Carichi struttura. Quali sono quelli da verificare?

Carichi struttura. Quali sono quelli da verificare?

Nel effettuare le verifiche di calcolo è necessario considerare specifiche tipologie di carichi che gravano sulla struttura. Quali sono? Ecco una breve panoramica che raccoglie le diverse categorie.

La norma prevede i seguenti carichi struttura da considerare ai fini delle verifiche:

  • carichi permanenti strutturali (G1);
  • carichi permanenti non strutturali (G2);
  • carichi accidentali (Q);
  • carichi sismici (S);
  • carichi eccezionali (E).

Carichi permanenti

I carichi permanenti strutturali, indicati genericamente G1, sono quelli dovuti agli elementi con funzione portante, compresi gli orizzontamenti. Pertanto sono i pesi delle murature portanti, dei pilastri e travi in cemento armato, dei solai, dei setti portanti, ecc.

I carichi permanenti non strutturali, indicati G2, sono quelli dovuti ai pesi di elementi non strutturali, come ad esempio i pavimenti, le tramezzature, le tamponature, gli impianti, ecc. Detti carichi sono permanenti in quanto rimangono costanti nel tempo ma non sono riferibili ad elementi con funzione portante.

I carichi G1 e G2 possono considerarsi costanti nel tempo durante la vita utile di una costruzione.

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Carichi accidentali e sismici

I carichi accidentali, invece, sono quelli che variano nel tempo, come ad esempio quello dovuto alla neve, che si ha solo in presenza di nevicate e per determinati periodi. Similmente il carico dovuto al vento o quello dovuto alla destinazione d’uso
della costruzione
. Ad esempio, il carico previsto per il solaio di un locale commerciale soggetto ad affollamenti può prevedere il carico accidentale di 400 kg/m2. Tuttavia, quando il locale è chiuso tale carico sarà assente, durante i giorni feriali ci potrebbe essere poco affollamento e quindi non si raggiunge tale valore, mentre nei giorni festivi tale carico può essere avvicinato o raggiunto. Quindi si ha variabilità del carico nel tempo e dunque siamo in presenza di carico accidentale.

I carichi sismici sono quelli che nascono sulle costruzioni in occasione di terremoti, mentre quelli eccezionali sono carichi che generalmente non si hanno, ma che in occasione non previste o non prevedibili possono nascere, come nei casi di esplosioni, urti di veicoli, ecc.

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Come calcolare i carichi struttura permanenti?

I carichi permanenti, strutturali e non, sono abbastanza facili da calcolare, infatti, noti i materiali utilizzati e le loro densità, si può determinare il loro peso.

Un pavimento ad esempio sarà realizzato da un massetto e dalle piastrelle. Se immaginiamo un massetto in sabbia e cemento che pesa 1800 kg/m3 e facciamo 5 cm di massetto,
avremo:

p_m = γ ⋅ h = 1800 ⋅ 0,05 = 90 kg/m^2

Se poi le piastrelle hanno peso specifico di 2400 kg/m3 e hanno spessore di 1 cm si ha:

p_p = 2400 ⋅ 0,01 = 24 kg/m^2

In definitiva, il peso del pavimento vale:

p_tot = 90+24 = 114 kg/m^2

Similmente, una tamponatura realizzata con laterizi che pesano 800 kg/m3 di spessore 25 cm, intonacati sulle due facce opposte con malta di cemento avente spessore di 3 cm e peso specifico pari a 2300 kg/m3, generano un peso pari a:

p_tot = 800 ⋅ 0,25 + 2 (2300 ⋅ 0,03) = 338 kg/m^2

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Esempi di materiali e relativi pesi specifici

A titolo indicativo, negli elenchi di seguito, vengono riportati i pesi specifici di alcuni materiali utilizzati nell’ambito delle costruzioni.

