Tecnica delle costruzioni - lezione 29

Appunti tecnica delle costruzioni

Anno accademico 2013/2014

Eleonora Magnotta

Professore Vincenzo Ilario Carbone

Politecnico di Torino

Corso di tecnica delle costruzioni

Lezione 29: Strutture in acciaio

Argomenti del corso saranno:

1. Composizione strutturale;
2. Caratteristiche del materiale;
3. Unioni
   1. Saldate;
   2. Bullonate;
4. Collegamenti;
5. Verifiche;

Composizione strutturale

La struttura in acciaio deriva da assemblaggio di elementi monodimensionali (profilati) e/o bidimensionali (lamiere), prodotti in officina. Vediamo ora il percorso realizzativo di una struttura in acciaio.

1. Produttore (profilati e lamiere in acciaieria);
2. Trasformazione in elementi o complessi strutturali in carpenteria;
3. Montaggio in opera in cantiere.

In genere, visto che una struttura viene realizzata, montata in opera, si cerca di avere una semplicità in queste operazioni di montaggio. Questo significa cercare di avere delle tecniche tali per cui il risultato è quello di avere un vincolo tra questi elementi strutturali che mirato ad essere un vincolo estremamente debole. Per vincolo estremamente debole si intende quella procedura per cui si cerca di rendere meno complicata possibile l'operazione. Si cerca cioè in cantiere di creare unioni del tipo bullonate. Questo significa realizzare dei vincoli che si avvicinano ai vincoli di cerniera. Con tale metodo si ha anche un ulteriore vantaggio: dal punto di vista economico è meno dispendioso rispetto ad altre soluzioni. La tendenza ad enfatizzare le unioni più però portare a labbiaccio del complesso, del tipo ad es. rappresentato nella figura seguente:

Da ciò nasce allora la resistenza all’introduzione degli elementi in modo tale da eliminare in qualche modo queste limitità dovute alla semplice azione che noi abbiamo effettuato.

Introduzione di ulteriori elementi

Tali elementi che vengono introdotti non sono nient’altro che pilastri messi dui controvalore delle nostre strutture. Facciamo ora alcune osservazioni che dobbiamo effettuare prima di progettare in acciaio.

1. Il materiale presenta un legame: È simmetrico a trazione e compressione. Nella realtà i problemi di instabilità locale e di insieme possono renderlo non simmetrica. La risposta degli elementi strutturali (aste compresse, travi inflesse, zone compresse delle terzioni). Questo concetto in particolar modo per l’asta viene evidenziato nella seguente curva, dove ci sono rappresentati da un punto di vista dell’asta teorica e dell’asta industriale la differenza dei 2 comporti nello studio della stabilità degli equilibri.

N_cr = ^{π2 EA}/_λ²; carico critico

N_e < N_cr carico ultimo asta industriale

In generale allora, l’asta foppeita e carica ufficiale mantiene risposta non simmetrica. È una risposta di tipo elasto-plastica a trazione non lineare e funzione di λ e delle imperfezioni a compressione. Tale concetto può essere rappresentato graficamente di seguito:

• Compressione - trazione
• Grafico legame N - σ elemento compresso
• Grafico legame N - σ elemento teso

Vediamo cosenze che nascono alla questa prima osservazione. Si ha la necessità di controllare accuratamente le presenze di eventuali instabilità. Alla struttura nello spazio a 3 dimensioni. l'elemento deformabilità che una struttura in acciaio presenta. Eletuzione di esercizio a causa degli elevati livelli tensionali ragguingibili e del modesto contributo del peso proprio. Per le strutture in corso la verifica determinante nel dimensionamento, più che quello al resistenza. Limitazione o flecce dell'ordine dell 1/500 i risultio più concluantante o dei limiti tensionali. Affrontare il problema degli edifici multipiano.

