Progetto del capannone in acciaio - 1 - premessa, materiali, analisi dei carichi, arcarecci di falda

RELAZIONE DI CALCOLO PER LA PROGETTAZIONE DI UN CAPANNONE IN ACCIAIO

DATI DI PROGETTO:

• UBICAZIONE: Toscana, Arezzo
• ALTITUDINE: 296 m s.l.m.
• TIPOLOGIA CAPRIATA: Mohnié
• N. CAPRIATE: 8
• INTERASSE: 5,5 m
• TIPO DI PROFILO: Profilo doppio C
• LUCE DELLA CAPRIATA: 21,5 m
• SOTTO GRONDA: 8,7 m

MATERIALE E NORMATIVA DI RIFERIMENTO:

Per la verifica degli elementi dimensionati verrà usato il metodo degli stati limite seguendo:

• N.T.C del 17/01/2018
• CIRCOLARE DEL 21/01/2019 N. 7/ C.S.LL.PP.

I profilati metallici usati saranno di tipo S235 con le seguenti caratteristiche:

• 2210 kN/mm²
• Modulo elastico E = 2235 N/mm²
• Resistenza a snervamento f :yk 2360 N/mm²
• Resistenza a rottura f :tk

L'edificio ha una pianta rettangolare di circa 21,5 x 38,5 m ed è composto da un unico piano fuoriterra, con un'inclinazione di falda di 5°. Dal punto di vista strutturale l'edificio è realizzato con colonne in acciaio disposte sul perimetro dell'edificio, baraccatura perimetrale, capriate.

piano di copertura, controventi di falda e di parete.

Tecnica delle Costruzioni | Capannone in acciaio - Relazione di calcolo 1

Arcarecci di falda

1. DIMENSIONAMENTO DEGLI ARCARECCI DI FALDA :

1.1) Analisi dei carichi :

1.1.1) Peso proprio arcarecci : 0,5 kN/m (IPE 330: 0,48 kN/m)

2kN/m

1.1.2) Peso proprio del manto di copertura : 0,11 (Lamiera Acc. Sp:60*0,5)2kN/m

1.1.3) Carico variabile ( q ) : 0,5k( Cat. H coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione e riparazione da Tab. 3.1.II N.T.C. 2018)

1.1.4) Azione del vento (par.3.3 NTC) :

1.1.4.1) Pressione del vento nelle pareti sopra e sottovento :

La pressione del vento è data dall'espressione : p = q ∙c ∙c ∙cr e p dq : pressione cinetica di riferimento ( par. 3.3.6 )

rc : Coefficiente di esposizione ( par.3.3.7 )

ec : Coefficiente di pressione ( par. 3.3.8 )

pc : Coefficiente dinamico ( par.3.3.9 )

d1) Pressione cinetica di riferimento : r2rvq = 1/2rv :Velocità di riferimento del vento in m/s ( par. 3.3.2)r

3kg/mr: Densità dell'aria assunta convenzionalmente costante e pari a 1,25 DALLA TAB. 3.3.I DELLA N.T.C: Arezzo ricade nella ZONA 3, quindi considerando anche la sua altitudine si hanno i seguenti valori: - a = 296,00 m s.l.m. - sa = 500,00 m - 0v = 27,00 m/s - r,0k = 0,370s PER a < a LE N.T.C. DANNO LA SEGUENTE ESPRESSIONE PER IL CALCOLO DELLA VELOCITA's 0 DI RIFERIMENTO DEL VENTO: v = vr r,0v = 27,00 m/sr 2kN/mq = 0,46r 2 Capannone in acciaio - Relazione di calcolo | Tecnica delle Costruzioni Arcarecci di falda 2) Coefficiente di esposizione: r2c (z) = Kc ln(z/z) [7 + c ln(z/z)] per z ≥ ze t 0 t 0 minc (z) = c(z) per z < ze e min minc: Coefficiente di topografia tK, z z: sono assegnati dalla Tab. 3.3.II della N.T.C. in funzione della CATEGORIA DI ESPOSIZIONEr 0, min DEL SITO dove sorge la costruzione. Dalla Tab.3.3.III viene definita la CLASSE DI RUGOSITA' DEL TERRENO → CLASSE B (aree urbane non di classe A, suburbane, industriali e

