Eseguita insieme a Matteo Rinaldi.
La struttura rappresentata in pianta si sviluppa su due piani di 3,5 metri ciascuno. Dopo aver individuato la trave più sollecitata della configurazione procediamo con il dimensionamento.
Luce = interasse = 6 m
Area d'influenza = 36 mq
Il primo passo è individuare i carichi agenti sulla la struttura per poi combinarli come da normativa:
qs: carico strutturale maggiorato x 1,3
qp: carico permanente maggiorato x 1,5
qa: carico accidentale maggiorato x 1,5
ANALISI DEI CARICHI
- SOLAIO IN ACCIAIO
pavimento in ceramica: 40 Kg/m^2
sottofondo: 0,025 [m] x 1 [m] x 2000 [Kg/m^3] = 50 Kg/m^2
caldana: 0,04x1x2500=100 Kg/m^2
tavelloni: 0,06x1x800=48 Kg/m^2
IPE180: 19 Kg/m
qs: caldana + tavelloni + IPE : 1 KN/m^2 x 1 m +0,48 KN/m^2 x 1 m +
0,19 KN/m = 1,7 KN/m^2
qp: pavimento + sottofondo : 0,4 KN/m + 0,5 KN/m = 0,9 KN/m + 1,5 KN/m (incidenza impianti e tramezzi) = 2,4 KN/m^2
qa: 4 KN/m^2 (carico accidentale edificio commerciale aperto al pubblico)
peso totale solaio : 8 KN/m^2
- SOLAIO IN LEGNO
sezione travetto: 20x8 cm
calcolo travetti al m^2: 1m^2/0,625 (cm interasse)= 1,6
peso travetti: 0,2 x 0,08 x peso specifico abete 700kg/m^2 x 1,6 =0,18 kn/m^2
peso osb: (peso specifico osb 600kg/m^2 x 1m^2 x 0,03m)x2= 0,36 kN/m^2
peso isolante: 0,02 x 0,625 x 1x 1,6 x 30= 0,6 kN/m^2
peso massetto: 0,04x1600x1= 0,8 kN/m^2
peso parquet rovere:700 x 0,01= 0,07 kN/m^2
qs: travetti+OSB= 0,18 +0,36=0,54 kN/m^2
qp: isolante+massetto+parquet+incidenza tramezzi e impianti= 1,71 kN/m^2
qa: 4 KN/m^2 (carico accidentale edificio commerciale aperto al pubblico)
- SOLAIO IN CEMENTO ARMATO
sezione travetti:20x10 interasse:0,5m
peso intonaco: 18kN/m^3 x 0,01m x 1m x 1m= 0,18kN/m^2
travetti al m^2: 1m^2/0,5= 2
peso travetti: 25kN/m^3 x2 x 0,1x0,2x1=1kN/m^2
peso pignatte: 0,75 kN/m^2
peso soletta:0,8 kN/m^2
isolante:30x0,03x1x1=0,009 kN/m^2
massetto:16 kN/m^3 x 0,004= 0,64 kN/m^2
pavimentazione ceramica: 23 kN/m^2 x 0,02= 0,46 kN/m^2
qs: travetti+pignatte+soletta = 2,55 kN/m^2
qp: intonaco+massetto+isolante+ceramica+incidenza tramezzi e impianti=2,8
qa: 4 KN/m^2 (carico accidentale edificio commerciale aperto al pubblico)
PREDIMENSIONAMENTO TRAVI
Il sistema verrà considerato come una trave appoggiata.
- ACCIAIO
Dopo l'analisi e la combinazione dei carichi utilizzeremo lo strumento excell in cui inseriremo i dati, ovvero geometria della sezione, carichi, momento massimo (ql^2)/8 e i valori di normativa, in modo tale da ottenere il modulo di resistenza minimo,dato necessario per la scelta del profilato.
Pertanto abbiamo optato per una IPE 360 tramite il foglio di calcolo. Tornando su SAP abbiamo notato che il momento massimo generato risulta superiore a quello di progetto nel caso in cui il peso della trave viene considerato, mentre quando quest'ultimo non si include nel calcolo il momento massimo generato risulta inferiore a quello di progetto.
