Tecnica delle Costruzioni 1

SISTEMI INTELAIATI

Gli edifici multipiano con struttura in acciaio sono schematizzabili in modo molto semplice, come costituiti da colonne, travi, telai... I modelli di calcolo di queste strutture sono piani, mentre un disegno dimensionale della struttura è in 3 dimensioni.

OSSERVAZIONI

I. Le unioni sono spesso BULLONATE per semplicità ed economicità, ma questo porta a realizzare strutture labili che devono essere opportunamente CONTROVENTATE

II. Strutture in acciaio presentano elevata DEFORMABILITÀ e quindi è spesso fondamentale questa verifica rispetto ad una verifica di resistenza

Bisogna tener conto di eventuali debolezze, ma soprattutto osservare i rischi legati all'instabilità dell'equilibrio

CLASSIFICAZIONE EDIFICI

TIPOLOGIA

• TELAI CONTROVENTATI
• TELAI NON CONTROVENTATI

STABILITÀ

• TELAI A NODI FISSI
• TELAI A NODI MOBILI

GRADO DI CONTINUITÀ

• TELAI A NODI PENSOLARI
• TELAI A NODI RIGIDI

N.B. Per risolvere il più possibile le reazioni bisogna prevedere le due controventature parallele il più distante possibile dal centro. E la parete singola il più centrale possibile in modo da ridurre il momento torcente.

TIPOLOGIE CONTROVENTI

• CONCENTRICI
• ECCENTRICI

CROCE DI S. ANDREA (Una tesa e una compressa)

A k o A V (si ipotizza di tranciare rotata compressa ottengo una forza verticale in A che mi dà un contributo flessionale)

Oppure tranciando l’altra compressa

N.B. solamente nel calcolare i controventi si tranciano le aste comprese perché soggette ad instabilità dell’equilibrio. Nel dimensionare controventi diversi dalla croce bisogna porre attenzione al contributo flessionale aggiuntivo generato dalle controventature sulla trave

CLASSIFICAZIONE SEZIONI

Non tutti i tipi di sezioni trasversali raggiungono il momento plastico per lo svilupparsi di fenomeni di instabilità locale.

Le sezioni si dividono quindi:

CLASSE 1

SEZIONI DUTTILI

(capacità rotazionale elevata)

• Raggiungono e superano il momento plastico

CLASSE 2

SEZIONI COMPATTE

(capacità rotazionale limitata)

• Raggiungono il momento plastico e poi collassano

CLASSE 3

SEZIONI MODERATAMENTE SNELLE

• Raggiungono il momento elastico, ma non quello plastico

CLASSE 4

SEZIONI SNELLE

• Non raggiungono neanche il momento elastico

VERIFICA DI STABILITÀ

• N_Ed ≤ N_b,Rd

Sezioni di classe 1,2,3:

N_b,Rd = χ A _fy / γ_M1

Sezioni di classe 4:

N_b,Rd = χ A_{eff fy} / γ_M1

Il coefficiente di riduzione χ è dato da:

χ = 1 / (φ + √(φ² - λ²)) e χ ≤ 1

φ = 0,5 [1 + α (λ - 0,2) + λ²]

α = coefficiente di imperfezione (valore tabellato)

La snellezza relativa λ è definita da:

λ = √(A · f_y / N_ce) (sez. 1,2,3)

λ = √(A_eff · f_y / N_cr)

N.B.Il valore di χ si può anche ricavare per interpolazione utilizzando λ.

Meccanismi di rottura

Rottura per rifollamento

Plasticizzazione della lamiera che provoca ovalizzazione del foro.

Rottura per taglio della lamiera

Distaccamento delle zone dovute ad una geometria inadeguata.

Rottura per trazione della lamiera

Altra modalità di rottura a strappo.

N.B.

Questi meccanismi riguardano la lamiera, ne esistono altri due che riguardano il bullone:

• Trazione del bullone
• Taglio del bullone (tranciamento)

RESISTENZA A TRAZIONE

La resistenza a trazione di progetto del complesso bullone - piatto viene definita B_t,Ed ed è data da:

B_t,Ed = min {

• F_t,Ed → Resistenza a trazione del bullone
• B_p,Ed → Resistenza a punzonamento del piatto

F_t,Ed = ^{k_z f_ub A_s}/_γM2

k_z = { 0,63 per bulloni svitati 0,9

A_s = area sezione resistente

t_p = spessore del piatto

B_p,Ed = ^{0,6 π d_m t_p f_u}/_γM2

d_m = diametro minimo fra il diametro del dado e il diametro medio della testa del bullone

N.B.

πd_mt = area sottoposta a schiacciamento

SFORZO NORMALE E MOMENTO FLETTENTE

(agenti in piano parallelo alle gambe)

BULLONI A TRAZIONE

In questa occorrenza si possono delineare diversi casi:

• Forza di trazione interna al nocciolo della sezione dei soli bulloni (giunto interamente teso)

N_i = F_N/n + (F_n e)/(∑y_i)

Contributo dovuto allo sforzo a trazione

Contributo dovuto al momento flettente

• Giunti d'angolo
• Giunti a T
• Giunti a L
• Giunti per sovrapposizione

In base alla direzione della forza che li sollecita

• Labbrati
• Frontali
• Obliqui

Esempi sollecitazioni saldature

Trazione - cordoni laterali

La sezione di gola si considera saldata nel piano orizzontale di contatto tra le parti saldate.

Nasce quindi per ogni sezione una tensione tangenziale.

_tM = ^F⁄_Δres = ^F⁄_{4 · a · L}

a · L = Sezione di gola

4 - sono le sezioni di gola resistenti

Trazione - cordoni frontali