Progetto 2, Meccanica computazionale

Relazione di calcolo sulla seconda esercitazione su SAP2000

Lorenzo Sostegni

Docente: Ing. Luca Facchini

Indice

• 1 Introduzione
  • 1.1 Geometria della struttura
  • 1.2 Analisi dei carichi
• 2 Definizione della struttura
• 3 Definizione del materiale
• 4 Definizione dei profili
• 5 Definizione dei vincoli
• 6 Definizione dei carichi
• 7 Analisi dei risultati
  • 7.1 Spostamenti verticali
  • 7.2 Sforzo normale
  • 7.3 Momento flettente
• 8 Tabelle

Introduzione

La seguente relazione è stata redatta per descrivere il comportamento statico di una capriata sottoposta ai carichi permanenti della copertura di falda, quali arcarecci e pannelli, e al carico variabile della neve. Lo studio della capriata viene svolto con l'ipotesi semplificativa che si comporti come una struttura piana. Si analizzerà inoltre il comportamento della struttura in due casi distinti: il primo che prevede che in ogni nodo di collegamento sia presente una cerniera; un secondo, in cui le aste ai nodi siano perfettamente saldate fra loro.

Geometria della struttura

La capriata in esame ha le seguenti caratteristiche geometriche:

• Tipo di capriata: Warren con montanti
• Luce: 22.6 m
• Inclinazione della falda: 4%
• Lunghezza montante esterno: 2.26 m
• Lunghezza montante centrale: 2.712 m
• Numero di campi: 10
• Passo delle capriate: 7.55 m

I profili sono diversi e scelti a seconda della posizione dell'asta nella struttura:

• Briglie: profilo circolare cavo 101.6x6.3 mm
• Montanti e diagonali: profilo circolare cavo 88.9x5 mm
• Montanti esterni (colonne): profilo HE 360 B

Per quanto riguarda i materiali utilizzati, tutti i profili sono realizzati in acciaio S235 con le seguenti caratteristiche meccaniche:

• E = 210000 MPa
• G = 80769 MPa
• ν = 0.3
• f_yk = 235 MPa
• f_tk = 360 MPa
• ρ = 7849 Kg/m³

Analisi dei carichi

Il tetto del capannone viene realizzato con pannelli di tipo Sandwich con peso per unità di area pari a 0.14 kN/m², i quali vanno a scaricare il loro peso sugli arcarecci di copertura. Gli arcarecci sono realizzati con un profilo HE 160 A con peso lineare di 0.30 kN/m e lunghezza di 7.55 m. Ogni arcareccio poggia direttamente su un nodo della capriata: perciò, andiamo a considerare delle forze concentrate sui nodi di modulo pari ai pesi trasmessi dalla copertura.

Per ottenere dei carichi concentrati dobbiamo innanzitutto moltiplicare i pesi trasmessi da copertura e arcareccio per l'area di competenza del nodo, che nel nostro caso è pari alla lunghezza del campo della capriata e il passo delle capriate. Perciò:

• P₁ = 0.14 × 2.26 × 7.55 = 2.41 kN
• P₂ = 0.30 × 7.55 = 2.25 kN

Per i carichi variabili dobbiamo considerare solo il carico da neve che viene calcolato con le formule della NTC2018 pari a 0.8 kN/m²; anche questo viene calcolato concentrato moltiplicandolo per l'area d'influenza del nodo:

• Q_neve = 0.8 × 2.26 × 7.55 = 13.65 kN

Bisogna osservare che i nodi più esterni hanno un'area di influenza che è la metà di quella dei nodi interni: perciò, nella distribuzione dei carichi bisognerà tener conto di questo fattore dimezzando la forza concentrata F. La combinazione delle azioni da verificare in questo caso è la combinazione allo Stato Limite Ultimo (SLU) che richiede che i carichi vengano moltiplicati per determinati coefficienti di sicurezza:

• F_SLU = 1.3 × q₁ + 1.5 × P₁ + 1.3 × P₂ + 1.5 × Q_neve