Costruzioni:laboratorio di informatica

Alunno: Poli Giancarlo, cl. 5_B geom a.s. 2001/2002

Insegnante: prof.ssa Michelini M.A.

Durante l'anno scolastico 2001/2002 è stato possibile, utilizzando il nuovo Laboratorio di informatica, integrare parte del programma di costruzioni con l’elaborazione di modelli di calcolo su foglio elettronico (Il programma utilizzato è Excel 2000).

L’attività elettronica ha accompagnato in modo costante tutti i punti del programma permettendo di approfondire ogni aspetto della materia; infatti, modelli di calcolo sono stati creati per risolvere rapidamente problemi di predimensionamento e verifica di aste in acciaio, muri di sostegno a gravità e in cemento armato, pareti di contenimento in c.a.

N.B. I termini evidenziati in giallo hanno una nota esplicativa che appare posizionando il mouse sulla freccetta azzurra a fianco della parola stessa

Indice

Aste compresse in acciaio

Muri di sostegno

Premessa

Muri di sostegno a gravità

Muri di sostegno in Cemento Armato

Idraulica:

alcuni richiami teorici

parete di contenimento in C.A.

Bibliografia:
libro di testo: Costruzioni 2
libro di testo: Costruzioni 3; autori: Di Pasquale, Messina; Paolini; Furiozzi. Ed. Le Monnier
Prontuario con software didattico per il calcolo di elementi strutturali; autori: Messina, Paolini, Furiozzi. Ed. Le Monnier

Si è ipotizzato di progettare una trave reticolare dove le singole aste sono realizzate con due profilati a L a lati uguali (in acciaio Fe 360) uniti tramite imbottitura; siccome sappiamo che, in una trave reticolare, le aste compresse sono in situazione più sfavorevole rispetto a quelle tese, a causa del “carico di punta”, si è deciso di realizzare un modello per la verifica di un’asta composta compressa.

Dal prontuario (tab. ACC.8) è stata scelta il profilo e sono stati riportati i dati geometrici più significativi<> come area, posizione del baricentro e i valori statici relativi agli assi; sono stati imposti altri dati (definiti di input ) quali: spessore imbottitura, numero campi, valore dell’azione assiale di compressione.

È stato impostato il foglio di calcolo in modo da calcolare tutti i valori necessari per giungere al calcolo della tensione massima, da confrontare poi con quella ammissibile dell’acciaio.

Muri di sostegno : premessa

Per progettare un muro di sostegno è necessario conoscere le forze che entrano in gioco e, per fare questo, è necessario studiare prima la spinta delle terre in tutti i suoi aspetti, casi particolari e formule di calcolo dei vari metodi.

Innanzi tutto è necessario distinguere i terreni privi di coesione (sabbia, ghiaia, ecc.) dai terreni coesivi (limi, argilla, ecc.), che esercitano sul muro spinte di entità inferiori; il secondo aspetto importante da far notare è quello che riguarda l’angolo di natural declivio che è quell’angolo secondo il quale si dispone un terreno se non vincolato da agenti esterni.

Un'altra distinzione  riguarda i comportamenti dei diaframmi ideali e delle reazioni del terreno: spinta attiva (il terreno spinge il muro: è la situazione considerata nel modello di calcolo) e spinta passiva (il muro spinge il terreno); queste diverse situazioni fanno cambiare notevolmente l’angolo di rottura del terreno e, di conseguenza, la massa del cuneo di spinta che viene a formarsi posteriormente alla parete.

Conoscendo l’angolo a di rottura possiamo definire le dimensioni del cuneo di spinta; questo aspetto è molto importante in quanto eventuali sovraccarichi presenti in questa zona influiscono su valore della spinta; per affrontare questo problema si è reso necessario ricondurre qualunque tipo di carico (centrato o distribuito) ad un carico uniformemente distribuito che genera un’altezza fittizia di terreno di peso equivalente al sovraccarico.

