Le forze agenti sui pilastri

Il pilastro è uno degli elementi fondamentali per ogni tipo di edificio. Si tratta di un elemento architettonico verticale portante, che trasferisce i carichi della sovrastruttura alle strutture sottostanti preposte a riceverlo.

Pilastri prefabbricati
I pilastri prefabbricati in fase di installazione

L'ideazione della struttura

La fase di progettazione in cui si esprime la sensibilità del progettista che deve analizzare la richiesta del cliente, quindi le esigenze funzionali, e tradurle in una maglia strutturale dal buon funzionamento statico e che sia contemporaneamente in grado di realizzare la forma pensata per l’edificio.
La scelta degli elementi e della loro disposizione all’interno della maglia strutturale dipende da molteplici fattori (tipologia delle azioni esterne, materiali costituenti gli elementi strutturali, vincoli architettonici, etc…).
Tale scelta ha una influenza diretta sul percorso dei carichi all’interno della struttura. Per tale motivo è opportuno che il progettista sia ben consapevole delle conseguenze sul buon funzionamento statico della struttura che una disposizione di elementi ha rispetto ad un altra.

Ripartizione generale dei carichi nelle strutture
  • solaio
  • travi, pilastri, setti
  • fondazioni


Le sollecitazioni sui pilastri

Andremmo ora ad analizzare più nello specifico l’elemento pilastro, questo è soggetto fondamentalmente a due tipi di sollecitazioni.

1. SFORZO NORMALE ( σ ) agisce in maniera perpendicolare a una data superficie.
2. MOMENTO FLETTENTE (M) (o più in generale pressoflessione semplice o deviata)

è una coppia di due vettori forza, paralleli ed aventi verso opposto, aventi punti di applicazione a una distanza non nulla.


SFORZO NORMALE ( σ ):
Si tratta di azioni assiali, ossia di sforzi che agiscono lungo l'asse dell'elemento, generalmente uniformi come possiamo vedere nell’immagine sottostante.
Pilastri sforzo normale

Lo sforzo normale si divide in TRAZIONE E COMPRESSIONE, vediamo brevemente in cosa consiste.
La TRAZIONE applicata ad un corpo tende ad "allontanarne" le fibre una dall'altra, fino ad arrivare al loro strappo, che comporta la rottura dell'intero elemento. Questa avviene a seguito di un allungamento del materiale che può essere più o meno pronunciato, a seconda della duttilità.
La COMPRESSIONE, al contrario, tende ad avvicinare le fibre dell'elemento, fino a schiacciarlo quando la sollecitazione è superiore alla sua resistenza massima.
I pilastri rientrano tra quegli elementi soggetti a sforzi di compressione.

Per avere più chiara la differenza vediamo un esempio di tipica distribuzione delle tensioni derivanti da compressione (blu) o trazione (rosso) su una sezione generica di un elemento strutturale.
Pilastri trazione compressione


A parità di altre condizioni (materiale, vincoli, carichi esterni, rapporti geometrici), un pilastro che ha una sezione più grande subirà di meno gli effetti deformativi rispetto ad uno più piccolo.

MOMENTO FLETTENTE (M)
E' la sollecitazione conseguenza dei carichi che agiscono in direzione ortogonale all'asse dell'elemento, e che tendono ad infletterlo.
Nel dettaglio, il momento è costituito da una “coppia”, cioè due forze di pari intensità e direzione, ma verso opposto, distanziate tra loro da una lunghezza definita “braccio”. Dal punto di vista tensionale, la flessione altro non è che la combinazione di forze di trazione e compressione, che sono nulle lungo il cosiddetto “piano neutro” dell’elemento, e vanno ad intensificarsi allontanandosi da quest’ultimo.
M=Fd
Dove:
- M è il momento flettente (N mm)
- F è la forza
- d è il braccio, ovvero la distanza minima fra i due vettori
Pilastri trazione compressione


Le verifiche strutturali più importanti per un pilastro sono la resistenza alla compressione e la verifica ad instabilità a carico di punta. In zona sismica è altrettanto importante effettuare anche un controllo degli spostamenti.

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