blog di Cristian Marzo

 

L'esercizio riguarda la progettazione di una trave principale per 3 tecnologie costruttive: il calcestruzzo armato, il legno e l'acciaio.

Quindi partendo da uno schema strutturale a telaio, bisogna individuare quali sono le aree d'influenza dei solai per ogni trave, e capire  quale di esse e' la piu' sollecitata. 
Ogni campo di solaio distrubuisce le proprie sollecitazioni per meta' interasse sulle travi laterali, dunque individuiamo quella che si carica di 2 campi di solai i quali abbiano anche i 2 interassi maggiori rispetto agli altri: tale viene definita da noi TRAVE PRINCIPALE, e sara' l'ogetto del nostro studio.

Dallo schema strutturale del solaio risulta che la trave maggiormente sollecitata e' quella nel tratto AB sull'allineamento 2, con a parita' di luce rispetto agli allineamenti 1,3 e 4, presenta l'interasse maggiore.

Dunque individuata la trave, indivuduata la sua area d'influenza si procende con l'analisi dei carichi, le sommatorie dei carichi strutturali portanti, strutturali non portanti e  accidentali, moltiplicate per dei fattori di sicurezza.

 

 

Tali dati verranno inserito nel foglio di calcolo office Excel, pre-impostato con le funzioni di calcolo del momento risultante, nel quale inseriamo la classe di resistenza del CLA utilizzata dal progettista (da me), la base della trave, ed altri coefficenti necessari ad ottenere l'output richiesto, cioe' l'altezza utile della trave.

Da come si evince, otteniamo un'altezza utile di 43,53 cm, alla quale dobbiamo prevedere un copriferro di h=5 cm, ma non collaborante, e arrotondare al primo multiplo di 5 superiore: risultato finale H=50 cm. Il procedimento del calcolo prevede dunque una verifica, cioe' bisogna capire se la trave e' verificata anche con il suo peso proprio, fuori calcolo fino a questo momento, poiche' avevamo l'incognita dell'altezza. Reiterando il calcolo notiamoche in realta' un altezza di 50cm non era piu' verificata.

 

 

L'esercizio dunque prevede la progettazione della stessa trave per la tecnologia del legno.

Dal pacchetto di solaio da me ipotizzato procedo con l'analisi dei carichi:

in questo caso l'altezza progettata nella prima fase viene verificata, anche se per pochi mm.

 

Dimensionamento trave con tecnologia costruttiva dell'acciaio:

 

dal pacchetto di solaio ipotizzato procedo con l'analisi dei carichi:

 

 

in questo caso ho ipotizzato una trave HE-B 280, la quale si dimostra soddisfare la verifica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'esercitazione e' impostata sulla progettazione di una ipotetica copertura reticolare.

Il desing è realizzato su Autocad 3d, il quale esportando il file .dxb viene letto facilmente da SAP2000. Nel caso di questa esercitazione ho comunque affrontato un esempio semplice, con copertura piana, ma l'utilizzo di cad3d comporta grandi vantaggi riguardo la gestione di forme molto piu' complesse.

 

Importato la struttura, per primo passo individuo quelli che sono i vincoli, ipotetici pilastri, individuandone 3. ( successivamente sperimento come la situazione e' radicalmente diversa inserendo una quarta cerniera esterna, migliorando nettamente le sollecitazioni interne alle aste).

quindi:

ASSIGNE -> JOINT -> RESTRAINTS e seleziono il simbolo della cerniera.

 

Passo immediatamente successivo e' assegnare a ogni nodo una cerniera interna, in modo da ottenere sollecitazioni interne solo del tipo assiali.

quindi:

ASSIGNE -> FRAME -> RELEASES/PARTIAL FIXITY  e spunto la voce Moment33

 

 

aA questo punto possiamo caricare la struttura, con forze puntuali individuati sui nodi, peri cui il passaggio è:

selezionare i punti da caricare, poi:

ASSIGNE -> JOINT LOADS -> FORCES

si aggiunge un caso di carico, cliccando sul + accanto a Load Pattern, e dopo averlo selezionato, inserire il valore della forza nel campo FORCE GLOBAL Z

in queto caso sono state inerite forze uguali verso il basso pari a -10 KN 

 

Noteremo che il software ci indica i carichi puntuali come un vettore direzionato verso l asse voluto e di intensita assegnata.

A questo punto dobbiamo assegnare alle aste una ipotetica sezione ed un materiale, scegliende fra quelle di defolt una sezione tubolare d'acciaio:

ASSIGNE -> FRAME -> FRAME SECTIONS 

Aggiungere una nuova sezione tubolare:

ADD NEW PROPERTIES -> PIPE

Assegnare un nome (asta) e un materiale (A992Fy50)

 

Importante e' conoscere quali sono le reazioni vincolari:

SHOW FORCES/STRESSES -> JOINTS otteniamo le reazioni vincolari ottenendo i valori da utilizzare par progettare i 3 pilastri.

 

Per la progettazione delle aste della struttura e' necessario capire quali sono i valori delle sollecitazioni interne assiali, poichè il dimensionamento delle aste e' definito esclusivamente dal valore di N se di compressione o tensione, in quanto avendo delle cerniere in ogni nodo e carichi puntuali su di esse, non abbiamo resistenza a momento.

su SHOW FORCES/STRESSES -> FRAMES otteniamo i grafici degli sforzi interni.

 

A questo punto possiamo analizzare il valore N per ogni asta singola cliccandoci su, oppure ottenere tutti i valori tabellati: 

DISPLAY -> SHOW TABLE.

 

E' immediato dal grafico che la struttura cosi' impostata e' gravemente sollecitata, con una distribuzione fortemente asimetrica. Provo a inserire solo un ulteriore cerniera esterna, cioe' pensare una struttura anziche' con 3 pilastri con 4. 

 

Risulta evidente  come l'intera struttura si comporta in maniera ottimale, individuando delle sollecitazioni di intensita' di gran lunga minori e una distribuzione piu' equa su tutte le aste.