Quindi abbiamo scelto la IPE400.
- LEGNO
I dati ottenuti in seguito all'analisi dei carichi andranno inseriti in excell per ottenere il momento massimo. Ora andremo ad inserire altri dati di normativa, quali la resistenza caratteristica a flessione del legno prescelto, il coefficiente diminutivo dei valori di resistenza del materiale e il coefficiente parziale di sicurezza del legno, in modo tale da ottenere la tensione ammissibile.
I valori del momento massimo e della tensione ammissibile in relazione con la scelta arbitraria della misura della base della sezione ci forniranno il valore dell'altezza minima della trave. Tale valore andrà ingegnerizzato, cioè maggiorato, al fine di scegliere una trave standard. In questo caso abbiamo optato per una trave in abete 30x60.
Quindi procediamo inserendo i valori in SAP per verificare che la trave scelta sia oppurtuna.
- CEMENTO ARMATO
Per quanto riguarda il cemento armato andremo ad ottenere il valore del momento massimo agente sulla trave (ql^2)/8.
In seguito dovremo trovare le tensioni di progetto dell'acciaio e del calcestruzzo inserendo in tabella i rispettivi coefficienti di sicurezza, la tensione di snervamento dell'acciaio e la resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo.
Scegliendo arbitrariamente la base della sezione otterremo l'altezza minima della trave, anch'essa da ingegnerizzare. In questo caso abbiamo deciso di utilizzare una trave di sezione 25 x 50.
Inoltre lo strumento ci fornisce il peso proprio per metro lineare della trave appena generata, da andare ad aggiungere alpeso del solaio e quindi per verificare che la sezione sia opportuna. Ora andremo a controllare su SAP se il momento generato da solaio + trave rientri nel valore di progetto.
PREDIMENSIONAMENTO PILASTRI
Il promo passaggio consiste nel calcolare il valore dello sforzo normale agente in relazione ai carichi dei diversi solai.
- ACCIAIO
Per prima cosa dobbiamo ottenere l'area minima della sezione in base allo sforzo normale e alla tensione ammissibile. In seguito dovremo tenere conto dei fenomeni di instabilità.
Quindi andremo a studiare la snellezza ottenendo un valore di inerzia minimo in modo tale da scegliere il profilato da sagomario.
Tale scelta è verificata su SAP.
- LEGNO
Anche in questo caso vale lo stesso procedimento, quindi a partire dall'area minima andremo ad ottenere,tramite gli stessi passaggi, un raggio d'inerzia minimo che dovrà avere la sezione.
Solitamente per il legno si scelgono sezioni tendenzialmente quadrate.
Alla fine andremo a verificare su SAP.
- CEMENTO ARMATO
Anche qui vale lo stesso procedimento, quindi alla fine otterremo un raggio d'inerzia utile a scegliere le dimensioni del pilastro. Come nel legno solitamente vengono scelte sezioni tendenzialmente quadrate.
Inserendo i valori su SAP viene verificata la sezione scelta.
ANALISI DEL VENTO
Riportando su un telaio bidimensionale il carico del vento otteniamo dei valori di momento negli incastri che andremo a verificare in campo elastico. Prima il carico è stato applicato ortogonalmente al lato di 5 campate della struttura e successivamente a quello a due. Nel primo caso si genera un momento di 5 KNm, nel secondo caso di 7,2 KNm.
- ACCIAIO
La struttura viene verificata calcolando la tensione nella HEA160 impostando l'asse debole perpendicolare al carico del vento maggiore.
Area: 38 cm^2
xmax: 8 cm
Wy: 77 cm^3
sigma max: N/A + My/Wy= 184 mPa < fyd
- LEGNO
Anche nel legno si verifica l'asse d'inerzia debole ortogonale al carico di vento che causa il momento d'inerzia.
sezione 30x25 cm
Iy=39062cm^4
xmax=12,5cm
sigma max=5,7mPa < fy=11,2mPa
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