boschive ), quindi tenendo conto anche della zona edell'altitudine si individua la CATEGORIA DI ESPOSIZIONE come la IV, a cui appartengono i seguenti dati :

k = 0,22

r Direzionez = 0,3 m del vento0z = 8 mmin cp = (-0.4) + (0.0) = -0.4 cp = (-0.4) + (0.0) = -0.4A Az = 9,641 medificio maxConsiderando c = 1t cp = (-0.4) + (0.0) = -0.4cp = +0.8 + (0.0) = +0.8A Ac ( z ) = 1,634e minc ( z ) = 1,758e maxc ( z=8,7 ) = 1,690e3) Coefficiente di pressione (ex coefficiente di forma) :Per il calcolo del valore di tale coefficiente si fa riferimento alla Circolare N. 617/2009 poiché l'edificio ha unaclasse di importanza pari a 2 (quindi c = 1)u a∙ PER ELEMENTI ESTERNI SOPRAVENTO CON INCLINAZIONE ≥ 60°c = 0,8pe a∙ PER ELEMENTI ESTERNI SOPRAVENTO CON INCLINAZIONE 0 ≤ ≤ 20° E PER QUELLI SOTTOVENTO :c = -0,4pe∙ PER ELEMENTI INTERNI (COSTRUZIONE STAGNA)c = 0,0pi4) Coefficiente dinamico :c = 1 ( valido per costruzioni di tipologia ricorrente e capannoni industriali

)Pertanto : p = q ∙c ∙c ∙cr e p d2kN/mp ( z ) = 0,59571 min 2kN/mp ( z=8,7) = 0,6159 MAX PRESSIONE2 Tecnica delle Costruzioni | Capannone in acciaio - Relazione di calcolo 3Arcarecci di falda2kN/mp ( z=8,7) = -0,30792' 2kN/mp ( z ) = -0,3205 MAX DEPRESSIONE3 max 2kN/mp ( z=8,7) = -0,30794 2kN/mp ( z=8.7) = -0,30794' 2kN/mp ( z ) = -0,29785 min p3 p4'p2' p4'p2 p5p11.1.4.2) Pressione tangenziale del vento :Dalla Tab.C3.3.XIX si prende come coefficiente di attrito c = 0,04f(superficie molto scabra) , quindi si calcola la pressione tangenziale del vento con la seguente formula :p = q ∙c ∙cf r e f2kN/mp ( z ) = 0,029784f min 2kN/mp ( z=8,7) = 0,030794f 2kN/mp ( z ) = 0,032046f max pf (zmax)pf ( z=8.7)pf ( zmin)1.1.5)Azione della neve :Il carico provocato dalla neve sulle coperture sarà valutato mediante la seguente espressione :mq = q C Cs i sk E tq : Carico neve sulla coperturasm :Coefficiente di forma della copertura (par. 3.4.3 )i 2q :Valore

caratteristico di riferimento del carico neve al suolo (kN/m ) per un periodo di ritorno di 50 anni (par. 3.4.2) 4 Capannone in acciaio - Relazione di calcolo | Tecnica delle Costruzioni Arcarecci di falda C : Coefficiente di esposizione (par. 3.4.4) EC : Coefficiente termico (par. 3.4.5) Si ipotizza che il carico agisca in direzione verticale e lo si riferisce alla proiezione orizzontale della superficie della copertura. 1) Valore del carico neve al suolo: Secondo le N.T.C. Arezzo si trova in ZONA II per la quale si hanno i seguenti valori: - q = 1,00 KN/m per a ≤ 200 m - q = 0.85*[1 + (a/481)] KN/m per a > 200 m dove a (Arezzo) = 296 m > 200 m Quindi q = 1,172 kN/m^2 2) Coefficiente di esposizione: Il coefficiente di esposizione può essere utilizzato per modificare il valore del carico neve in funzione delle caratteristiche specifiche dell'area in cui sorge l'opera se non sono indicate classi particolari di topografia. Questo è: C = 1 3) Coefficiente termico:

