung

Ristabilimento della sicurezza strutturale funzionale per una durata prestabilita.

e

dell’efficienza

réparation repair

Rischio Gefährdung

Situazione per la quale la sicurezza strutturale è messa in discussione.

risque hazard

Rischio preponderante

Rischio principale in una situazione di rischio.

Leitgefahr danger prépondérant leading hazard

Robustezza Robustheit robustesse

Capacità di una struttura portante e dei suoi elementi di limitare il deterioramento o un cedimento strutturale in misura accettabile in rapporto alle cause.

robustness

Sicurezza strutturale Tragsicherheit sécurité structurale structural safety

Sistema strutturale Tragsystem

Capacità di una struttura portante e dei suoi elementi di garantire la stabilità globale nonché una resistenza ultima sufficiente (compresa la sicurezza alla fatica) per le azioni da considerare nel rispetto dell’affidabilità richiesta. Insieme degli elementi strutturali di una costruzione e modalità d’interazione fra gli stessi.

système structural structural system

Situazione di dimensionamento accidentale

Situazione di dimensionamento comprendente le condizioni accidentali per la struttura portante.

Aussergewöhnliche Bemessungssituation situation de projet accidentelle accidental design situation

Situazione di dimensionamento persistente

Situazione di dimensionamento determinante per un periodo di tempo paragonabile alla durata d’utilizzazione prevista.

Andauernde Bemessungssituation situation de projet durable persistent design situation

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Situazione di dimensionamento transitoria

Situazione di dimensionamento determinante per un periodo di tempo molto più breve della durata d’utilizzazione prevista.

Vorübergehende Bemessungssituation situation de projet transitoire transient design situation

Situazione di rischio Gefährdungsbild

Situazione critica, caratterizzata da un rischio preponderante e da circostanze concomitanti.

situation de risque hazard scenario

Situazioni di dimensionamento Bemessungssituationen situations de projet

Insieme di condizioni fisiche e di circostanze, agenti in un determinato intervallo di tempo, per le quali si verifica che gli stati limite determinanti non vengano superati.

design situations

Smantellamento Rückbau démontage

Demolizione ordinata o smontaggio di una costruzione con corretta separazione degli elementi e dei materiali ai fini del loro smaltimento o riciclaggio.

dismantlement

Stabilità globale Gesamtstabilitàt

Posizione di equilibrio stabile considerata come corpo rigido.

dell’insieme della struttura,

stabilité d’ensemble overall stability

Stati d’utilizzazione Nutzungszustände

Insieme di condizioni fisiche e circostanze relative al periodo d’utilizzazione previsto.

états d’utilisation service situations

Stato limite Grenzzustand état-limite

Stato per il quale viene raggiunto il limite entro il quale sono soddisfatte le esigenze della sicurezza strutturale e dell’efficienza funzionale.

limit state

Stato limite di servizio Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

Stato corrispondente al raggiungimento di un limite dell’efficienza funzionale.

état-limite de service serviceability limit state

Stato limite ultimo Grenzzustand der Tragsicherheit

Stato corrispondente al raggiungimento di un limite della sicurezza strutturale.

état-limite ultime ultimate limit state

Struttura portante Tragwerk structure porteuse

Insieme degli elementi strutturali e del terreno di fondazione necessari per l’equilibrio e il mantenimento della forma di una costruzione.

structure

Sviluppo dei dettagli costruttivi

Definizione e armonizzazione dei dettagli costruttivi.

Konstruktive Durchbildung dispositions constructives detailing

Terreno Baugrund

Terreno in materiale sciolto o roccia in prossimità di una costruzione prevista o di una fondazione.

sol de fondation ground


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Tipo di costruzione Bauweise mode de construction type of construction

Utilizzazione Nutzung

Tipo di costruzione determinato dai principali materiali utilizzati, per esempio costruzioni di calcestruzzo, costruzioni di acciaio, costruzioni miste di acciaio-calcestruzzo, costruzioni di legno, costruzioni di muratura. Uso di una costruzione, descritto nella convenzione d’utilizzazione e nella base del progetto.

utilisation use

Valore caratteristico Charakteristischer Wert valeur caractéristique characteristic value

Valore di dimensionamento Bemessungswert valeur de calcul design value

Valore medio stimato

Valore di un’azione, di una grandezza geometrica oppure di una proprietà del materiale da costruzione o del terreno, usualmente su una base statistica (valore medio, valore superiore o inferiore) o eventualmente quale valore nominale o quale valore probabile prudente. Valore introdotto in una verifica, determinato a partire da un valore caratteristico o da un altro valore rappresentativo, oppure quale funzione di valori determinati mediante coefficienti parziali o di conversione oppure definito direttamente in particolari circostanze. Valore medio stimato di una grandezza.

Geschätzter Erwartungswert valeur probable estimate

Valore nominale Nennwert

Valore stabilito su base non statistica, per esempio sulla scorta di esperienza o di condizioni fisiche oppure di valori prestabiliti.

valeur nominale nominal value

Valore prudenziale Vorsichtiger Erwartungswert

Valore in cui è inclusa una riserva commisurata all’affidabilità richiesta, in rapporto al valore medio stimato.

valeur probable prudente prudent estimate

Valore rappresentativo Repräsentativer Wert valeur représentative

Valore di un’azione utilizzato per una verifica (valore caratteristico, per azioni variabili eventualmente anche valore raro, frequente o quasi permanente).

representative value

Valutazione dello stato Zustandsbeurteilung évaluation de l’état condition evaluation

Varianti Realisierungsmöglichkeiten

Analisi riassuntiva e valutazione delle informazioni sullo stato attuale, e sulla sua evoluzione, comprendente una previsione del suo sviluppo futuro e delle sue conseguenze nel corso della durata di utilizzazione stabilita. Possibili alternative per la soluzione della problematica di base del progetto strutturale.

variantes design alternatives

Verifica

Conferma dell’adempimento di un criterio di dimensionamento.

Nachweis vérification verification

Vincoli di progetto Entwurfsrandbedingungen conditions limites du projet

Condizioni spaziali, temporali, giuridiche, finanziarie, costruttive, esecutive e di servizio relative ai materiali da costruzione per l’elaborazione del progetto strutturale.

design boundary conditions

16


1.2

Simboli

1.2.1

Lettere latine maiuscole (in parte combinate con coefficienti di riduzione ψ) Ad

valore di dimensionamento di un’azione accidentale

Cd

valore di dimensionamento di un limite di servizio

Ed

valore di dimensionamento di un effetto di un’azione

Ed,dst

valore di dimensionamento di un effetto di un’azione destabilizzante

Ed,stb

valore di dimensionamento di un effetto di un’azione stabilizzante

E{...}

effetto di un’azione in funzione dei valori di dimensionamento indicati tra parentesi

Fd

valore di dimensionamento di un’azione

Fk

valore caratteristico di un’azione

Frep

valore rappresentativo di un’azione

G

azione permanente

Gk

valore caratteristico di un’azione permanente

Gk,inf

valore caratteristico inferiore di un’azione permanente

Gk,sup

valore caratteristico superiore di un’azione permanente

H

altezza di un edificio

Pk

valore caratteristico di una presollecitazione (precompressione)

Qk

valore caratteristico di un’azione variabile

Qk1

valore caratteristico dell’azione (variabile) preponderante

ψ 0 Qk

valore raro di un’azione variabile

ψ 0i Q ki

valore raro di un’azione concomitante

ψ 1 Qk

valore frequente di un’azione variabile

1)

ψ 11Qk1 valore frequente di un’azione variabile in combinazione con un’azione accidentale, rispettivamente valore frequente dell’azione (variabile) preponderante

1.2.2

1)

ψ 2 Qk

valore quasi permanente di un’azione variabile

ψ 2i Q ki

valore quasi permanente di un’azione variabile in combinazione con un’azione accidentale, rispettivamente con il valore frequente dell’azione (variabile) preponderante

Rd

valore di dimensionamento della resistenza ultima

Rk

valore caratteristico della resistenza ultima

R{...}

resistenza ultima in funzione dei valori di dimensionamento indicati tra parentesi 1)

Xd

valore di dimensionamento di una proprietà di un materiale da costruzione o del terreno

Xk

valore caratteristico di una proprietà di un materiale da costruzione o del terreno

Lettere latine minuscole ad

valore di dimensionamento di una grandezza geometrica

anom

valore nominale di una grandezza geometrica

h

altezza di un piano, quota sopra al livello del mare

l

luce, risp. doppia lunghezza d’aggetto

u

spostamento orizzontale

v

velocità di progetto

w

freccia, inflessione

A seconda del tipo di verifica uno o più di questi valori di dimensionamento può non essere considerato.