Calcestruzzi cementizi e malte
– Calcestruzzo ordinario 24 kN/m3
– Calcestruzzo armato (e/o precompresso) 25 kN/m3
– Calcestruzzi “leggeri”: da determinarsi caso per caso dai 14 ai 20 kN/m3
– Calcestruzzi “pesanti”: da determinarsi caso per caso dai 28 ai 50 kN/m3
– Malta di calce 18 kN/m3
– Malta di cemento 21 kN/m3
– Calce in polvere 10 kN/m3
– Cemento in polvere 14 kN/m3
– Sabbia 17 kN/m3

Metalli e leghe
– Acciaio 78,5 kN/m3
– Ghisa 72,5 kN/m3
– Alluminio 27 kN/m3

Materiale lapideo
– Tufo vulcanico 17 kN/m3
– Calcare compatto 26 kN/m3
– Calcare tenero 22 kN/m3
– Gesso 13 kN/m3
– Granito 27 kN/m3
– Laterizio (pieno) 18 kN/m3

Legnami
– Conifere e pioppo dai 4 ai 6 kN/m3
– Latifoglie (escluso pioppo) dai 6 agli 8 kN/m3

Sostanze varie
– Acqua dolce (chiara) 9,81 kN/m3
– Acqua di mare (chiara) 10,1 kN/m3
– Carta 10 kN/m3
– Vetro 25 kN/m3

Peso di volume del legno lamellare – Tipo di legno lamellare
– GL24h 38 kN/m3
– GL28h 41 kN/m3
– GL32h 43 kN/m3
– GL36h 45 kN/m3
– GL24c 35 kN/m3
– GL28c 38 kN/m3
– GL32c 41 kN/m3
– Gl36c 43 kN/m3

Peso legnami vari – Tipo legno

  • Abete rosso dai 10 – 4 kN/m3
  • Ontano 10 – 5 kN/m3
  • Acero 10 – 6 kN/m3
  • Palissandro 10 – 6 kN/m3
  • Balsa 1 kN/m3
  • Pero 10 – 6 kN/m3
  • castagno 10 – 6 kN/m3
  • Pino 9 – 4 kN/m3
  • Ciliegio 10 – 7 kN/m3
  • Pioppo 8 – 5 kN/m3
  • Faggio 10 – 7 kN/m3
  • Pitch-pine 9 – 7 kN/m3
  • Frassino 11 – 6 kN/m3
  • Platano 10 – 6 kN/m3
  • Larice 8 – 5 kN/m3
  • Robinia 10 – 8 kN/m3
  • Mogano 10 – 6 kN/m3
  • Rovere 11 – 8 kN/m3
  • Noce 9 – 6 kN/m3
  • Sughero 2,4 kN/m3
  • Olmo 10 – 6 kN/m3
  • Tiglio 8 – 4 kN/m3

Valori dei sovraccarichi per ciascuna categoria d’uso

I pesi dei solai generalmente vengono forniti dalle ditte costruttrici e, se realizzati con soletta piena, possono calcolarsi sulla base del peso specifico dei materiali.

I carichi accidentali, invece, vengono definiti dalla norma, in base alla destinazione d’uso dei locali. Di seguito i valori dei sovraccarichi per le diverse categorie d’uso delle costruzioni.

Categoria A – Ambienti ad uso residenziale

Aree per attività domestiche e residenziali; sono compresi in questa categoria i locali di abitazione e relativi servizi, gli alberghi (ad esclusione delle aree soggette ad affollamento), camere di degenza di ospedali:

qk = 2,0 kN/m3 Qk = 2,0 kN/m3 Hk = 1,0 kN/m3

Scale comuni, balconi, ballatoi:

qk = 4,0 kN/m3 Qk = 4,0 kN/m3 Hk = 2,0 kN/m3

Categoria B – Uffici

Cat. B1 Uffici non aperti al pubblico:

qk = 2,0 kN/m3 Qk = 2,0 kN/m3 Hk = 1,0 kN/m3

Cat. B2 Uffici aperti al pubblico:

qk = 3,0 kN/m3 Qk = 2,0 kN/m3 Hk = 1,0 kN/m3

Scale comuni, balconi e ballatoi:

qk = 4,0 kN/m3 Qk = 4,0 kN/m3 Hk = 2,0 kN/m3

Categoria C – Ambienti suscettibili di affollamento

Cat. C1 Aree con tavoli, quali scuole, caffè, ristoranti, sale per banchetti, lettura e ricevimento:

qk = 3,0 kN/m3 Qk = 3,0 kN/m3 Hk = 1,0 kN/m3

Cat. C2 Aree con posti a sedere fissi, quali chiese, teatri, cinema, sale per conferenze e attesa, aule universitarie e aule magne:

