Che vincoli schematizzare nella modellazione di una copertura?

Gianluca Bonini, PI (Ingegnere): Una copertura a padiglione è costituita da quattro capriate (cerniere da una parte e carrello dall'altra) con catene e quattro puntoni nei displuvi (incernierati sia sul cordolo che sull'attacco della capriata). Le reazioni vincolari che la copertura genera sul cordolo sono, per le due capriate centrali molto basse, ma per le due capriate d’angolo e per i quattro puntoni abbastanza alte. E' giusto andare a realizzare dei carrelli su un lato della capriata e delle cerniere sul lato opposto della capriata e sui quattro puntoni?

ultimo aggiornamento
22.02.2017 (30.01.2017)
Nr.: 17906


Risposta team esperti Ing. Andrea Bernasconi:

Piuttosto che interrogarsi sulla correttezza del sistema strutturale e dei suoi vincoli teorici, preferiamo riflettere sul comportamento meccanico dello stesso in funzione dell'interazione meccanica fra gli elementi che lo compongono e gli elementi strutturali che ne costituiscono, nella realtà, i limiti.

I due vincoli a cerniera e carrello alle estremità di una capriata che prevede una catena, sono determinati dall'impossibilità per la capriata di trasmettere agli elementi sottostanti una forza orizzontale. Tale forza è ripresa dalla catena, che allungandosi equilibra la spinta orizzontale della capriata. Le pareti sottostanti non sono infatti in grado di sopportare questo tipo di forza; in realtà tali pareti tendono a spostarsi lateralmente e perpendicolarmente al proprio piano, quando una forza in questa medesima direzione dovesse esservi applicata. Tale spostamento sottrae la parete all'azione della forza e, in mancanza della catena, la capriata non funziona più come tale; oppure la parete non sopporta la forza trasversale e collassa, ottenendo di fatto il medesimo effetto. Perché la catena possa entrare in azione, occorre che la stessa possa allungarsi, e quindi la distanza fra i due appoggi della capriata deve aumentare. Ciò si può ottenere sulla carta del calcolo disegnando un carrello, che sarà presente su una sole delle due estremità della capriata, in modo da avere sempre un sistema teoricamente stabile e in modo da poter sempre trasmettere alle pareti - o ai cordoli - le eventuali e piccole forze orizzontali che dovessero presentarsi come agenti sulla capriata. Ciò presuppone che la parete può seguire e deformarsi almeno tanto quanto basta a innescare l'effetto catena. Qualora invece questo spostamento non potesse essere sopportato dalla parete (o da entrambe, in quanto di uno spostamento relativo fra i due estremi della carpiata si tratta), diventa indispensabile assicurarsi che tale spostamento possa avvenire senza danno per la parete; occorre cioè assicurarsi che la capriata possa scorrere sulla parete, senza che questa ne subisca conseguenze. Ed ecco che il carrello diventa anche fisicamente indispensabile; ed è indispensabile che tale carrello fisico sia presente solo ad una estremità, pena la non stabilità del sistema, il cui movimento sarà quindi fuori controllo e imprevedibile.

A tranquillità di tutti, ricordiamo che in caso di capriate di dimensioni usuali e di corretto dimensionamento delle sezioni - e quindi anche di corretta limitazione delle deformazioni del sistema allo stato di servizio - non ci sono problemi di sorta e la capriata può essere direttamente appoggiata sulle pareti perimetrali. Anche in presenza di semplici collegamenti di fissaggio, il gioco degli stessi ne permette di regola il corretto funzionamento senza conseguenza. Qualora i collegamenti fossero privi di gioco, o qualora la capriata fosse soggetta a deformazioni importanti, è opportuno approfondire la questione in fase di protetto e calcolo.

I vincoli carrello e cerniera per le estremità della capriata sono quindi corrette. Per i puntoni vale il medesimo principio. Sa abbiamo capito correttamente la descrizione i puntoni sono gli elementi inflessi che collegano la capriata di estremità al cordolo, fungendo quindi da travi semplici inflesse.   


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