17

1.2.3

Lettere greche maiuscole

∆a 1.2.4

18

differenza di una grandezza geometrica utilizzata per precisi scopi di dimensionamento

Lettere greche minuscole

γf

coefficiente parziale rappresentativo)

γF

coefficiente di carico (= γSγf)

γG

coefficiente di carico per azioni permanenti

γG,inf

coefficiente di carico per azioni permanenti (calcolo con valori di dimensionamento inferiori)

γG,sup

coefficiente di carico per azioni permanenti (calcolo con valori di dimensionamento superiori)

γm

coefficiente parziale per una proprietà del materiale da costruzione o del terreno (considera possibili deviazioni sfavorevoli dal valore caratteristico)

γM

coefficiente di resistenza (= γR γ m)

γP

coefficiente di carico per un’azione di presollecitazione (precompressione)

γQ

coefficiente di carico per un’azione variabile

γQ1

coefficiente di carico per l’azione (variabile) preponderante

γQ,inf

coefficiente di carico per un’azione variabile (spinta del terreno o pressione idrostatica, calcolo con valori di dimensionamento inferiori)

γQ,sup

coefficiente di carico per un’azione variabile (spinta del terreno o pressione idrostatica, calcolo con valori di dimensionamento superiori)

γR

coefficiente parziale per la resistenza ultima (considera le incertezze del modello di resistenza)

γS

coefficiente parziale per gli effetti delle azioni (considera le incertezze del modello delle azioni e dei loro effetti)

η

coefficiente di conversione

ψ

coefficiente di riduzione

ψ0

coefficiente di riduzione per il valore raro di un’azione variabile

ψ1

coefficiente di riduzione per il valore frequente di un’azione variabile

ψ2

coefficiente di riduzione per il valore quasi permanente di un’azione variabile

per

azioni

(considera

possibili

deviazioni

sfavorevoli

del

valore


1.3

Unità di misura

1.3.1

Nella progettazione di strutture portanti sono da utilizzare le unità SI.

1.3.2

Si raccomandano le unità seguenti: Lunghezza, spostamento

m, mm

Superficie

m2, mm2

Volume, modulo di resistenza, momento statico

m3, mm3

Momento d’inerzia di una superficie

m4, mm4

Angolo piano

o

Curvatura

1/m, mrad/m

Tempo

s

Durata, età

min, h, g, anno

Velocità, coefficiente di permeabilità

m/s

Coefficiente di consolidamento

m2/s

Accelerazione

m/s2

Frequenza

Hz

Massa

kg, t (tonnellata)

Densità, massa volumica

kg/m3

Forza, carico

kN, MN

Momento

kNm, MNm

Tensione, resistenza, adesione, coesione

N/mm2, kN/m2,

(gradi), rad

Modulo di elasticità, modulo di elasticità tangenziale, modulo di compressione

kN/mm2, MN/m2 ,

Carico distribuito su una linea

kN/m

Carico distribuito su una superficie

kN/m2

Carico volumico, modulo di reazione

kN/m3, MN/m3

Pressione

kPa, MPa

Lavoro

J

Temperatura

°C


19

2

PROGETTO STRUTTURALE

2.1

Principi generali

2.1.1

Il progetto strutturale deve condurre, partendo dalle esigenze d’utilizzazione, ad un concetto strutturale adeguato.

2.1.2

Le esigenze di utilizzazione devono essere fissate nella convenzione d’utilizzazione.

2.1.3

Le condizioni e le esigenze derivanti dal progetto strutturale, necessarie in seguito per la progettazione, per l’esecuzione, per l’utilizzazione e per la manutenzione, devono essere descritte nella base del progetto.

2.2

Convenzione d’utilizzazione

2.2.1

La convenzione d’utilizzazione deve essere stabilita sulla base di un dialogo fra il committente ed i progettisti.

2.2.2

La convenzione d’utilizzazione descrive: − gli scopi generali dell’utilizzazione della costruzione − l’ambiente e le esigenze di terzi − le necessità dell’esercizio e della manutenzione − le direttive particolari del committente − gli obiettivi della protezione e i rischi particolari − le disposizioni delle norme.

2.2.3

Gli obiettivi e il grado di protezione sono fissati sulla base di una valutazione dei rischi.

2.3

Esigenze

2.3.1

Una struttura portante deve essere economica, robusta e durevole, con integrazione ambientale, configurazione e affidabilità adeguate.

2.3.2

La durata d’utilizzazione prevista deve essere fissata. I valori seguenti sono indicativi : − costruzioni temporanee fino a 10 anni − elementi costruttivi sostituibili fino a 25 anni − costruzioni e altre opere d’importanza normale 50 anni − costruzioni di importanza maggiore 100 anni.

2.3.3

L’affidabilità richiesta viene determinata sulla base dell’esperienza e di considerazioni teoriche complementari. Di regola deve essere applicato il concetto di verifica della cifra 4.4.

2.3.4

L’affidabilità richiesta può essere differenziata secondo lo stato limite e il periodo di riferimento considerati per l’intera struttura o per alcuni dei suoi elementi.

2.3.5

La determinazione di gradi di affidabilità differenziati può dipendere: − dalla natura e dalle conseguenze di un cedimento strutturale − dall’entità dei danni accettati − dall’importanza della struttura portante in caso di una catastrofe conseguente ad un evento accidentale − dal dispendio di mezzi necessario a ridurre i rischi − dalle possibilità di sorveglianza, manutenzione e riparazione e dal relativo dispendio di mezzi.

20


2.3.6

La garanzia di un’affidabilità appropriata richiede in particolare: − la considerazione delle incertezze del rilevamento delle azioni, del modello strutturale e della determinazione degli effetti delle azioni − disposizioni atte ad assicurare la qualità durante l’elaborazione del progetto, l’esecuzione, l’utilizzazione e la conservazione.

2.3.7

La garanzia della durabilità per la durata d’utilizzazione prevista richiede in particolare: − il rilevamento delle azioni determinanti − la stima dei possibili deterioramenti della struttura portante − disposizioni adeguate durante la progettazione, l’esecuzione, l’utilizzazione e la conservazione, in particolare provvedimenti costruttivi e relativi alla tecnologia dei materiali atti a proteggere i materiali e gli elementi strutturali, un’esecuzione dei lavori secondo le regole dell’arte, un monitoraggio e una manutenzione adeguate.

2.4

Concezione strutturale

2.4.1

La concezione strutturale comprende lo studio di diverse varianti, che considerano i principali vincoli di progetto, l’esame della fattibilità nonché la valutazione delle varianti selezionate in rapporto all’adempimento delle esigenze del progetto strutturale.

2.4.2

I vincoli di progetto devono essere chiariti e la loro importanza deve essere verificata. Esempi di vincoli di progetto sono: − l’ubicazione, le zone di pericolo, la topografia, il tracciato, la sagoma limite, le distanze limite, le dimensioni massime e minime − vincoli concernenti i tempi di progettazione, esecuzione e la durata d’utilizzazione − i limiti del preventivo − la qualità, la disponibilità e la possibilità di riutilizzo dei materiali da costruzione − le proprietà del terreno − le possibilità di applicazione dei procedimenti costruttivi, le possibilità di trasporto e di montaggio − il mantenimento dell’utilizzazione di vie di trasporto e di condotte − i provvedimenti per il monitoraggio e la manutenzione.

2.4.3

Le azioni essenziali e i loro effetti, nonché i rischi determinanti e le possibilità di governarli devono essere rilevati nell’ambito della concezione strutturale.

2.4.4

Le possibili situazioni di rischio sono da approfondire. Vanno stabiliti provvedimenti idonei per tenere i rischi sotto controllo o entro limiti accettabili.

