Esercitazione 5 - Patryk Rynkowski, Luca Santilli

Laboratorio di Progettazione Strutturale 1M – Prof. Ginevra Salerno

Esercitazione 5: Dimensionamento di un graticcio di travi inflesse

Studenti: Patryk Rynkowski, Luca Santilli

L’obiettivo di questa esercitazione è quello di dimensionare, partendo da una piastra, un graticcio di travi inflesse estrapolato dal caso di studio del nostro progetto.

Iniziamo con il disegno su Autocad della piastra di dimensioni 38x12. Questa sarà costituita in cls C50/60. I pilastri rettangolari al di sotto della piastra avranno una dimensione di 1,2x0,6, mentre il pilastro circolare in prossimità dell’angolo un diametro di 0,8.

Pianta:

Ora passiamo su SAP2000 e ridisegniamo la nostra struttura.

Qui cambiamo immediatamente l’asse locale di alcuni pilastri perché si ottenga l’inerzia maggiore verso la direzione dello sviluppo del graticcio. (Assign-Frame-Load Axes à ruotiamo di 90°)

Procediamo con l’assegnazione di un vincolo esterno, in questo caso l’incastro.

Dato che la piastra è un elemento pieno, il suo coefficiente di Poisson è diverso da 0. Si utilizza quindi una piastra per avere una simulazione del graticcio. Con quest’ultimo infatti si hanno dei vuoti dove la deformazione non dà effetti secondari.

Il coefficiente di Poisson ci dice che lo sforzo normale sulla faccia di un materiale produce deformazioni primarie nella direzione dello sforzo normale, una deformazione secondaria invece nella direzione perpendicolare, di segno opposto (deformazione laterale).

Definiamo quindi il materiale per la piastra cambiando il coefficiente di Poisson, ponendolo uguale a 0, per simulare il comportamento di un sistema discreto. In questo modo si annullano gli effetti delle deformazioni nelle altre direzioni del materiale.

A questo punto definiamo la sezione della piastra (Shell section data).

Ora definiamo il Load Pattern per assegnare dei carichi puntuali sui nodi, ponendo il moltiplicatore di Peso Proprio (Self Weight Multiplier) uguale a 1.

Procediamo nel disegno della struttura costruendo l’area (Draw Poly Area).

Discretizziamo successivamente l’area appena creata in moduli 0,4x04. (Divide select areas)

Suddividiamo i nodi per angolari, perimetrali e centrali.

Applichiamo i carichi:

Area 456m²

Qu = 12 kN/m²

Numero piani: 3      Q Piano 5472 kN/m²

Q Piano * 3 = 16416 kN/m²

Calcoliamo le aree d’influenza

Q angolo = ¼ q

Q perimetrale = ½ q

Q centrale = 1 q

Numero nodi totale = 2976

Centrali (2726) q      Perimetrali (246) q/2     Angolari (4) q/4

Totale = 3100 Nodi

16416/3100 è 5,29 kN su ogni nodo

N centrali = 5,29 kN

N perimetrali = 2,64 kN

N angolari = 1,32 kN

Ora assegniamo F sui nodi

Perimetrali:

Angolari:

Centrali:

Si passa ad avviare l’analisi.

Momento M11

Momento M22

M Max = 2419,48 kN m

A questo punto visualizziamo le tabelle su Excel per i risultati del dimensionamento.

B=100cm   hu = 63cm  H = 68cm    VERIFICATA

Dato che i pilastri non sono posizionati lungo il perimetro della struttura, non c’è stato bisogno di allargare la trave di bordo.

Inerzia della piastra:

bh³/12 = 0,833     Ix = bh³/12

Inerzia di un passo da 2 mt

Ix = 2/12 --> 0,16m⁴

H = ³√Ix-12/b --> ³√0,16-12/0,4 --> ³√4,8 à 1,69

Width = b=0,4m

Depth = h = 1,70m

Ora definiamo la sezione delle travi del graticcio.

Ora dobbiamo assegnare il nodo rigido al graticcio e quindi interrompere la trave nell’intersezione.

(Divide selected frames)

Definiamo un nuovo Load Pattern Q

Q Tot = 16416 kN/m²

N nodi centrali = 90   q --> 90

N nodi perimetrali = 46   q/2 --> 23

N nodi angolari = 4   q/4 --> 1

N nodi tot = 114

16416 kn/m² / 114  --> carico concentrato sui nodi = 144 kN

144 kN  --> nodi centrali

72 kN --> nodi perimetrali

36 kN --> nodi angolari

Visualizziamo tutte le forze

Avviamo nuovamente l’analisi e visualizziamo la verifica ad abbassamento:

Δz = 0,0099m --> 9,9mm                Verificato   0,009 < 1/200l 

M33 Max graticcio 3450 kN/m sulle travi (FRAME 92) verificata

M33 Max pilastri 1074 kN/m (FRAME 8) verificata

Sforzo normale sui pilastri:

Momento torcente sulla trave di bordo

Mτ = 96,54 kN/m --> 96,54*10⁶ N*mm

Τ = ἀ*Mτ/b*a²

ἀ = 3+1,8*(0,4/2) = 3,36

ἀ = 400m   ß = 200m

τ = 3,36*96,54*10⁶ / 2000*400² = 1,01 N/mm² = 1,01 Mpa < 8 Mpa   VERIFICATA A TORSIONE

 

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