blog di ilaria.maurelli

Passaggi per la progettazione di una travatura reticolare spaziale di un edificio adibito a biblioteca

• Progetto dell’edificio

Abbiamo progettato una Biblioteca di 5 piani caratterizzata da un primo piano di 1.008 mq e i successivi, sfalsati, di 864 mq tutti appesi alla grande travatura reticolare posta in copertura. La pianta è caratterizzata dalla presenza di quattro setti in calcestruzzo concentrati verso il centro e 24 tiranti posizionati con una distanza di 6m/multipli di 6. Il solaio che compone i vari piani è in acciaio ed ha uno spessore totale di 0,25 m. 

• Disegno della travatura reticolare

Dopo aver caratterizzato lo spazio abbiamo realizzato la travatura reticolare su autocad partendo dal centro dell'origine degli assi abbiamo disegnato i nostri 'cubi' reticolari di dimensioni 3x3x4m. ​

• Analisi dei carichi

Successivamente abbiamo calcolato il carico strutturale q_s = 1,9 kN/mq, il sovraccarico permanente q_p = 1,41 kN/mq  ed infine il sovraccarico accidentale q_a = 6 kN/mq, essendo questo un carico che dipende dalla funzione che ospita l'edificio abbiamo consultato la normativa, la biblioteca si inserisce nella categoria E.

Con questi tre dati siamo riuscite a calcolarci il valore delle combinazioni di carico agli stati limite:  q_u = carico allo stato limite ultimo e q_e = carico allo stato limite d'esercizio.

• Calcolo delle forze agenti sui nodi

Dopo aver individuato le combinazioni di carico abbiamo calcolato le forze agenti sui nodi individuando per ogni nodo la diversa area d'influenza moltiplicandola per il carico qu allo stato limite ultimo ed infine per il numero di piani in cui quel nodo si ripete.  

• Importazione del modello su SAP2000

Quindi, dopo aver raccolto analogicamente le informazioni utili per la modellazione abbiamo importato il file in .dxf su SAP2000. Avendo le aste due dimensioni, di 3 e 4 m, abbiamo creato due gruppi per facilitare l'associazione delle sezioni e rendere più preciso il calcolo.​

• Modellazione e caratterizzazione della travatura

A questo punto abbiamo assegnato il tipo di acciaio, S450. Per non assegnare una sezione di default abbiamo fatto un primo dimensionamento facendo riferimento alla normativa per cui lambda dev'essere minore o uguale a 200, sapendo che lambda = L₀/rho_min  e avendo il valore di L₀ ( perchè uguale alla lunghezza dell'asta) abbiamo calcolato il raggio d'inrezia minimo dividendo le aste verticali L₀ = 3m; da quelle orizzontali L₀ = 4m. 

Dopo aver assegnato i profilati ai due gruppi abbiamo assegnato i vincoli esterni in corrispondenza dei setti e i vincoli interni tramite i rilasci. 

• Inserimento dei carichi

Arrivati a questo step abbiamo definito il carico concentrato F verticale allo stato limite ultimo e assegnato ai singoli nodi, in base ai calcoli fatti relativi alle aree d'influenza, il carico corrispondente.

• "Run now" e esportazione della tabella excel 

Analisi del modello sottoposto alla forza F ed esportazione dei risultati dell'analisi sulla tabella excel per le verifiche di resistenza. 

• Dimensionamento aste tese

Analizzando i valori dello sforzo normale di trazione ricavati dal modello abbiamo 561 aste caratterizzate da valori che vanno da 0 a 3147,269 kN. Dopo aver individuato questi valori suddividiamo in 4 gruppi le nostre aste associando ad ogni gruppo un determinato profilo. 

• Dimensionamento aste compresse

Analizzando i valori dello sforzo normale di compressione ricavati dal modello abbiamo 536 aste caratterizzate da valori che vanno da 0 a 5702,2 kN. Dopo aver individuato questi valori suddividiamo in 4 gruppi le nostre aste associando ad ogni gruppo un determinato profilo. 

• Associazione delle nuove sezione al modello

Abbiamo scelto due profili caratteristici che fossero in grado di approssimare tutti i valori calcolati e li abbiamo assegnati ai due gruppi di aste: per le aste orizzontali il profilo 168,3x3,2 e per le aste verticali il profilo 273,0x6,3. 

• Calcolo del peso proprio 

Per il calcolo del peso proprio abbiamo analizzato il modello con il DAD. Successivamente abbiamo sommato le reazioni vincolari lungo z trovando così il valore del peso proprio pari a 1210,96 kN. Dopodichè abbiamo preso questo peso e diviso per il numero dei nodi, 38, in questo modo abbiamo approssimato come forza concentrata su tutti i nodi della travatura pari a 8,97 kN. 

• Combinazione di carico

Dopo aver creato la combinazione:  COMB1 = F + PP  e aver mandato l'analisi, ci concentriamo su un'asta compressa e osserviamo gli sforzi che otteniamo. Con la COMB1 abbiamo uno sforzo pari a 1182,21 kN, ora mandiamo nuovamente l'analisi con la forza F, osserviamo  nuovamente l'asta e segniamoci lo sforzo che abbiamo ottenuto pari a 1156,30 kN. Questo ci consente di fare una proporzione fra questi due valori calcolando l'incremento fra i due che è pari al 2,2%. 

• Verifica agli abbassamenti

Abbiamo ricalcolato tutte le forze agenti sui nodi agli SLE. Abbiamo fatto il calcolo del peso proprio e dopo aver rifatto l'analisi abbiamo osservato il valore dell'abbassamento. 

Per verificare l'abbassamento abbiamo imposto v (spostamento) < 1/200 della luce_max, quindi dopo aver calcolato l'abbassamento in corrispondenza dello sbalzo maggiore la verifica non è stata soddisfatta. A questo punto il prossimo passo che avremmo dovuto fare sarebbe stato quello di scegliere sul profilario delle sezione maggiori rispetto a quelle ottenute dal dimensionamento. 

Studentesse: Lucia Mariani - Ilaria Maurelli