2.4.5

I seguenti influssi possono per esempio rappresentare un rischio: − deviazioni dai valori assunti per le azioni − azioni del terreno − azioni chimiche dovute per esempio ai sali di disgelo o alle acque sotterranee − effetti di risonanza − deviazioni dai valori assunti per la resistenza ultima o la resistenza del terreno − riduzione della resistenza ultima dovuta a corrosione, infragilimento o fatica − riduzione della resistenza ultima dovuta a incendio, esplosione, urto, rottura di una condotta o terremoto.


21

2.4.6

È possibile far fronte ai rischi con uno o più dei seguenti provvedimenti: − eliminazione, impedimento o riduzione del rischio − controlli o sistemi di allarme − scelta di un sistema strutturale poco sensibile ai rischi considerati − scelta di un sistema strutturale in grado di sopportare danni locali senza cedimento strutturale completo di una parte della struttura o di un singolo elemento − scelta di un sistema strutturale il cui cedimento non avvenga senza preavviso − limitazione della propagazione del fuoco a settori compartimentati − scelta di materiali da costruzione adeguati − analisi strutturale e dimensionamento adeguati − accurato sviluppo dei dettagli costruttivi − esecuzione curata e conforme ai piani − previsione di particolari misure di protezione − monitoraggio e manutenzione adeguati.

2.4.7

Gli stati d’utilizzazione prevedibili vanno approfonditi. Vanno stabiliti i provvedimenti atti a garantire l’efficienza funzionale.

2.4.8

Le esperienze derivanti da costruzioni paragonabili vanno prese in considerazione nella concezione strutturale.

2.4.9

Nella valutazione delle varianti va prestata particolare attenzione alla semplicità d’esecuzione, all’insensibilità alle inevitabili imprecisioni costruttive, ai possibili errori di esecuzione e alla flessibilità in relazione alle eventuali modifiche apportate durante l’esecuzione o l’utilizzazione.

2.5

Concetto strutturale e base del progetto

2.5.1

Il concetto strutturale comprende: − il sistema strutturale scelto − le informazioni sulle dimensioni principali, sulle proprietà dei materiali e sui dettagli costruttivi − le indicazioni sui metodi costruttivi previsti.

2.5.2

La base del progetto descrive: − la durata d’utilizzazione prevista − gli stati d’utilizzazione considerati − le situazioni di rischio considerate − le esigenze concernenti la sicurezza strutturale, l’efficienza funzionale e la durabilità così come i provvedimenti previsti per garantirne il rispetto, incluse la definizione delle responsabilità, le modalità di attuazione, i controlli e i meccanismi di correzione − le condizioni ammesse per il terreno − le principali ipotesi concernenti i modelli strutturali e di calcolo − i rischi accettati − altre condizioni rilevanti per il progetto.

2.5.3

L’estensione e il contenuto della base del progetto devono essere adattati all’importanza della costruzione e ai rischi ai quali essa é sottoposta, rispettivamente ai rischi che essa comporta per l’ambiente.

22


3

ANALISI STRUTTURALE

3.1

Principi generali

3.1.1

Mediante l’analisi strutturale si studia il comportamento della struttura portante in relazione alle situazioni di dimensionamento considerate, tenendo conto delle grandezze che esercitano un’influenza determinante.

3.1.2

I metodi dell’analisi strutturale si devono basare su teorie riconosciute e, se necessario, su teorie convalidate da prove sperimentali e dall’esperienza.

3.1.3

Le basi e i risultati dell’analisi strutturale devono essere registrati nel calcolo statico e nella relazione tecnica.

3.1.4

La plausibilità dei risultati dell’analisi strutturale deve essere verificata.

3.2

Azioni

3.2.1

Classificazione

3.2.1.1

Le azioni devono essere differenziate secondo la loro origine (azioni risultanti dall’utilizzazione o dagli influssi ambientali) e secondo la loro tipologia (azioni meccaniche, altre azioni fisiche, azioni chimiche o biologiche).

3.2.1.2

Le azioni devono inoltre essere suddivise secondo: − la loro variazione temporale (azioni permanenti, variabili o accidentali) − la loro variazione di luogo (azioni fisse o libere) − il loro effetto dinamico (azioni statiche o dinamiche).

3.2.1.3

Forze applicate in maniera controllata a scopo di presollecitazione (precompressione) o deformazioni imposte in maniera controllata sono considerate come azioni permanenti.

3.2.1.4

La posizione, l’intensità e la direzione delle azioni libere vanno definite.

3.2.1.5

Per le verifiche alla fatica e per calcoli dinamici, è necessario conoscere la variazione temporale delle singole azioni.

3.2.2

Valori caratteristici

3.2.2.1

Un’azione é descritta da un modello. La sua intensità é definita da uno o più dati scalari che possono assumere diversi valori rappresentativi Frep.

3.2.2.2

Il valore caratteristico Fk di un’azione costituisce il valore rappresentativo più importante. Esso è determinato come segue: − secondo le norme SIA 261 e 267, quale valore medio, valore superiore, rispettivamente valore inferiore oppure quale valore nominale − in modo specifico per il progetto, tenendo in considerazione le disposizioni della norma SIA 261.

3.2.2.3

Per le azioni permanenti con piccola variazione (coefficiente di variazione ≤ 5%), può essere utilizzato un valore unico Gk (generalmente valore medio), se la struttura non reagisce in modo sensibile alle variazioni di G. Nel caso di strutture sensibili o di grandi variazioni, devono essere utilizzati i valori inferiori e superiori Gk,inf e Gk,sup (in generale il frattile 5% e 95% della distribuzione statistica di G, assunta come distribuzione normale di Gauss).


23

3.2.2.4

I pesi propri delle strutture portanti possono essere in generale rappresentati da un unico valore caratteristico e determinati sulla base delle dimensioni secondo i piani e in base ai pesi specifici medi (vedi norma SIA 261).

3.2.2.5

Per la presollecitazione (precompressione), a seconda dell’istante considerato e del tipo di presollecitazione (precompressione), vanno utilizzati come valori caratteristici Pk i valori medi, rispettivamente i valori superiori o inferiori.

3.2.2.6

Per le azioni variabili il valore caratteristico Qk va stabilito nel modo seguente: − quale valore superiore o inferiore che durante il periodo di riferimento può essere oltrepassato con una probabilità prevista. − quale valore nominale, quando la distribuzione statistica non é conosciuta. Di regola si può assumere un periodo di riferimento di un anno e una probabilità prevista pari al 98% (corrispondente ad un periodo di ritorno di 50 anni).

3.2.2.7

Le azioni dovute all’acqua vanno determinate sulla base di misure o di stime del livello idrico, delle pressioni interstiziali e della loro variazione. I livelli idrici e le pressioni interstiziali vanno stabiliti in relazione alla situazione di dimensionamento e al periodo di riferimento. Se necessario va tenuto conto dell’azione di correnti e di onde.

3.2.2.8

Per le azioni accidentali viene stabilito direttamente il valore di calcolo Ad.

3.2.3

Ulteriori valori rappresentativi per le azioni variabili

3.2.3.1

La probabilità ridotta della presenza simultanea dei valori più sfavorevoli di più azioni indipendenti é presa in considerazione mediante i coefficienti di riduzione ψ0, ψ1 e ψ2 ( vedi appendice).

3.2.3.2

I valori rari ψ 0 Qk sono utilizzati in concomitanza con un’azione preponderante variabile.

3.2.3.3

I valori frequenti ψ 1 Qk sono stabiliti in modo che: − o il periodo complessivo in cui vengono superati durante il periodo di riferimento é limitato da un valore dato (per esempio 1% per i carichi utili negli edifici) − oppure la frequenza con cui vengono superati é limitata da un valore dato (per esempio una volta alla settimana per i carichi del traffico stradale).

3.2.3.4

I valori quasi permanenti ψ 2 Qk sono: − o stabiliti in modo che vengano superati durante un parte importante del periodo di riferimento (per esempio 50% per i carichi utili negli edifici) − oppure definiti come valori medi nel periodo di riferimento.

3.2.4

Azioni della fatica

3.2.4.1

Di regola valgono le disposizioni della norma SIA 261.

3.2.4.2

Per i casi che esulano dal campo di applicazione della norma SIA 261, le azioni della fatica vanno determinate sulla base di misure o indagini equivalenti dello spettro delle azioni .

3.2.5

Azioni dinamiche

3.2.5.1

I modelli delle azioni presentati nella norma SIA 261 considerano gli effetti dovuti alle accelerazioni, sia nei valori caratteristici sia mediante coefficienti dinamici.

