ESERCITAZIONE II – Progetto di una travatura reticolare

Inviato da Brooke Ann Sher... il Lun, 20/12/2021 - 21:14

Studenti: Jacopo Sforza, Brooke Sison, Andrea Spinaci

L’obiettivo dell’esercitazione è il progetto e il dimensionamento di una travatura reticolare 3D. La scelta di questa soluzione strutturale permette di avere ampie zone libere. Si è ipotizzata una struttura di 18m x 35m, con una parte irregolare (avente moduli 2,5m x 3m x 3m e una parte regolare composta da moduli di dimensioni 3m x 3m x 3m).

Definito l’impianto, è stato ridisegnato all’interno dell software SAP2000 partendo dalla costruzione di un modulo di 3 m x 3m x 3m lungo i tre assi X, Y, Z. All’interno del modulo di base abbiamo assegnato i diversi frame strutturali: aste verticali, orizzontali e diagonali con un profilo tubolare di D323,9 x 7,1 mm. Come materiale è stato scelto l’acciaio S355.

Per completare la parte regolare della struttura è stato utilizzato il comando replicate ctrl+r, mentre la parte irregolare è stata costruita attraverso il comando punto (offset lungo gli assi x,y,z) e la costruzione delle singole aste. Ogni frame è stato assegnato al relativo gruppo (con le diverse proprietà): aste e diagonali triangolari, aste e diagonali irregolari.

Successivamente sono stati attribuiti i vincoli. Visto che le aste di una struttura reticolare sono tra loro incernierate, è stato definito il vincolo di cerniera tra tutte le aste attraverso il comando assign > frame > release/partial fixities. Inoltre sono stati definiti i vincoli cerniera nei punti in cui sono state progettate le strutture verticali definite dai pilastri e setti attraverso il comando assign > joint restraint > vincolo cerniera.

Per la definizione dei carichi viene individuato il peso del solaio al mq utilizzato nella precedente esercitazione pari a 13,872 KN/mq con un numero di piani pari a 3. Il peso del solaio che la struttura reticolare dovrà sostenere sarà pari a 13,872 KN/mq x 3 = 41,616 KN/mq. Per quanto riguarda il peso proprio della struttura reticolare è stato calcolato attraverso sap2000 sommando i diversi contributi F3 delle reazioni vincolari attraverso il comando run analisys > modal > run now – tabella Joint Reactions.

Valore del peso proprio: 1446,03 KN/mq
Area = (18 x 30) + (5 x 18/2) = 540 + 45 = 585 mq
F = (13,872 x 585) x (n=3)= 24.345,36 KN
Ftot = 25.791,39 KN

Successivamente abbiamo individuato il numero di nodi:

Nc= 52; Np= 30; Na= 4

Ftot= 52F + 30/2F + 4 F/4
Fnodo= 25.791,39 KN /68= 379,28 KN

Fc= 379,28 KN; Fp= 189,64 KN; Fa= 94,82 KN

In seguito è stata fatta l'analisi su Sap2000 verificando i punti di abbassamento massimo Vmax:

Nodo 145: L= 8,37 /250 = 0,033 Vmax = 0,016 La verifica di abbassamento nel nodo con Vmax viene rispettata.

DIVISIONE DELLE SEZIONI

Abbiamo diviso la struttura in tre gruppi:

- Struttura regolare

- Struttura aste irregolari

- Struttura diagonali irregolari

Per ogni singolo gruppo è stato esportato su Excel: Frame Section Assignment e Element forces frames. Per la Tabella Element forces Frame abbiamo assegnato gruppi di sezioni a seconda dello sforzo di trazione e di compressione.

Successivamente è stata utilizzata la Tabella Acciaio Aste Reticolare per il dimensionamento degli elementi, utilizzando la sollecitazione massima per ogni sezione.

Dopodiché sono state assegnate le sezioni sulla tabella Frame Section Assignment.

Nel momento di assegnazione delle sezioni su SAP2000, per la parte della struttura regolare, per ogni gruppo di aste e diagonali, abbiamo scelto le sezioni aventi l'area maggiore tra le aste e le diagonali più sollecitate.
Successivamente al dimensionamento, nella verifica è stata considerata la sezione maggiore tra il gruppo di aste e diagonali.

Per la parte della struttura ad aste regolari i frame sono dalla SEZ. A a SEZ. I , per la parte delle aste irregolare dalla SEZ. L a SEZ. O. mentre per le diagonali dalla SEZ. P alla SEZ. T. Infine per ogni gruppo è stata importata la Tabella Excel per definire le varie sezioni su Sap2000.

Dopo aver assegnato le nuove sezioni, è stato ricalcolato il Peso Proprio della Struttura reticolare attraverso la somma delle Reazioni Vincolari.

Nuovo valore del peso proprio della struttura reticolare: 342,04 KN/mq

Ftot= 52F + 30/2 F+ 4/4F

Ftot = 24.345,36 + 342,04 = 24.687,4 KN
Fnodo= 24.687,4/68= 363,05 KN
Fc= 363,05 KN; Fp= 181,53 KN; Fa= 90,76 KN

Per quanto riguarda l'abbassamento viene fatta di nuovo l’analisi con l'esportazione su Excel delle tabelle Frame Section Assignment e Element forces frames e viene controllato che le nuove sezioni siano verificate.

TABELLA CON VERIFICA GRUPPO STRUTTURA NON REGOLARE ASTE (COMPRESSIONE E TRAZIONE)