Es1_reticolare3D

Salve a Tutti.
Mostrero qui come ho sviluppato l'esercitazione di studio di una trave reticolare spaziale. 

Innanzitutto, ho deciso di prendere un caso di studio reale per rendere l'esercitazione più affine a ciò che normalmente si dovrebbe fare. Ho voluto studiare una trave reticolare di copertura per un progetto di un centro congressi che ho realizzato il secondo anno. 
Caratteristica principale è la grande luce da coprire nell'atrio principale, con i pochi appoggi della copertura [situati soprattutto nella zona Nord-Est dell'edificio]. Qua sotto è riportata la planimetria dell'ultimo piano con evidenziati in rosso gli appoggi della copertura. 

Per la definizione della copertura ho deciso di utilizzare un modulo in pianta di 1,5x1,5- dunque abbastanza gestibile per far coincidere pilastro-cerniera- con altezza dei triangoli della copertura 2 metri.

Passaggio successivo, su Sap2000, è stata la definizione della griglia di base su cui andare a lavorare. il Risultato ottenuto è stato il seguente.  Una grigia di 42 x 35 moduli.  Ho poi iniziato a costruire un primo filare della trave di copertura, per poi copiarla tramite offset per tutta la griglia originaria. 

Come visibile, un lato della copertura è obliquo, ho quindi provveduto a creare delle terminazioni che seguissero il movimento obliquo della copertura, non utilizzando Frames di lunghezza maggiore a 3 metri [ragionevole lunghezza, a mio parere.]

Avendo tutti i Frames, passaggio successivo è stata la definizione delle cerniere:  selezioniamo tutti i frames del nostro modello e seguendo il percorso  

Assign>Frame>Releases/Partial Fixity

andiamo a definire che tutt i giunti delle aste sono delle Cerniere che non trasmettono il Momento [Caratteristica fondamentale in una Reticolare]. Nella finestra che si aprirà andremo a Spuntare Momento 3-3.

Ho cosi ottenuto questo immagine. 

Successivamente ho definito la tipologia della Sezione della copertura. Selezionando, 

Assign>Frame> Frame Section.

Qui ho impostato la tipologia in Acciaio con sezione Circolare da 15cm, e verrà poi mostrato sul display. 

Successivamente ho definito il terzo parametro fondamentale per lo studio della copertura e del suo funzionamento: GLI APPOGGI/CERNIERE.

Selezionando i punti necessari, 

Assign>JOINTS>JOINTS  RESTRAINTS.

Ho deciso di utilizzare solo Cerniere, che rappresentano l'appoggio sui pilastri in cemento armato. 

Selezionando i JOINTS interessati, abbiamo cosi ottenuto questa schermata. In verde sono evidenziati le Cerniere. 

Ultimo Parametro da inserire è poi il CARICO agente sulle forze.

Selezionando TUTTI i nodi sulla parte verticale della copertura, 

Assign>joint Loads>Forces 

Ho qua impostato il Carico PUNTUALE, ipotizzando un carico per la copertura di 4KN. Inserire la forza sull'asse Z in valore negativo poichè Sap non considera la forza di Gravità. [Essendo non calpestabile e ricoperto con lastre di ALUKOBOND  non dovrebbe pesare eccessivamente].

Definite quindi le Forze, I vincoli, La tipologia di Sezione, Possiamo avviare l'Analisi Criccando su RUN nella TOOLBAR, ed evidenziando la Forza da calcolare nella seguente schermata.

Dopo una analisi di qualche minuto, il primo risultato è la deformata.

L'immagine apparsa sullo schermo ben mostra un serio problema di deformazione della copertura.

Coprendo infatti una luce di circa 40 metri senza un appoggio, essa tende a deformarsi in maniera preoccupante utilizzando una reticolare con modulo in pianta di 1.5m x 1,5m. 

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IN grigio è mostrata la Indeformata. si noti inoltre come questo problema sia presente maggiormente nella zona centrale e in alto a destra, proprio le zone senza appoggi. 
Mi sorge spontaneo chiedere: Per migliorare la copertura senza intorduzione di ulteriori pilastri [cosi come era stato richiesto in fase progettuale], sarebbe migliore aumentare il modulo della reticolare, allungando i Frames, o no? Sicuramente l'altezza di 2 metri, alla luce dei dati, sembra inopportuna: forse un 3metri.

Oppure, ingrandendo la sezione FRAME SECTION, potremmo migliorare il risultato? [Magari un 20 cm di diametro anzichè 15.]

Spero di poter indagare in futuro questo aspetto, avendo migliore confidenza con il sistema di una reticolare spaziale.

Ritornando a Sap2000, ho provveduto poi all'analisi delle Forze assiali. Selezionando

Show Forces>Frames, spuntanto ASSIAL FORCES

avremo il diagramma della Forza Normale. 

Cliccando invece su

Show Forces> Frames e spuntando MOMENT 3.3

avremo il diagramma del momento, in questa siuazione zero poichè in una rave reticolare il momento è zero [ricordiamo che precendetemente avevamo fissato come dato che la crniera non trasmettesse il momento.

cliccando poi sull'icona nella toolbar

Show Forces>Joints

verranno mostrate le reazioni vincolari degli appoggi. 

Ritengo questo studio affrontato, come primo approccio generale, utile per intervenire nella definizione di importanti elementi quali altezza copertura- il suo sistema andrà infatti a modificare l'assetto interno dell'ambiente- e sezione dei pilastri diversamente sollecitati. 

Purtoppo Excel non riesce ad essere compatibile con Sap2000. Ma appena possibile esporterò i dati per controllare le sollecitazioni degli appoggi, dove alcuni risulteranno, per necessità, più sollecitati > un ingrandimento della loro sezione sarà allora necessario. 

Un saluto, 
Lorenzo.