3.2.5.2

Calcoli dinamici vanno eseguiti se delle azioni dinamiche causano accelerazioni rilevanti della struttura portante.

24


3.2.6

Azioni del terreno

3.2.6.1

Le azioni del terreno comprendono la spinta delle terre, la pressione idraulica, le forze di taglio e le deformazioni del terreno. Di regola queste vengono considerate come azioni permanenti. A seconda della situazione di dimensionamento può tuttavia essere appropriato considerare le azioni del terreno come azioni variabili o accidentali.

3.2.6.2

Le azioni del terreno vanno determinate sulla base di valori caratteristici dedotti con metodi riconosciuti della meccanica delle terre.

3.2.6.3

L’intensità, la direzione e la distribuzione delle spinte del terreno dipendono dalle proprietà del terreno e dall’interazione tra il medesimo e la struttura portante.

3.2.6.4

Le azioni delle acque sotterranee possono corrispondere a situazioni di dimensionamento persistenti, transitorie e accidentali. Esse vanno determinate tenendo conto del livello idrico corrispondente.

3.2.6.5

L’analisi dell’interazione fra terreno e struttura portante va effettuata di regola a partire da valori prudenziali delle rigidezze di terreno e struttura. A seconda della situazione di dimensionamento possono essere determinanti valori superiori o inferiori della rigidezza.

3.2.7

Influssi ambientali

3.2.7.1

Gli influssi ambientali vanno presi in considerazione per la definizione del concetto strutturale e delle dimensioni della struttura portante, oltre che per la scelta dei materiali da costruzione e lo sviluppo dei dettagli costruttivi.

3.2.7.2

Gli effetti degli influssi ambientali dipendono fortemente dal tipo di costruzione e, per quanto possibile, vanno quantificati secondo le indicazioni delle norme SIA da 262 a 267.

3.2.7.3

L’azione simultanea di due o più influssi ambientali genera spesso effetti più gravi di quelli risultanti dalla somma degli effetti delle singole azioni.

3.3

Modello strutturale

3.3.1

Principi generali

3.3.1.1

Il modello strutturale mette in relazione le azioni, le grandezze geometriche, le proprietà dei materiali da costruzione e del terreno per l’analisi strutturale.

3.3.1.2

Il modello strutturale scelto deve essere finalizzato alla previsione del comportamento strutturale nelle situazioni di dimensionamento considerate.

3.3.2

Grandezze geometriche

3.3.2.1

Le grandezze geometriche devono essere rappresentate dai valori caratteristici o direttamente dai valori di dimensionamento (per esempio imperfezioni).

3.3.2.2

Per le grandezze geometriche determinate in base ai piani (dimensioni) il valore caratteristico corrisponde di regola al valore nominale. Per le altre grandezze geometriche (per esempio l’altezza dei riempimenti, il livello della falda freatica) il valore caratteristico corrisponde al valore prudenziale. Il possibile superamento di limiti dati concernenti le deviazioni sfavorevoli delle dimensioni va indicato nella base del progetto.


25

3.3.2.3

Se la distribuzione statistica delle grandezze geometriche é sufficientemente conosciuta, i valori di dimensionamento possono corrispondere a dei valori frattili determinati preventivamente.

3.3.2.4

Le deviazioni delle dimensioni e le imperfezioni da considerare nella progettazione sono indicate nelle norme SIA da 262 a 267.

3.3.3

Proprietà dei materiali da costruzione e del terreno

3.3.3.1

Le proprietà dei materiali da costruzione, dei prodotti per costruzioni e del terreno sono rappresentate da valori caratteristici definiti sulla base di un’ipotetica serie illimitata di prove e che non sono oltrepassati con una determinata probabilità.

3.3.3.2

Se la verifica di uno stato limite é sensibile alla variazione delle proprietà di un materiale o del terreno vanno utilizzati i valori caratteristici inferiori o superiori (in generale i frattili 5% e 95%).

3.3.3.3

Se la verifica di uno stato limite é poco sensibile alla variazione di una proprietà di un materiale o del terreno e se tale proprietà mostra una debole dispersione, come valore caratteristico nel calcolo può essere assunto il valore medio.

3.3.3.4

I valori delle proprietà dei materiali da costruzione e del terreno vanno determinati di regola con metodi di prova normati nel rispetto delle condizioni prestabilite. Se il caso, si utilizzerà un coefficiente di conversione per trasformare i risultati delle prove in valori che siano rappresentativi per la struttura portante, o per il terreno.

3.3.3.5

I valori caratteristici delle proprietà del terreno corrispondono in generale ad un valore prudenziale (frattile 5% o 95% della dispersione del valore medio).

3.3.3.6

Se i dati statistici non sono sufficienti, possono essere utilizzati valori nominali come valori caratteristici o valori di dimensionamento determinati direttamente.

3.3.3.7

In alcuni casi, vanno utilizzati valori caratteristici superiori della resistenza dei materiali da costruzione o del terreno, per esempio nel dimensionamento per capacità e per la resistenza a trazione del calcestruzzo quando vengono considerate deformazioni imposte o impedite.

3.3.3.8

La resistenza alla fatica deve essere considerata secondo le disposizioni delle norme SIA da 262 a 265.

3.3.4

Modelli di calcolo per azioni statiche

3.3.4.1

Il modello di calcolo scelto deve essere basato su relazioni appropriate fra le forze e le deformazioni dei singoli elementi strutturali e delle loro unioni.

3.3.4.2

Gli effetti di 2o ordine vanno considerati se comportano un aumento significativo degli effetti delle azioni. Le applicazioni sono regolate dalle norme SIA da 262 a 266.

3.3.4.3

Nel calcolo plastico, per la determinazione delle deformazioni plastiche deve essere considerata l’influenza di deformazioni imposte o impedite.

3.3.4.4

Le deformazioni imposte dal terreno vanno considerate mediante valori prudenziali della rigidezza del terreno.

3.3.4.5

Se il terreno esercita un’influenza notevole sul comportamento della struttura portante, la sua coazione va considerata con un modello adeguato. L’applicazione é regolata nella norma SIA 267.

3.3.5

Modelli di calcolo per azioni dinamiche

3.3.5.1

Nel modello di calcolo si deve tenere conto nel modo più aderente possibile alla realtà della massa, della rigidezza, della resistenza ultima e dello smorzamento di tutti gli elementi della costruzione.

26


3.3.5.2

Se azioni dinamiche possono essere considerate come quasi statiche, esse vanno espresse, nel caso siano accidentali, mediante forze statiche sostitutive e tenendo conto della duttilità della struttura portante. Nel caso di azioni variabili, i contributi dinamici vanno aggiunti ai valori statici oppure presi in considerazione accrescendo l’azione tramite coefficienti dinamici. Per alcuni coefficienti dinamici vanno determinate le frequenze proprie.

3.3.5.3

Nel caso di una notevole interazione fra la struttura portante e il terreno, la coazione di quest’ultimo può essere tenuta in considerazione tramite elementi quali molle, masse o smorzatori. L’applicazione é regolata dalla norma SIA 267.

3.3.5.4

In alcuni casi le azioni possono essere determinate tramite un calcolo delle oscillazioni, ipotizzando un comportamento lineare in rapporto a geometria e materiali. Se la sola oscillazione fondamentale é determinante, il calcolo delle oscillazioni può essere sostituito da un calcolo con azioni statiche equivalenti, dipendenti dalla forma dell’oscillazione, dalla frequenza propria e dallo smorzamento.

3.3.5.5

In altri casi le azioni dinamiche possono essere espresse con l’ausilio del loro andamento temporale o con il campo delle loro frequenze. Il comportamento della struttura portante può essere determinato con dei metodi appropriati.

3.3.5.6

Valori indicativi per la valutazione degli effetti delle oscillazioni nello stato limite di servizio sono forniti nell’appendice.

3.3.6

Modelli di calcolo per azioni dell’incendio

3.3.6.1

La presente norma e le norme SIA da 261 a 266 si limitano a fornire indicazioni sulle misure costruttive di protezione contro gli incendi. Queste hanno l’obiettivo di limitare l’espansione del fuoco ai compartimenti toccati e di proteggere le persone da un cedimento strutturale prematuro.

