Una proposta operativa per una verifica affidabile dell'adeguatezza della deformabilit in esercizio delle strutture

According to the National and European Standards, in the related chapter of serviceability limit state, to avoid that the functionality and the aesthetics of a building (therefore the integrity of the flooring) being compromised, it’s necessary to verify that the maximum deflection of a structural element is below a certain threshold, represented by a fraction of the length of the same element. However, not infrequently in the building, especially in those intended for housing, it may be encountered some cracks in the floor’s covering. It’s evident that in these elements there must be a problem related to the excessive deformability, so the approach of the Standards cannot always be defined effective and appropriate. The purpose of this dissertation is to research and propose a new method of calculation that could be applied in the serviceability limit state analysis, due to consideration related to the nature of the coverings. The dissertation will start analyzing all the components of the flooring, subfloor, adhesive and covering materials. Once the flooring characteristics (mechanical characteristics) are known, the dissertation will proceed analyzing and disprove the Standards methods. This will be possible thanks to study of some realistic case and thanks to the calculation of the minimum heights/inertias that a slab should have to ensure that the verifications are satisfied. Subsequently, introducing as new parameter the curvature, it will be possible verify the total or partial ineffectiveness of the Standards by confronting the curvatures depending by the minimum heights previously calculated with the maximum allowable curvatures of the coverings. With this confrontation it will be highlighted, in a practical and direct way, that not Standards method is not always correct. So, the minimum heights/inertias will be recalculated. The minimum heights/inertias calculated with the two methods will be confronted and it will be highlighted how in many cases the heights/inertias calculated with the Standards method aren’t enough. In the interests of obtaining a broader and more concrete vision, the analysis will concern three different structural typologies: concrete slab, mixed concrete-steel slab and wood slab. As corollary of the analysis, another one will be made, but this time using the finite elements modellings, thanks to the software Abaqus. This analysis will carry out a research on the subfloor behavior and on how it can influence the curvature trend. In the end, the threads will be drawn together, and it will be demonstrated, thanks to a practical example, how an approach based on the curvature can always be simpler, more effective and more appropriate than one based on the maximum deflection.

Secondo quanto affermano le norme nazionali ed europee nei capitoli legati alle verifiche in esercizio delle strutture, per evitare che la funzionalità e l’aspetto estetico di un edificio (quindi l’integrità del manto di rivestimento) non siano compromessi è necessario effettuare una verifica che consiste nel limitare la freccia massima di un elemento strutturale al di sotto di una certa soglia, che è rappresentata da una frazione della luce dello stesso. Ma nonostante ciò, non di rado negli edifici, soprattutto a destinazione d’uso residenziale, si possono registra-re alcune lesioni nel rivestimento della pavimentazione. È evidente, dunque, che in questi elementi debba esserci un problema legato all’eccessiva deformabilità e quindi che l’approccio delle norme non può sempre essere definito totalmente efficace e adeguato. Lo scopo di questa tesi sarà quello di ricercare e proporre una nuova modalità di calcolo da poter adottare nelle verifiche in esercizio delle strutture (con l’attenzione concentrata sui solai), partendo da considerazioni legate alla natura dei rivestimenti. Per poter proporre un modello valido, si partirà analizzando i vari elementi che compongono le pavimentazioni, ossia il sottofondo, gli adesivi e i materiali di rivestimento. Tale analisi, dunque, verrà anche estesa, per dovere di cronaca, a tutti gli elementi che potrebbero essere inficiati da eccessive deformazioni della struttura, quali rivestimenti dei soffitti e partizioni verticali interne. Una volta note le caratteristiche delle pavimentazione e in particolare note le caratteristiche meccaniche dei materiali del rivestimento, si procederà ad analizzare e confutare il modello della norma. Ciò sarà possibile studiando dei casi realistici e calcolando le altezze/inerzie mi-nime che dovrebbe possedere un solaio affinché le verifiche delle norme siano soddisfatte. Successivamente, introducendo come nuovo parametro la curvatura, sarà possibile verificare l’inefficacia totale o parziale dell’approccio della norma, confrontando le curvature calcolate in funzione delle altezze/inerzie minime che rispettano i limiti della norme e le curvature mas-sime ammissibili dei materiali del rivestimento. Da questi confronti, si metterà in evidenza, in modo pratico e diretto, come non sempre il modello delle norme sia corretto. Quindi, si ricalcoleranno le altezze/inerzie minime dei solai, ma stavolta a partire dalle curva-ture limite dei rivestimenti, mettendo di nuovo in evidenza come l’approccio delle norme pos-sa non sempre essere efficace. In particolare, si confronteranno le altezze/inerzie minime cal-colate secondo i due metodi e si evidenzierà come in molti casi le altezze/inerzie calcolate se-condo il procedimento da norma siano insufficienti. Per avere una visione la più ampia possibile, le analisi saranno svolte su tre diverse tipologie strutturali: solai in calcestruzzo armato, solai misti acciaio-calcestruzzo e solai in legno. Come corollario delle analisi svolte, se ne effettuerà una ulteriore, ma stavolta utilizzando la modellazione agli elementi finiti, tramite il software Abaqus. Quest’analisi vorrà svolgere un’indagine sul comportamento del sottofondo e, in particolare, su come esso possa influen-zare l’andamento della curvatura dei rivestimenti e della struttura. Infine, saranno tratte le somme di tutte le analisi e si dimostrerà, anche mediante un esempio pratico, come un approccio basato sulla curvatura possa essere sempre più semplice, efficace e adeguato rispetto a uno basato sulla freccia massima.