Esercitazione 2_Travatura reticolare 3D

Con la seconda esercitazione si inizia a usare il programma SAP2000 costruendo una travatura reticolare tridimensionale, nel mio caso cubica, in acciaio a sezione quadrata. 

Le aste risultano sollecitate a sforzo normale, sia di trazione che di compressione, mentre sono assenti sollecitazioni di taglio, flessione e torsione. 

Dal programma quindi apro un New model, imposto l'unità di misura KN, m, C e scelgo come spazio di lavoro Grid Only.

Ho impostato la maglia strutturale cubica di lato 4,00 m; volendo avere 4 cubi lungo l'asse Y e 2 cubi lungo l'asse X, e un'altezza 1 lungo Z devo impostare una griglia X=3 Y=5 Z=2.

Con il comando Frame draw disegno il modulo base e controvento l'intera struttura. Per controllare se ci siano duplicati o se qualche linea non sia stata collegata in modo corretto a un nodo vado su Edit>Edit points>Merge duplicate e su Edit>Edit points>Merge joints.

Selezione i quattro appoggi laterali della struttura e gli assegno il vincolo cerniera andando su Assign>Joint>Restraints e selezionando il carrello.

Ora sblocco i vari nodi da sforzo flessionale selezionando tutta la struttura e andando su Assign>Frame>Release partial fixity.

Per questa struttura ho deciso di utilizzare dei profilati a sezione quadrata di acciaio quindi devo assegnarli alla struttura selezionandola e andando su Assign>Frame>Frame sections>Add new property>Tube. Imposto i dati in modo che i lati siano uguali.

Imposto un nuovo schema dei carichi andando su Define>Load pattern e inserisco un nuovo parametro F con un Self Weight Multiplier uguale a 0.

Seleziono adesso i nodi superiori dove vado ad aggiungere i carichi che gravano sulla struttura, poi vado su Assign>Joint Loads>Forces e aggiungo una forza lungo l'asse Z di -150 KN poichè diretta verso il basso.

Faccio partire l'analisi lineare statica cliccando su Run analysis e lasciando solamente la forza F come oggetto di indagine (gli altri dati devono essere impostati su Do not run), e ottengo infine la mia struttura deformata e il diagramma dei carichi normali, tutto attivabile tramite i tasti con il disegno dei telai in alto nella barra degli strumenti.

Cliccando su Display>Show tables posso controllare i vari dati dell'analisi spuntando Analysis Results e selezionando come dati a destra nella finestra il valore F. Andiamo sulla tabella Element Forces - Frames ed esportiamola in un file Excel per ottenere i dati utile per il dimensionamento delle aste.

Provvedo ad eliminare i dati ripetuti andando nel menù Dati>Rimuovi duplicati, ordino i miei sforzi dal più piccolo al più grande e li sposto conseguentemente nelle tabelle excel preimpostate per trazione e compressione.

TRAZIONE

Per prima cosa incollo gli sforzi nella prima colonna.

Come acciaio scelgo un S 235 JR H della ditta SICAM con un valore di tensione di snervamento di 235 MPa.

Ottenute le aree minime attraverso il valore dello sforzo e della tensione di progetto, provvedo a ingegnerizzarle attraverso il controllo della tabella dei profilati.

Ottengo 5 profili diversi che non differiscono talvolta in dimensione quanto nello spessore, poichè la ditta presenta una moltitudine di soluzioni diverse per una stessa grandezza di sezione.

COMPRESSIONE

Incolliamo ancora una volta i valori di compressione negativi.

Per la luce sono andato sul modello di SAP e cliccando su View>Set Display Options e spuntando in Frames/Cables/Tendons Labels ho potuto vedere i numeri delle aste così da poter distinguare tra aste dritte (4,00 m) e aste diagonali (5,65 m). Come acciaio ho sempre lo stesso.

Ottengo ora una serie di parametri minimi del profilo ossia l'area minima, il momento di inerzia minimo e il raggio di inerzia minimo. Sempre attraverso il profilario faccio in modo di ingegnerizzare tutte le aste in modo tale che tutti questi tre dati siano sempre superiori a quelli minimi.

Alla fine ho solamente tre profilati diversi. L'attenzione cade sui primi 2 carichi in cui l'area minima ha svolto un ruolo fondamentale nella decisione del profilo mentre per gli altri due il ruolo fondamentale è stato quello del raggio di inerzia.