3.3.6.2

L’adempimento delle esigenze poste alle misure costruttive di protezione contro gli incendi va verificato mediante un’analisi dell’intera struttura portante, di sue singole parti o dei suoi elementi strutturali.

3.3.6.3

L’analisi strutturale per la situazione di dimensionamento dell’incendio va effettuata con l’ausilio di modelli adeguati, che tengano conto delle azioni termiche e meccaniche, nonché del comportamento della struttura portante a temperature elevate. Prove possono completare l’analisi strutturale.

3.3.6.4

Le azioni termiche e meccaniche vanno determinate secondo le disposizioni della norma SIA 261.

3.3.6.5

Il comportamento della struttura portante a temperature elevate va considerato secondo le indicazioni delle norme SIA da 262 a 266 o analizzato sulla base di prove.


27

4

DIMENSIONAMENTO

4.1

Principi generali

4.1.1

Con il dimensionamento si stabiliscono, in conformità alle esigenze del progetto strutturale, le dimensioni, i materiali da costruzione (incluse le loro proprietà) e i dettagli costruttivi di una struttura.

4.1.2

Di regola il dimensionamento é effettuato per gli stati limite, con le seguenti esigenze: − l’impostazione di modelli adeguati della struttura e delle azioni − la scelta di modelli di calcolo appropriati − la scelta di situazioni di dimensionamento determinanti − la verifica che gli stati limite rilevanti non siano superati.

4.1.3

In generale vanno impiegati i valori caratteristici o gli altri valori rappresentativi secondo la cifra 3 e legati al concetto di verifica mediante i valori di dimensionamento secondo la cifra 4.4.

4.1.4

In certi casi i valori di dimensionamento vanno determinati direttamente. La loro affidabilità deve allora corrispondere almeno al concetto di verifica stabilito alla cifra 4.4.

4.1.5

Le basi e i risultati del dimensionamento vanno registrati nel calcolo statico e nella relazione tecnica.

4.1.6

La plausibilità dei risultati del dimensionamento deve essere controllata.

4.2

Situazioni di dimensionamento

4.2.1

Le situazioni di dimensionamento considerate devono includere tutte le condizioni prevedibili che possono intervenire durante l’esecuzione e l’utilizzazione dell’opera.

4.2.2

Le situazioni di dimensionamento vengono suddivise in situazioni persistenti, transitorie e accidentali.

4.2.3

Le fasi di costruzione possono essere considerate come situazioni di dimensionamento persistenti o transitorie.

4.2.4

Le situazioni di dimensionamento accidentali comprendono la situazione accidentale oppure fanno riferimento alla situazione immediatamente successiva all’evento accidentale.

4.2.5

Sono da stabilire i casi di carico corrispondenti alle situazioni di dimensionamento.

4.2.6

Ogni caso di carico é caratterizzato da un’azione preponderante e da azioni concomitanti che intervengono contemporaneamente ad essa. Di regola é sufficiente considerare una sola azione concomitante variabile.

4.3

Stati limite

4.3.1

Stati limite ultimi

4.3.1.1

Gli stati limite ultimi concernono: − la sicurezza della struttura portante e delle sue installazioni − la sicurezza delle persone.

4.3.1.2

Gli stati limite ultimi il cui esame può essere necessario concernono: − la stabilità globale della struttura portante − la resistenza ultima della struttura portante o di una delle sue parti, compresi gli appoggi e le fondazioni − la resistenza alla fatica della struttura portante o di una delle sue parti.

28


4.3.2

Stati limite di servizio

4.3.2.1

Gli stati limite di servizio concernono: − la capacità di funzionamento della costruzione − il confort degli utilizzatori − l’aspetto della costruzione.

4.3.2.2

I criteri di dimensionamento dell’efficienza funzionale possono riferirsi a: − deformazioni che pregiudicano la funzionalità o l’aspetto della costruzione o delle sue installazioni o che causano danni agli elementi non strutturali − vibrazioni che limitano la funzionalità della costruzione o pregiudicano il confort degli utilizzatori − difetti d’impermeabilità che limitano la funzionalità della costruzione o ne pregiudicano l’utilizzazione − effetti specifici di azioni del tipo di costruzione (per esempio fessure, scorrimento nelle connessioni), che pregiudicano l’aspetto della costruzione e la durabilità della struttura portante − valori limite delle azioni ambientali (per esempio innalzamento della falda).

4.4

Verifiche

4.4.1

Principi generali

4.4.1.1

Di principio devono essere verificate sia la sicurezza strutturale sia l’efficienza funzionale. Le verifiche vanno effettuate per mezzo di valori di dimensionamento.

4.4.1.2

Si può rinunciare ad una verifica se vi é certezza che essa non sia determinante.

4.4.1.3

Si può rinunciare ad una o ad entrambe le verifiche se si dimostra che le relative esigenze sono d’importanza secondaria o che possono essere soddisfatte tramite disposizioni esecutive o costruttive. Il procedimento scelto va in ogni caso documentato nella base del progetto.

4.4.2

Valori di dimensionamento

4.4.2.1

Il valore di dimensionamento Fd di un’azione é definito da

Fd = γ f Frep

(1)

con riferimento a (7), rispettivamente

Fd = γ F Frep

(2)

con riferimento a (8) e (9). Il coefficiente parziale γ f tiene conto di possibili deviazioni sfavorevoli dell’intensità dell’azione rispetto al valore rappresentativo Frep. 4.4.2.2

Il valore di dimensionamento Ad per l’azione sismica é stabilito dalla norma SIA 261 considerando il comportamento della struttura portante e altri criteri.

4.4.2.3

Di regola il valore di dimensionamento ad di una grandezza geometrica é dato da

a d = anom

(3)

Se deviazioni dal valore nominale influenzano notevolmente l’affidabilità della struttura portante esse vano considerate nel modo seguente:

a d = anom ± ∆a


(4)

29

4.4.2.4

Per il valore di dimensionamento Xd di una proprietà del materiale da costruzione o del terreno vale

Xd =

η Xk γm

(5)

in riferimento a (10), rispettivamente

Xd =

η Xk γM

(6)

in relazione con (11) e (13). Il coefficiente parziale γm considera la deviazione sfavorevole di una proprietà del materiale da costruzione o del terreno dal suo valore caratteristico Xk. Con il coefficiente di conversione η vengono considerati ad esempio l’influsso dell’umidità o della temperatura, l’effetto scala del modello, il tipo di collasso o la durata dell’azione. 4.4.2.5

In generale il valore di dimensionamento Ed dell’effetto di un’azione si determina con

{

E d = γ S E γ f Frep , X d , a d

}

(7)

Il coefficiente parziale γS tiene conto dell’indeterminazione dei modelli delle azioni e degli effetti delle azioni. Di regola si può utilizzare in luogo di (7) l’espressione

{

E d = E γ F Frep , X d , a d

}

(8)

con il coefficiente di carico

γF = γSγf

(9)

4.4.2.6

Quando occorre distinguere tra gli effetti favorevoli e sfavorevoli di un’azione permanente vanno utilizzati due coefficienti di carico (γG, inf e γG, sup ) . Per la spinta del terreno e la pressione idraulica, che secondo la cifra 3.2.6.1 sono considerate quali azioni variabili, vanno impiegati due coefficienti di carico per azioni variabili (γQ,inf e γQ,sup ) .

4.4.2.7

Il valore di dimensionamento Rd della resistenza ultima é dato in generale da:

Rd =

R { Xd , a d }

(10)

γR

Il coefficiente parziale γR tiene conto dell’indeterminazione del modello di resistenza. In luogo di (10), si possono utilizzare le espressioni seguenti

 η Xk  Rd = R  ,ad  γ  M 

(11)

oppure

Rd =

η Rk γM

(12)

con il coefficiente di resistenza

γM = γRγm 4.4.2.8

30

(13)

I valori di dimensionamento Cd dei limiti di servizio vanno di regola stabiliti o convenuti per ogni progetto secondo le esigenze di utilizzazione. Nell’appendice sono dati dei valori indicativi. Altri valori indicativi specifici a seconda del tipo di costruzione sono contenuti nelle norme SIA da 262 a 267.