Edifici multi-piano

Iniziamo a vedere in questo contesto come un edificio multiliano può essere, pensato o traete o conchi vertocoli. In generale uscli facci mul量 piano e un complexe che è realumente che un insieme di scala e sou MUST. Rassumondo poisano dure che in edilicio mu il - piano e un complexse strutturale che puo essee vitta come costituta ala colome, trav principale e secondarye in acciaio, con soletta collaborante in cls. Travi principall e ala queste alle colonne, proudly going foundation.

1. Pannelli in p. o misti con laterazio gettati in opec.
2. Pannelli in c. o c.p. o misti con laterno prefabbricati.
3. Lamiere precatie femprete con materiale inerte
4. Lamaiere preulale finmerte con ds collaborante.

Il reonala spetto che dobbiamo annalare si afferma orandale cce come vengon raccolle e le fo移 orhranta금ri e riportate fondalamentelmente alle tondazioni. Per ci efftti orhlfxati. possiamo considerare l'effetto del vento, degli effetti del sisma, ecc... Le azioni orizzontali vengono ripartite dagli elementi di facciata (tramezzature) ai nodi e da questi alle colonne che le devono trasferire in fondazione. Vediamo alcune osservazioni che derivano da questo metodo di trasferimento alle fondazioni:

• Ai nodi è quindi richiesto di operare come telatore oltre che come pilastro. Al nodo è chiesto di comportarsi in maniera corretta rigida.
• Gli elementi verticali, in generale, sono impegnati a sforzo norma le e flessione.

In generale allora commandano le diverse membrature, si evince che la struttura è un complesso di elementi teleri e sopportare tutte le caratteristiche di sollecitazione (M, N, e T). Questi telai, ciò vale anche per le puntoni che devono essere in grado di trasmettere tutte le componenti della sollecitazione. Un'osservazione che possiamo subito fare con riferimento alla giunzione è la seguente: i nodi bullonati in genere, sono molto onerosi (talora non consentiti), quindi sono preferibili quelli saldati. Una notevole semplificazione nei nodi strutturali si può ottenere combinando le strutture telerie orizzontalmente con una torsione. Noi facciamo sostanzialmente l'azione di abbinare queste 2 strutture JF, JF1, F3 → =JF, JF1, F2, F3 → =H1 → = H2 → H3 → H4 →: nodi strutturali a cui è richiesta la capacità di trasmettere 'solo' degli sforzi normali o dei tagli. Le colonne notiamo bene sono solo sottoposte a forze assiali (bielle). Le strutture di controvento possono essere risultante in c.a. (nuclei seriali) o in acciaio (diagonali tra travi e colonne). Le strutture di controvento sono impegnate a flessione et a taglio; occorre verificare la rigidezza del complesso. Esaminando nel complesso spaziale la risposta dell'edificio deve risultare che:

1. Ogni impalcato deve operare come retino irrigidito o controvento verticale;
2. I controventi devono garantire almeno 3 condizioni di vincolo ad ogni piano;
3. L'impalcato deve essere dimensionato per le azioni orizzontali provenienti dal comportamento di insieme dell’edificio.

Ritorniamo qui elementi col controvento possano aniere che ogni elemento al controvento verticale fornisce condizioni di vincolo che corrispondono al movimento che è in grado di controllare.

Esempio

Consideriamo un edificio multipiano con controventi in acciaio sia in direzione verticale che orizzontale. Le controventature ai piani fa sì che i piani rimano sempre rigidi. Le condizioni di carico che possiamo analizzare sono fondamentalmente:

1. Un carico distribuito sul fronte longitudinale del nostro edificio;
2. Forze orizzontali disposte sul fronte trasversale del nostro edificio.

Con riferimento alle situazioni 1) otteniamo che:

E₂=E₁=^9L/₂E₃=0 sono i 2 controventi trasversali controvento orizzontale sulle pareti longitudinali

Nel secondo caso cioè in presenza dei carichi agenti sulla facciata trasversale risulta che:

E₁= -E₂ = F₁a + F_ia/L