Potreste fornirmi alcuni chiarimenti sulla definizione di copertura spingente?

anonimo: Una copertura semplice a due falde e trave di colmo con appoggi dei travetti secondari orizzontali è di per sé "non spingente". Se avessimo però un abbassamento della trave di colmo sarebbe inevitabile una spinta di tipo orizzontale.
La mia domanda è: esistono studi per cui mediante verifiche sulla freccia delle travi di colmo si possa ritenere la copertura spingente o meno?
Una copertura si può ritenere spingente se i travetti appoggiano sulla parete laterale e circa in mezzeria su una trave "rompitratta" per poi congiungersi con un nodo a cerniera in sommità (senza trave di colmo)?

ultimo aggiornamento
14.03.2016 (19.02.2016)
Nr.: 17083


Risposta team esperti Ing. Andrea Bernasconi:

Nel testo ci sono due domande ben diverse fra loro.

In caso di tetto con trave di colmo e "falsi" puntoni, questi agiscono come travi in semplice appoggio e l'effetto strutturale del tetto non è quello di una struttura spingente. L'osservazione fatta nella domanda è corretta: in caso di freccia della trave di colmo, i "falsi" puntoni, cioè i travetti secondari si abbassano insieme alla trave di colmo, mentre sul cordolo della copertura questo abbassamento non è possibile. Su un normale tetto a falde, questo abbassamento di un solo lato provoca per compatibilità geometrica (il travetto secondario non si accorcia) un effetto spingente, dovuto alla necessità del medesimo travetto di scorrere sull'appoggio inferiore (quello sul cordolo di base della copertura): se questo scorrimento non è possibile - per esempio a causa dell'attrito - ne risulta l'effetto spingente. Si tratta di un effetto spingente "sbagliato" e non di una struttura che per definizione e per concetto è, può e deve essere spingente. Anzi si tratta di una struttura che NON deve essere spingente, in quanto le parti sottostanti non sono in grado di sopportare le eventuali forze orizzontali e spingenti. Per evitare problemi è necessario che la trave di colmo (come pure quelle intermedie, se presenti) siano sufficientemente rigide. Di regola il corretto rispetto dei valori limite allo stato di servizio permette di evitare problemi. Rendiamo però attenti al fatto che tali prescrizioni indicano i valori limite in funzione della luce di riferimento, e non in valore assoluto. Con luci della trave di colmo molto grandi (beninteso, in relazione alle altre dimensioni della costruzione) la freccia massima della trave di colmo può essere tanto grande da provocare un abbassamento critico delle travi secondarie e da creare problemi di "spinte orizzontali alla base della copertura non volute e non previste". Al progettista quindi il compito di valutare questo aspetto e di intervenire in fase di progetto qualora fosse necessario. Per evitare problemi è possibile aumentare la rigidezza della trave di colmo o creare condizioni di appoggio alla base della copertura per la struttura secondaria, che ne permettano lo scorrimento orizzontale. Quest'ultima soluzione rischia di essere di difficile applicazione pratica, per cui è consigliabile limitarsi alla prima.

Se la copertura è orizzontale -come indicato nella domanda- in realtà la trave di colmo non è tale, ma dovrebbe essere definita come semplice "rompitratta". Un suo abbassamento non creerebbe problema strutturale alcuno, in quanto l'effetto spingente non potrebbe instaurarsi. In questi casi di copertura orizzontale è comunque consigliabile che la trave di colmo sia leggermente rialzata, in modo da evitare che la sua deformazione o freccia provochi risacche di acqua o anche solo il ristagno dell'acqua sulla copertura. 

La seconda domanda riguarda la formazione di una struttura spingente. Segnaliamo dapprima che la creazione di una struttura impone fin dall'inizio che il funzionamento e la configurazione costruttivi siano sviluppati in modo congruo e corrispondente. Una struttura spingente deve avere gli spostamenti orizzontali alla base impediti e deve disporre di elementi strutturali che possano sopportare gli sforzi orizzontali che ne derivano. Sulla base di questo principio si definisce la struttura principale della copertura; in seguito si definirà la struttura secondaria. Creare delle travi di colmo e delle travi intermedie parallele a queste, per poi aggiungere una struttura secondaria, che viene realizzata come struttura spingente, è un controsenso in quanto si confondono fra loro la struttura primaria e quella secondaria: in altre parole occorre prima di tutto definire chi porta cosa e chi è portato da cosa.

Prendiamo ad esempio la trave di colmo. In caso di "falsi puntoni" la stessa assume il ruolo di struttura principale e primaria. In caso di travetti formanti una struttura spingente, la trave di colmo non può che appoggiarsi sugli stessi e quindi diventare struttura secondaria, mentre il sistema spingente diventa la struttura principale.

Resta sempre possibile sovrapporre sistemi diversi e farli interagire fra loro, ma alla base deve sempre esserci un concetto chiaro e ben definito. Per definire "spingente" un sistema, occorre avere dei vincoli corrispondenti che siano sufficientemente rigidi e resistenti. Se non fosse così il sistema non può comportarsi come sistema spingente e eventuali vincoli in questo senso (giunzioni o cerniere della struttura secondaria al colmo) rischiano solo di creare problemi supplementari.  


La mia domanda alla redazione...

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