4.4.3

Verifica della sicurezza strutturale

4.4.3.1

In sede di verifica della sicurezza strutturale vanno distinti quattro stati limite: − il tipo 1 concerne la stabilità globale della struttura portante (ribaltamento, sollevamento o galleggiamento come corpo rigido) − il tipo 2 concerne il raggiungimento della resistenza ultima della struttura portante o di uno dei suoi elementi (cedimento strutturale dovuto a rottura, a deformazioni eccessive, alla trasformazione della struttura in un meccanismo o alla perdita della stabilità) − il tipo 3 concerne il raggiungimento della resistenza ultima del terreno (slittamento del terreno, rottura della scarpata, cedimento del terreno) − Il tipo 4 concerne il raggiungimento della resistenza alla fatica della struttura portante o di uno dei suoi elementi.

4.4.3.2

Per gli stati limite del tipo 1 la sicurezza strutturale é verificata quando é soddisfatto il seguente criterio di dimensionamento:

Ed ,dst ≤ Ed ,stb 4.4.3.3

(14)

Per gli stati limite dei tipi 2 e 3, la sicurezza strutturale é verificata quando il seguente criterio di dimensionamento é soddisfatto:

E d ≤ Rd Tabella 1:

(15) coefficienti di carico per la verifica della sicurezza strutturale

Azioni

γF

Stato limite Tipo 1

Tipo 2

Tipo 3

Azioni permanenti

− con effetto sfavorevole − con effetto favorevole

γG,sup γG,inf

1,10

1)

0,90

1)

1,35

1)

1,00

0,80

1)

1,00

Azioni variabili

− in generale − carichi del traffico stradale − carichi del traffico ferroviario

γQ γQ γQ

1,50

1,50

1,30

1,50

1,50

1,30

1,45

1,45

1,25

γG,sup γG,inf

1,10

1,35 2) 3)

1,00

0,90

0,80

1,00

γG,Q,sup γG,Q,inf

1,35

1,35

1,00

0,80

0,70

1,00

1,05

1,20 3)

1,00

0,95

0,90

1,00

Azioni del terreno Carichi del terreno

− con effetto sfavorevole − con effetto favorevole Spinta del terreno

− con effetto sfavorevole − con effetto favorevole 4) Spinta idraulica

− con effetto sfavorevole − con effetto favorevole

γG,Q,sup γG,Q,inf

1)

G è moltiplicato con γG, sup o con γG, inf , a seconda se l’effetto complessivo è favorevole o sfavorevole.

2)

Per altezze di riempimento da 2 a 6 m si può ridurre linearmente γG,sup da 1,35 a 1,20.

3)

Utilizzando il metodo d’osservazione sono ammessi, in determinati casi, valori ridotti secondo la norma SIA 267.

4)

Per la spinta passiva del terreno con effetto favorevole vale secondo la norma SIA 267 Fd = Rd .


31

4.4.3.4

Per le situazioni di dimensionamento persistenti e transitorie i valori di dimensionamento degli effetti delle azioni secondo (8) vanno determinati nel modo seguente:

{

E d = E γ G Gk , γ P Pk , γ Q1Qk 1 ,ψ 0 i Qk i , X d , a d

}

(16)

I coefficienti di carico γG e γQ , così come i coefficienti di riduzione ψ 0 , sono indicati nella tabella 1 e nell’appendice. I coefficienti di carico γ P sono definiti dalle norme SIA 262 e 267. Per le fasi di costruzione, nel caso venga applicato il metodo d’osservazione, é ammessa una riduzione adeguata dei coefficienti parziali. 4.4.3.5

Per le situazioni di dimensionamento accidentali i valori di dimensionamento degli effetti delle azioni secondo (8) vanno generalmente determinati nel modo seguente:

{

E d = E Gk , Pk , A d , ψ 2i Qk i , X d , a d

}

(17)

I coefficienti di riduzione ψ2 sono indicati nell’appendice. 4.4.3.6

Per la situazione di dimensionamento urto va deciso a seconda del caso se, oltre all’azione accidentale preponderante Ad e alle azioni concomitanti permanenti e quasi permanenti, si debba considerare anche un’azione variabile concomitante con il suo valore frequente ψ11Qk1 .

4.4.3.7

Per la situazione di dimensionamento incendio, oltre all’influsso della temperatura sulle proprietà dei materiali da costruzione, vanno considerati tramite Ad gli effetti delle azioni legati al comportamento deformativo della struttura portante a temperature elevate.

4.4.3.8

Per gli stati limite di tipo 4, la sicurezza strutturale é verificata quando é soddisfatto il criterio di dimensionamento seguente:

E d ≤ Rd

(18)

Le norme SIA da 262 a 265 regolano, unitamente alla norma SIA 261, la determinazione dell’effetto della fatica causato dai carichi d’esercizio e stabiliscono le resistenze e i coefficienti parziali corrispondenti. 4.4.4

Verifica dell’efficienza funzionale

4.4.4.1

Le verifiche dell’efficienza funzionale vanno effettuate per le situazioni di dimensionamento persistenti e transitorie, e in casi particolari, anche per situazioni di dimensionamento accidentali (per esempio terremoto per costruzioni della classe III secondo la norma SIA 261).

4.4.4.2

L’efficienza funzionale é verificata quando é soddisfatto il criterio di dimensionamento seguente:

E d ≤ Cd

(19)

dove Ed è l’effetto dell’azione determinante per i casi di carico considerati nella situazione di dimensionamento in esame e Cd é il limite di servizio corrispondente. 4.4.4.3

In generale Ed va determinato secondo (8), con γF = γm = 1,0.

4.4.4.4

Per le situazioni di dimensionamento persistenti e transitorie vanno distinti tre tipi di casi di carico. Gli effetti delle azioni determinanti vanno calcolati nel modo seguente: − casi di carico rari

{

E d = E Gk , Pk , Qk 1 , ψ 0 i Qk i , X d , a d

}

(20)

− casi di carico frequenti

{

E d = E Gk , Pk , ψ 11Qk 1 , ψ 2i Q k i , X d , a d

}

(21)

− casi di carico quasi permanenti

{

E d = E G k , Pk , ψ 2i Q k i , X d , a d

}

(22)

I coefficienti di riduzione ψ sono indicati nell’appendice.

32


4.4.4.5

Per la situazione di dimensionamento sismico vale

{

E d = E Gk , Pk , A d , ψ 2i Qk i , X d , a d

}

(23)

dove Ad é da assumere con una riduzione del 50% rispetto alla verifica della sicurezza strutturale per tenere conto del periodo di ritorno ridotto. I coefficienti di riduzione ψ2 sono indicati nell’appendice. Per le costruzioni in cui sono incorporati elementi con comportamento fragile, rispettivamente duttile, gli spostamenti orizzontali relativi di un piano vanno limitati a 1/500, rispettivamente a 1/200, dell’altezza del piano.

4.5

Dimensionamento supportato da prove

4.5.1

Il dimensionamento può essere supportato da prove per esempio quando: − le azioni o le proprietà dei materiali da costruzione o del terreno non sono sufficientemente conosciute − non sono disponibili dei modelli di calcolo appropriati − si intende realizzare un numero elevato di elementi strutturali identici.

4.5.2

Le prove vanno programmate, eseguite e interpretate in modo che la struttura portante abbia, per tutte le situazioni di dimensionamento e gli stati limite determinanti, un’affidabilità paragonabile a quella ottenuta normalmente sulla base di un dimensionamento effettuato secondo le norme SIA da 260 a 267.

4.5.3

I campioni prelevati e le condizioni di prova devono essere rappresentativi.

4.5.4

La determinazione implicita di sicurezza in disposizioni paragonabili delle norme SIA da 261 a 267 (per esempio nel trascurare la resistenza a trazione del calcestruzzo) va considerata nell’interpretazione delle prove.

4.6

Teoria dell’affidabilità

4.6.1

Il dimensionamento può essere supportato dall’applicazione di metodi propri della teoria dell’affidabilità per esempio per garantire una robustezza sufficiente.

4.6.2

I metodi della teoria dell’affidabilità sono da impiegare quando si esula dal campo di applicazione della presente norma e delle norme SIA da 261 a 267, come ad esempio: − per azioni e rischi al di fuori dell’ambito coperto dalla norma SIA 261 − nel caso di sistemi strutturali straordinari o di strutture portanti con geometria straordinaria − nel caso dell’utilizzazione di materiali da costruzione o di combinazioni di questi materiali che esulano dall’ambito delle esperienze correnti − nel caso in cui un cedimento strutturale può avere conseguenze particolarmente gravi.