qk = 4,0 kN/m3 Qk = 4,0 kN/m3 Hk = 2,0 kN/m3

Cat. C3 Ambienti privi di ostacoli al movimento delle persone, quali musei, sale per esposizioni, aree d’accesso a uffici, ad alberghi e ospedali, ad atri di stazioni ferroviarie:

qk = 5,0 kN/m3 Qk = 5,0 kN/m3 Hk = 3,0 kN/m3

Cat. C4 Aree con possibile svolgimento di attività fisiche, quali sale da ballo, palestre, palcoscenici:

qk = 5,0 kN/m3 Qk = 5,0 kN/m3 Hk = 3,0 kN/m3

Cat. C5 Aree suscettibili di grandi affollamenti, quali edifici per eventi pubblici, sale da concerto, palazzetti per lo sport e relative tribune, gradinate e piattaforme ferroviarie:

qk = 5,0 kN/m3 Qk = 5,0 kN/m3 Hk = 3,0 kN/m3

Scale comuni, balconi e ballatoi. Secondo categoria d’uso servita, con le seguenti limitazioni

qk ≥ 4,0 kN/m3 Qk ≥ 4,0 kN/m3 Hk ≥ 2,0 kN/m3

Cat. D – Ambienti ad uso commerciale

Cat. D1 Negozi:

qk = 4,0 kN/m3 Qk = 4,0 kN/m3 Hk = 2,0 kN/m3

Cat. D2 Centri commerciali, mercati, grandi magazzini:

qk = 5,0 kN/m3 Qk = 5,0 kN/m3 Hk = 2,0 kN/m3

Scale comuni, balconi e ballatoi: secondo categoria d’uso servita

Cat. E – Aree per immagazzinamento e uso commerciale ed uso industriale

Cat. E1 Aree per accumulo di merci e relative aree d’accesso, quali biblioteche, archivi, magazzini, depositi, laboratori manifatturieri:

Qk = 7,0 kN/m3 Hk = 1,0* kN/m3 (*Non comprende le azioni orizzontali eventualmente esercitate dai materiali immagazzinati)

Cat. E2 Ambienti ad uso industriale: da valutarsi caso per caso

Cat. F-G – Rimesse e aree per traffico di veicoli (esclusi i ponti)

Cat. F Rimesse, aree per traffico, parcheggio e sosta di veicoli leggeri (peso a pieno carico fino a 30 kN)

qk = 2,50 kN/m3 Qk = 2 x 10,0 kN/m3 Hk = 1,0 ** kN/m3 (**per i soli parapetti o partizioni nelle zone pedonali. Le azioni sulle barriere esercitate dagli automezzi dovranno essere valutate caso per caso)

Cat. G Aree per traffico e parcheggio di veicoli medi (peso a pieno carico compreso fra 30 kN e 160 kN), quali rampe d’accesso, zone di carico e scarico merci, da valutarsi caso per caso, comunque non minore di:

qk = 5,00 kN/m3 Qk = 2 x 5,0 kN/m3 Hk = 1,0 ** kN/m3 (**per i soli parapetti o partizioni nelle zone pedonali. Le azioni sulle barriere esercitate dagli automezzi dovranno essere valutate caso per caso)

Cat. H-I-K – Coperture

Cat. H Coperture accessibili per sola manutenzione e riparazione

qk = 0,50 kN/m3 Qk = 1,2 kN/m3 Hk = 1,0 kN/m3

Cat. I Coperture praticabili di ambienti di categoria d’uso compresa fra A e D: secondo categoria di appartenenza.

Cat. K Coperture per usi speciali, quali impianti, eliporti: da valutarsi caso per caso.

Tra i carichi accidentali, annoveriamo anche quelli dovuti al vento ed alla neve.

L’articolo è tratto dal volume ” PRONTUARIO OPERATIVO DI CALCOLO
DELLE STRUTTURE”
di Santino Ferretti, edito da Maggioli Editore.

I contenuti a cura della redazione di www.ingegneri.cc sono elaborati e visionati da Simona Conte, Giulia Gnola, Gloria Alberti. Gli approfondimenti tecnici si rivolgono ad un pubblico di professionisti che intende restare aggiornato sulle novità di settore.

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