Per verificare i muri di sostegno possiamo partire da una serie di verifiche (ribaltamento, scorrimento, schiacciamento) che sono comuni sia ai muri di sostegno a gravità, dove è il solo peso dell’opera a contrastare la spinta del terreno, che ai muri di sostegno a sbalzo (in C.A.) dove è necessario verificare l’armatura presente nel muro che dovrà resistere alla pressione del terreno.

Per creare un modello di calcolo che si adattasse alla necessità di predimensionare e verificare una parete di sostegno di questo tipo sono stati ipotizzati diversi parametri che sono stati inseriti nel foglio elettronico come dati di input:

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Le pareti di sostegno in Cemento Armato devono innanzitutto soddisfare le tre verifiche di stabilità. Questi tipi di opere hanno spessori ridotti, quindi la stabilità complessiva è garantita dalla fondazione (fig. DIM.1); le dimensioni ideai delle suddette opere sono riportate in tabella DIM.2.

DIM.1

Muro di sostegno in Cemento Armato: procedimenti in excel

Il secondo modello di calcolo, creato per affrontare i muri di sostegno in Cemento Armato, è molto simile a quello a gravità, ma sono state apportate modifiche per usare questo elaborato anche in presenza di:

Parte del modello di calcolo è dedicato al predimensionamento dell’armatura interna della parete di sostegno (alla base e a metà altezza)

L’idraulica è quella parte del programma di costruzioni che studia i problemi riguardanti i liquidi, in particolare l’acqua; questo argomento ci pone di fronte ad una trattazione dell’argomento articolata in due livelli, il primo l’idrostatica , il secondo l’idrodinamica

Alcune delle premesse fondamentali per lo studio di questo tema riguardano le proprietà e le caratteristiche fisiche dei liquidi:

L’idrostatica è l’aspetto meno complesso di tutta l’idraulica in quanto essendo i liquidi in stato di quiete non danno luogo a problemi come il moto o la viscosità, e questo consente di trattare i liquidi reali come liquidi ideali  

Il principio di Pascal: secondo il fisico francese in un fluido in quiete la pressione esercitata su una porzione di superficie qualsiasi si trasmette perpendicolarmente a tutta la superficie del contenitore indipendentemente dalla direzione secondo la quale è orientata la superficie stessa.

Legge di Stevino: secondo questa legge la pressione in un punto di liquido in quiete, dovuta al carico d’acqua sovrastate il punto preso in considerazione, è esprimibile come prodotto del peso specifico del liquido per l’affondamento del punto (distanza verticale del punto dalla superficie libera).

Una conseguenza di questa legge è che nei punti che si trovano a una stessa profondità si hanno pressioni idrostatiche uguali, ad esempio sulla parete di fondo di una serbatoio.

Misuratori di pressione: sono apparecchi che consentono di conoscere la pressione esercitata da un liquido su un punto specifico; un esempio è il manometro.

Altezza piezometrica: è l’altezza che raggiunge una colonna di un liquido in pressione. Gli strumenti utilizzati per misurare questa grandezza sono detti piezometri; quest’ultimi sfruttano la proprietà del mercurio (peso specifico elevato) che risale all’interno di un tubicino, detto piezometro differenziale.

Sottopressioni: secondo il principio di Archimede un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l’alto pari al peso del liquido spostato; questo principio è valido se il corpo immerso ha la superficie inferiore bagnata, ma nel nostro caso specifico ci troviamo ad avere corpi immersi in un liquido solamente su una o due superfici laterali (diga o parete di contenimento) e quindi sorge il problema delle sottopressioni, che impongono una spinta verso l’alto, solamente se il liquido che bagna il corpo riesce a infiltrarsi sotto di esso.

Per il calcolo delle sottopressioni si è modificato la formula della pressione di Stevino che è diventata        

Il modello di calcolo risponde all’esigenza di predimensionare l’armatura di una parete di contenimento per liquidi; questo elaborato richiede pochi dati di input che sono raccolti nella tabella di pagina1, essi sono:

Come per il modello del muro di sostegno in c.a. parte del modello di calcolo è dedicato al predimensionamento dell’armatura interna di:

parete di sostegno (alla base e a metà altezza)