4.6.3

I metodi della teoria dell’affidabilità possono essere applicati sia per il dimensionamento di strutture portanti intere o di singoli elementi strutturali, sia per stabilire delle direttive di dimensionamento specifiche per un progetto.

4.6.4

I metodi della teoria dell’affidabilità vanno applicati in sintonia con i principi e le raccomandazioni del “Probabilistic Model Code” 1).

1)

Joint Committee on Structural Safety, «Probabilistic Model Code», http://www.jcss.ethz.ch


33

APPENDICE A

Tabella 2:

EDIFICI

coefficienti di riduzione per edifici

Azioni

ψ 0 (raro)

ψ 1 (frequente)

ψ 2 (quasi permanente)

Carichi utili negli edifici

− − − − −

Categoria A

locali d’abitazione

0,7

0,5

0,3

Categoria B

locali d’ufficio

0,7

0,5

0,3

Categoria C locali per riunioni

0,7

0,7

0,6

Categoria D

locali di vendita

0,7

0,7

0,6

Categoria E

locali per depositi

1,0

0,9

0,8

0,7

0,7

0,6

0,7

0,5

0,3

0

0

Carichi di traffico negli edifici

− Categoria F veicoli fino a 30 kN − Categoria G veicoli da 30 a 160 kN − Categoria H tetti

1 - 60 / h

Carichi della neve

1)

0 1)

1 - 250 / h

1 – 1000 / h 1)

Forze del vento

0,6

0,5

0

Azioni della temperatura

0,6

0,5

0

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

Azioni del terreno

− Spinta del terreno − Spinta idraulica 1)

valori non negativi, quota in msm

Tabella 3:

valori indicativi per le frecce di solette e travi

Stato limite

Conseguenze degli effetti delle azioni irreversibili

reversibili

reversibili

Caso di carico raro (20)

frequente (21)

quasi permanente (22)

Efficienza funzionale

− Elementi incorporati fragili − Elementi incorporati duttili − Utilizzazione e gestione

w ≤ l / 500

1) 2) 3)

Confort Aspetto

w ≤ l / 350

1) 2)

w ≤ l / 350

4)

w ≤ l / 350

4)

w ≤ l / 300

1)

1)

Freccia dopo la deduzione di una eventuale controfreccia. Gli effetti di lunga durata come il ritiro, il rilassamento o la viscosità devono essere considerati.

2)

Freccia dovuta alle azioni e agli effetti di lunga durata, dopo il montaggio delle parti costruttive non portanti rispettivamente degli equipaggiamenti tecnici rilevanti.

3)

Se elementi incorporati reagiscono in modo particolarmente sensibile alle deformazioni della struttura portante, per evitare dei danni, sono da prevedere misure costruttive a complemento o in sostituzione del dimensionamento.

4)

Freccia dovuta alle azioni variabili.

Le frecce devono essere determinate secondo le norme SIA da 262 a 266. Valori differenti per i limiti delle frecce possono essere accettati in accordo con le esigenze d’utilizzazione e devono essere fissati nella base del progetto. In particolare possono essere applicate delle esigenze ridotte per elementi di costruzione secondari.

34


Tabella 4:

valori indicativi per gli spostamenti orizzontali di pareti, telai e colonne

Stato limite


reversibili

reversibili


frequente (21)



− Elementi incorporati fragili − Elementi incorporati duttili − Utilizzazione e gestione

u ≤ h / 500

1) 2)

u ≤ h / 200

1)

u ≤ H / 300 u ≤ h / 250

Aspetto

1)

1)

Spostamento orizzontale dovuto alle azioni variabili.

2)

Se elementi incorporati reagiscono in modo particolarmente sensibile alle deformazioni della struttura portante, per evitare dei danni, sono da prevedere misure costruttive a complemento o in sostituzione del dimensionamento.

Gli spostamenti orizzontali devono essere determinati secondo le norme SIA da 262 a 266. Valori differenti per i limiti degli spostamenti orizzontali possono essere accettati in accordo con le esigenze d’utilizzazione e devono essere fissati nella base del progetto. In particolare possono essere applicate delle esigenze più elevate per le vie di corsa delle gru.

Tabella 5:

valori indicativi delle frequenze proprie per edifici

Stato limite

Frequenza propria [Hz]

Confort

− Capannoni per la ginnastica e lo sport − Locali da ballo e sale di concerto

> 8,0 > 7,0

Frequenze proprie diverse dai valori indicativi sono permesse se si esegue un calcolo dinamico più approfondito che considera lo smorzamento.


35

APPENDICE B

Tabella 6:

PONTI STRADALI

coefficienti di riduzione per ponti stradali

ψ 0 (raro)

ψ 1 (frequente)


0,75

0,75

0

0

0

0

0,75

0,75

0

0,6

0,2

0

Forze del vento

0,6

0,2

0


0,6

0,6

0,5

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

Azioni Carichi verticali

− Modello di carico 1 − Modello di carico 3 Forze orizzontali

1)

Carichi della neve

2)

Azioni del terreno


Le forze orizzontali agiscono contemporaneamente alle forze verticali del modello di carico 1.

2)

I carichi della neve sono da considerare come azione concomitante solo nel caso di ponti coperti.

Tabella 7:

valori indicativi per le frecce di ponti stradali.

Stato limite


reversibili

reversibili


frequente (21)



− Spostamenti verticali relativi nei giunti di

≤ 5 mm 1) 2) 3)

dilatazione delle carreggiate Confort Aspetto

w ≤ l / 500 4) w ≤ l / 700

1) 2)

1)


2)

Freccia dovuta alle azioni e agli effetti di lunga durata, dopo il montaggio dell’equipaggiamento tecnico rilevante.

3)

Se elementi incorporati reagiscono in modo particolarmente sensibile alle deformazioni della struttura portante, per evitare dei danni, sono da prevedere misure costruttive a complemento o in sostituzione del dimensionamento. Le direttive dei produttori o fornitori di prodotti per costruzioni sono da considerare.

4)

Freccia dovuta alle azioni del modello di carico 1.


36


APPENDICE C

Tabella 8:

PASSERELLE PEDONALI E CICLABILI

coefficienti di riduzione per passerelle pedonali e ciclabili

ψ 0 (raro)

ψ 1 (frequente)


0,4

0,4

0

0

0

0

0,4

0,4

0

0,6

0,2

0

Forze del vento

0,6

0,2

0


0,6

0,6

0,5

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7


− Modello di carico 1 − Modello di carico 2 Forze orizzontali

1)

Carichi della neve

2)

Azioni del terreno


Le forze orizzontali agiscono contemporaneamente alle forze verticali del modello di carico 1.

2)

I carichi della neve sono da considerare come azione concomitante solo nel caso di ponti coperti.

Tabella 9: valori indicativi per le frecce di passerelle pedonali e ciclabili Stato limite


reversibili

reversibili


frequente (21)



− Freccia in campata − Spostamenti verticali relativi nei giunti di

w ≤ l / 700 ≤ 5 mm

1) 2) 3)

1) 2) 3)

dilatazione delle carreggiate Confort Aspetto

w ≤ l / 600 4) w ≤ l / 700

1) 2)

1)


2)

Freccia dovuta alle azioni e agli effetti di lunga durata, dopo il montaggio dell’equipaggiamento tecnico principale.

3)

Se elementi incorporati reagiscono in modo particolarmente sensibile alle deformazioni della struttura portante, si devono, per evitare dei danni, prevedere accanto o al posto delle misure di dimensionamento delle disposizioni costruttive. Le direttive dei produttori o fornitori di prodotti per costruzioni sono da considerare.

4)

Freccia dovuta alle azioni del modello di carico 1.



37

Tabella 10: valori indicativi delle frequenze proprie per passerelle pedonali e ciclabili Stato limite

Frequenze proprie [Hz]

Confort

− vibrazioni verticali − vibrazioni orizzontali (trasversali) − vibrazioni orizzontali (longitudinali)

> 4,5 risp. < 1,6 > 1,3 > 2,5

Frequenze proprie diverse dai valori indicativi sono permesse se si esegue un calcolo dinamico più approfondito considerando lo smorzamento.