termico: Il coefficiente termico può essere utilizzato per tenere conto della riduzione del carico neve a causa dello scioglimento della stessa per la perdita di calore della costruzione, in assenza di uno specifico studio è: C = 1t4) Coefficiente di forma: I valori per coperture ad una o due falde sono riportati nella Tab. 3.4.II in funzione dell'inclinazione della falda: a m per 0° ≤ ≤ 30° → 0,81 LE N.T.C. PER LA DETERMINAZIONE DEL CARICO NEVE IN COPERTURA PREVEDONO PERÒ' 2 POSSIBILI DISPOSIZIONI DI CARICO: m = ∙ Carico da neve depositata in assenza di vento (CASO 1) 0,81m = ∙ carico da neve depositata in presenza di vento (CASO 2 E 3) 0,42 CASO 1 CASO 2 CASO 3 Tecnica delle Costruzioni | Capannone in acciaio - Relazione di calcolo 5 Arcarecci di falda Considerando che la situazione di carico neve più gravosa si ha in assenza di vento, per il calcolo di q verrà assunto µ = 0.8 mq = q C Cs i sk E t2 2q = 0,938 937,5148KN/m

→

RIEPILOGO ANALISI DEI CARICHI:

• PESO PROPRIO ARCARECCI: 0,5 kN/m
• PESO PROPRIO MANTO DI COPERTURA: 0,11 kN/m
• PESO ACCIDENTALE: 0,5 kN/m
• AZIONE DEL VENTO PERPENDICOLARE (max pressione): 0,616 kN/m
• AZIONE DEL VENTO TANGENZIALE (max): 0,032 kN/m
• AZIONE DELLA NEVE: 0,938 kN/m

Geometria della capriata:

• Luce capriata: 21,5 m
• Distanza fra arcarecci: 2,69 m
• N. arcarecci: 10
• Inclinazione falda: 5° = 0,087266463 rad

N.schemi statici: 26

Arcarecci di falda:

Si realizzano due schemi statici in modo che i collegamenti tra gli arcarecci siano sfalzati in pianta e quindi non si andranno a creare delle linee di debolezza.

Area di influenza: 21,55,5 38,5

Linearizzazione dei carichi:

Tenendo conto della pendenza della falda e della distanza massima fra gli arcarecci in pianta si calcola la distanza massima degli arcarecci in falda per poi calcolare l'area di.

influenza più gravosaA = l Linfluenza dist max degli arcarecci in falda ∙ lunghezza longitudinalel =al = l /cos → 2,700 mdist max degli arcarecci in faldadist max degli arcarecci in falda dist max arcarecci in pianta∙ PESO PROPRIO ARCARECCI 0,500 kN/m∙ PESO PROPRIO MANTO DI COPERTURA 0,297 kN/m∙ PESO ACCIDENTALE 1,350 kN/m∙AZIONE DEL VENTO PERPENDICOLARE 1,663 kN/m∙AZIONE DEL VENTO TANGENZIALE (max) 0,087 kN/m∙AZIONE DELLA NEVE 2,532 kN/mA favore di sicurezza non vengono considerate né l'azione del vento perpendicolare alla copertura ,in quanto comporterebbe uno sgravio dei carichi agenti sugli arcarecci, né l'azione di trascinamentodel vento. Tecnica delle Costruzioni | Capannone in acciaio - Relazione di calcolo 7Arcarecci di falda1.4) Dimensionamento degli arcarecci di falda :Per il dimensionamento degli arcarecci come ipotesi semplificative verranno usati carichi agentiperpendicolarmente alla sezione e verranno trascurate le azioni

termiche.PER LE VERIFICHE VERRANNO USATE LE SEGUENTI COMBINAZIONI DI CARICO :

1. Combinazione fondamentale SLU ( STR ) :
• g g g g yG + G + Q + QG1 1 G2 2 Q1 K1 Q2 02 k2

dove :

• G : Peso proprio di tutti gli elementi strutturali
• 1G : Peso proprio di tutti gli elementi non strutturali
• 2Q : Valore caratteristico dell'azione variabile dominante corrispondente ad un frattile del 95%
• K1Q : Valore caratteristico dell'azione variabile che può agire contemporaneamente a quella dominante
• K2Dalle Tab. 2.6.I e 2.5.I vengono presi i seguenti coefficienti parziali per la prima combinazione :
• g = 1,3G1 peso proprio arcarecci
• g = 1,5G2 peso proprio manto di copertura
• g = 1,5Qi azioni variabili
• y = 00j coperture
• y = 0,50j neve a quota ≤ 1000 m