Schema di carico pilastro. Passaggi per il calcolo della forza assiale

Schema di carico pilastro. Passaggi per il calcolo della forza assiale

Vediamo di seguito le schematizzazioni da operare per il calcolo dei pilastri. Esse riguardano, più che le configurazioni per massimizzare tagli e momenti (come per le travi), la metodologia di combinazione dei carichi per stabilire il valore dell’azione assiale che il pilastro dovrà sopportare.

Logicamente, per dimensionare e verificare l’intera pilastrata è sufficiente verificare il pilastro di base, che è quello maggiormente sollecitato. Per edifici che non superino i 4-5 piani di altezza, infatti, tenendo sempre conto che si tratta di un calcolo semplificato, è conveniente mantenere uguale la sezione dei pilastri lungo tutta l’altezza della pilastrata, dato che spesso il risparmio di calcestruzzo che si otterrebbe riducendo la sezione del pilastro non compensa le maggiori lavorazioni che la riduzione di sezione comporta (cambio casseratura, sagomatura ferri) e la maggior possibilità di errori di costruzione; si preferisce pertanto (anche nella pratica costruttiva) mantenere una dimensione standard, almeno per edifici di altezze contenute.

Vediamo come procedere con il calcolo dell’azione assiale agente sull’elemento strutturale verticale.

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Come calcolare l’azione assiale?

Detto ciò, per calcolare l’azione assiale agente sul pilastro di base è necessario conoscere in primo luogo l’area d’influenza del pilastro stesso, nonché la sua disposizione in pianta. Quest’ultima è importante in quanto, avendo schematizzato gli elementi strutturali orizzontali (travi e solai) come travi continue, i valori dei tagli sugli appoggi interni (che sono poi le azioni assiali che graveranno sui pilastri centrali) risulteranno più elevati dei tagli sugli appoggi estremi.

Per tenere conto dell’iperstaticità delle travi continue (è importante notare che tale coefficiente si utilizza solo per “aggiustare” l’area d’influenza di pilastri a sostegno di travature iperstatiche (trave continua), che sono proprie delle strutture in calcestruzzo armato per la continuità intrinseca data dal materiale. Pertanto, nelle strutture in acciaio dove le travi possono essere schematizzate come semplicemente incernierate non si dovrà applicare nessun coefficiente correttivo), pertanto, si moltiplica l’area di influenza dei pilastri centrali con un “coefficiente di iperstaticità” che può essere approssimativamente posto pari a:

  • 1,25 se la trave è a due campate,
  • 1,10 se le campate sono tre,
  • 1,15 (per i due appoggi intermedi, escluso quello centrale per il quale si assume un valore pari a 1) se la trave è a quattro campate.

Viceversa, per i pilastri di bordo si può ridurre l’entità dell’azione assiale imponendo un coefficiente d’iperstaticità pari a 0,9.

Potendo scegliere, risulta più semplice condurre il dimensionamento e le verifiche su di un pilastro centrale, così da avere a che fare con sollecitazioni di taglio e momento molto ridotte, la verifica allo stato limite ultimo potrebbe svolgersi semplicemente moltiplicando il carico che grava sul pilastro di base della pilastrata per il numero di piani.

Circa le combinazioni di carico, la Normativa considera altamente improbabile la contemporanea presenza a tutti i piani dei carichi accidentali col loro valore massimo, e suggerisce pertanto di assegnare ai piani superiori a quello oggetto di calcolo lo status di carichi variabili “non predominanti”.

La combinazione di carico è esemplificata nell’immagine di seguito.

Sezione schematica di un edificio tipo © Prontuario ragionato di calcolo strutturale per opere in c.a. e acciaio_Maggioli Editore

Per il pilastro analizzato, i carichi variabili gravanti sui pilastri I e II non sono considerati come “predominanti”, e vanno pertanto ridotti mediante il coefficiente parziale delle azioni variabili relativamente alle combinazioni di carico.

L’azione assiale per la combinazione a SLU, per m2 di area di influenza del pilastro (moltiplicata per il coefficiente di iperstaticità), si ricava dunque dalla seguente formula:

N_{Ed} = 1,3 ⋅ G_1 +1,5 ⋅ G_2 + [1,5 ⋅ q_k ⋅ 0,7] + 1.5 ⋅ Neve ⋅ 0,5 + + 2 (1,3 ⋅ G_1+1,5 ⋅ G_2 + q_k ⋅ 0,7 ⋅ 1,5) + 1,3 ⋅ G_1 + 1,5 ⋅ G_2 + 1,5 ⋅ q_k


dove la prima riga dell’equazione riguarda il solo peso della copertura, che grava sul pilastro III (il termine tra parentesi quadre si annulla per il caso di copertura non praticabile), mentre la seconda riga dell’equazione comprende i pilastri I e II (i cui carichi accidentali sono considerati come “non predominanti”), ed infine il pilastro analizzato, con i carichi variabili considerati col loro valore “predominante”.

La somma totale, moltiplicata per l’area di influenza del pilastro (moltiplicata a sua volta per il coefficiente di iperstaticità assegnato alla pilastrata in questione), fornisce l’azione assiale alla base, per cui andrà dimensionato il pilastro stesso.

In modo analogo, utilizzando la combinazione a SLE, si ricavano le azioni utili al dimensionamento delle strutture di fondazione.

Il testo è tratto dal volume “Prontuario ragionato di calcolo strutturale per opere in c.a. e acciaio” di Carlo Marini e Claudio Mirarchi, edito da Maggioli Editore.

Per ulteriori approfondimenti sul calcolo strutturale leggi anche:

>> Collegamento colonna-fondazione. Calcolo piastra e tirafondi

>> Staffe pilastro in cemento armato: funzione e passo

>> Predimensionamento geometrico trave: tutti i passaggi da seguire

>> Predimensionamento solaio. Qual è il procedimento da seguire?

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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