38

260, Copyright  2003 by SIA Zurich

APPENDICE D

PONTI FERROVIARI A SCARTAMENTO NORMALE

Tabella 11: coefficienti di riduzione per ponti ferroviari a scartamento normale Azioni

ψ 0 (raro)

ψ 1 (frequente)


Carichi verticali

− Modello di carico 1 − Modello di carico 2 − Modello di carico 3

1,0

1,0 1)

0 2)

1,0

1,0

1)

0 2)

0

1,0

0 3)

Forze orizzontali 4)

1,0

1,0 1)

0

0,8

0,5

0

1,0

0,5

0

0,6

0,6

0,5

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

Forze del vento

− in generale − forze aerodinamiche dovute al traffico ferroviario Azioni della temperatura Azioni del terreno

− Spinta del terreno − Spinta idraulica 1) 2)

Vale per due binari caricati. Vale in generale: 0,8 per la situazione di dimensionamento sismica, 1,0 per la situazione di dimensionamento urto

3)

Vale in generale: 1,0 per la situazione di dimensionamento deragliamento.

4)

Le forze orizzontali sono da considerare contemporanee ai carichi verticali intesi come gruppi di azioni.


39

Tabella 12: valori indicativi per le deformazioni di ponti ferroviari a scartamento normale Stato limite


reversibili

reversibili

Caso di carico raro (20) Efficienza funzionale

frequente (21)


3)

− freccia − v < 80 5) − 80 ≤ v ≤ 200 5) − rotazione della carreggiata − v ≤ 120 5) − v > 120 5) − spostamento verticale relativo alle estremità

w ≤ l / 800

4)

w ≤ l / (15v-400) 4) 5) ≤ 1,0 mrad/m 4) ≤ 0,7 mrad/m 4)

dell’impalcato

− v ≤ 160 5) − v > 160 5) Aspetto

≤ 3 mm 4) ≤ 2 mm 4) w ≤ l / 700

1) 2)

1)

Freccia dopo la deduzione di un’eventuale controfreccia. Gli effetti di lunga durata come il ritiro, il rilassamento o la viscosità devono essere considerati.

2)

Freccia dovuta alle azioni e agli effetti di lunga durata, dopo il montaggio dell’equipaggiamento tecnico principale.

3)

Valori indicativi per binari su ghiaia; limiti d’impiego per binari fissi sono da stabilire con l’autorità di sorveglianza.

4)

Deformazioni dovute al modello di carico 1, eventualmente dovute al modello di carico 2 (fino a due binari caricati, valore caratteristico incluso il coefficiente dinamico).

5)

v in km/h.

Le frecce devono essere determinate secondo le norme SIA da 262 a 266. Valori differenti per i limiti delle deformazioni possono essere fissati in accordo con l’autorità di sorveglianza e devono essere indicati nella convenzione d’utilizzazione. In particolare possono essere applicate delle esigenze ridotte per elementi di costruzione secondari e per tronchi particolari come raccordi o binari con più rotaie.

40


APPENDICE E

PONTI FERROVIARI A SCARTAMENTO RIDOTTO

Tabella 13: coefficienti di riduzione per ponti ferroviari a scartamento ridotto

ψ 0 (raro)

ψ 1 (frequente)


1,0

1,0 1)

0 2)

Modello di carico 5

1,0

1)

0 2)

Modello di carico 6

0

1,0

0

Modello di carico 7

0

1,0

0

1,0

1,0 1)

0

0,8

0,5

0

1,0

0,5

0

0,6

0,6

0,5

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7


− − − −

Modello di carico 4

Forze orizzontali 3)

1,0

Forze del vento

− in generale − forze aerodinamiche dovute al traffico ferroviario Azioni della temperatura Azioni del terreno


Vale per due binari caricati.

2)

Vale in generale: 0,8 per la situazione di dimensionamento terremoto, 1,0 per la situazione di dimensionamento urto.

3)

Le forze orizzontali sono da considerare contemporanee ai carichi verticali intesi come gruppi di azioni.


41

Tabella 14: valori indicativi per le deformazioni di ponti ferroviari a scartamento ridotto Stato limite


reversibili

reversibili


frequente (21)


Efficienza funzionale 3)

− freccia − v < 80 5) − 80 ≤ v ≤ 200 5) − rotazione della carreggiata − spostamento verticale relativo alle estremità

w ≤ l / 800

4)

w ≤ l / (15v-400) 4) 5) ≤ 1,75 mrad/m 4)

dell’impalcato Aspetto

≤ 3 mm 4) w ≤ l / 700

1) 2)

1)


2)

Freccia dovuta alle azioni e agli effetti di lunga durata, dopo il montaggio dell’equipaggiamento tecnico rilevante.

3)

Valori indicativi per binari su ghiaia; limiti d’impiego per binari fissi sono da stabilire con l’autorità di sorveglianza.

4)

Deformazioni dovute al modello di carico 4 o 5, eventualmente dovute al modello di carico 6 o 7 (fino a due binari caricati, valore caratteristico incluso il coefficiente dinamico).

5)

v in km/h.

Le frecce devono essere determinate secondo le norme SIA da 262 a 266. Valori differenti per i limiti delle deformazioni possono essere fissati in accordo con l’autorità di sorveglianza e devono essere indicati nella convenzione d’utilizzazione. In particolare possono essere applicate delle esigenze ridotte per elementi di costruzione secondari e per tratti particolari come raccordi o binari con più rotaie.

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Sigle di organizzazioni rappresentate nella commissione SIA 160 USTRA UFT SPFL SPFZ SUP

Ufficio federale delle strade Ufficio federale dei trasporti Politecnico federale di Losanna Politecnico federale di Zurigo Scuola universitaria professionale


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Direzione del progetto Swisscodes (incaricata anche dell’elaborazione della norma SIA 260) Peter Marti, prof. dott. ing. SPF, Zurigo Ulrich Vollenweider, dott. ing. SPF, Zurigo Paul Lüchinger, dott. ing. SPF, Zurigo Viktor Sigrist, prof. dott. ing. SPF, Amburgo

Commissione SIA 160 «Azioni sulle strutture portanti»

Rappresentante di

Presidente

Thomas Vogel, prof. ing. SPF, Zurigo

SPFZ

Membri

Michel Donzel, ing. SPF, Berna Tony Eder, ing. SPF, Berna Michael H. Faber, prof. dott. ing. SPF, Zurigo André Flückiger, ing. SPF, Aigle Tullio Frangi, prof. dott. ing. SPF, Muttenz Manfred Hirt, prof. dott. ing. SPF, Losanna Andreas Keller, ing. SPF, Berna Jean-Paul Lebet, dott. ing. SPF, Losanna Paul Lüchinger, dott. ing. SPF, Zurigo Andreas Steiger, ing. SPF, Lucerna Ulrich G. Stiefel, ing. SPF, Basilea Rudolf Vogt, dott. ing. SPF, Zurigo Thomas Wenk, dott. ing. SPF, Zurigo Bruno Zimmerli, prof. dott. ing. SPF, Horw Klaus Zimmermann, ing. SPF, Berna

USTRA UFT SPFZ Impresa SUPB SPFL Studio d’ingegneria SPFL Studio d’ingegneria Studio d’ingegneria Studio d’ingegneria Studio d’ingegneria Studio d’ingegneria SUPL Consulente

Segretariato

Reto Bargähr, ing. SPF, Zurigo

SPFZ

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Approvazione ed entrata in vigore La presente norma SIA 260 “Basi per la progettazione di strutture portanti” è stata approvata dalla Commissione centrale delle norme e regolamenti della SIA il 1o ottobre 2002. o Essa entra in vigore il 1 gennaio 2003.

Essa sostituisce le cifre da 0 a 3 della norma SIA 160 “Azioni sulle strutture portanti” del 1o giugno 1989.

Disposizioni transitorie L’edizione del 1989 della norma SIA 160 può essere utilizzata fino al 30 giugno 2004 ma solo congiuntamente alle norme strutturali ad essa correlate.

Copyright  2003 by SIA Zurich Tutti i diritti di riproduzione, anche parziali, di copia integrale o parziale (fotocopia, microfilm, CD-ROM, ecc.), di inserimento nei programmi di un elaboratore elettronico e di traduzione sono riservati.

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