ES03_TELAIO_Manciocchi-Peperoni

Per l'esercitazione sul telaio abbiamo pensato di modellare uno dei due corpi di fabbrica inseriti all'interno del laboratorio di progettazione, cercando quindi di ottenere alcuni spunti utili sia alla scelta del materiale che ad un primo dimensionamento dei singoli elementi.

Il primo step è stato dunque quello di creare attraverso la griglia di Sap la pianta strutturale del nostro corpo di fabbrica. 

Prima dell'inserimento dei frames vado a definire il materiale, in un primo momento il calcestruzzo ordinario con classe di resistenza c28/35 e successivamente le mie sezioni,facilitandomene l'inserimento. Si definiscono quindi due sezioni per le travi, una per la principale di misura 80x40cm (sapendo che le campate di luce maggiore raggiungono gli 8,40m) e una seconda per le travature secondarie o cordoli di 40x40cm. 

Discorso diverso per i pilastri, in quanto se per le travi il carico complessivo è lo stesso in tutti i piani (a meno di variazioni geometriche, di destinazione d'uso ecc..) per i pilastri invece vanno distinti sia in base alla loro area di influenza che per i diversi piani. Infatti i pilastri alla base dell'edificio saranno quelli più sollecitati.

Definiamo quindi i pilastri in 3 categorie suddividendole per ogni singolo piano:

1) pilastri perimetrali; 2)pilastri angolari; 3) pilastri centrali

Per semplicità visiva è stato assegnato ad ogni singola sezione un colore di riferimento. 

Per la modellazione delle travi principali è ovviamente necessario seguire lo schema di orditura dei solai riportato nella prima immagine.

Dopo aver modellato travi e pilastri vado ad inserire anche i setti portanti in calcestruzzo armato che definiscono i 3 blocchi scala antincendio presenti all'interno del progetto (draw poly area). 

Una volta create le aree che definiscono i setti murari portanti, li vado a dividere utilizzando il comando Edit>Edit areas>Divide Areas

Divido l'area in quadratini di 0,5 m

Una volta modellato il mio piano di riferimento vado a vincolare pilastri e setti assegnando loro degli incastri.

Una volta assegnati i vincoli vado a definire i carichi Qs, Qa, Qp combinandoli allo SLU. 

Una volta creati i carichi e creata la combinazione allo SLU vado ad assegnare i carichi alle travature principali prestando attenzione alle porzioni di solaio portate. Per lo svolgimento dell'esercitazione si assegnano i seguenti valori: Qs=2 KN/m; Qp=3 KN/m; Qa=5 KN/m 

una volta inseriti tutti e tre i carichi per ogni singola travatura principale otteremo la situazione illustrata nell'immagine in basso (NB. sap ci fa visualizzare solamente l'ultimo carico assegnato, ma è possibile cliccando sul frame con il tasto destro visualizzare che tutti e tre i carichi siano stati assegnati).

Una volta controllata la corretta distribuzione dei carichi posso andare a realizzare i piani superiori attraverso il comando replicate (ctrl+R), grazie al quale posso andare a copiare ogni mio elemento senza perdere l'assegnazione dei carichi.

Attraverso questo comando possiamo dunque generare tutti piani successivi inserendo l'offset lungo l'asse z e specifando il numero di volte che si intende copiare gli elementi. 

Una volta modellato l'intero edificio va assegnata la condizione di impalcato rigido. Per fare questo andiamo a creare prima un diaphrgram attraverso il comando Define>Define coinstraints e lo andiamo ad assegnare ad ogni punto appartenente all'impalcato (escludenso se possibile le travi e necessariamente gli elementi verticali). Spuntando la casella in basso sap andrà a generare autonomamente dei diaphrgram per ogni sinogolo piano.

Una volta fatto questo non mi resta che andare ad assegnare le sezioni dei pilastri ad ogni singolo piano e poi avviare la prima analisi. 

Una volta terminata l'analisi andiamo ad esportare le tabelle con i frames output,per la nostra combinazione di carico(SLU), divisi per categoria per facilitarci il lavoro nel dimensionamento e nella verifica.  

Esportando la tabella per le travature principali e ordinandola possiamo vedere come il valore max di M3 sia di circa 921 KNm

Vado quindi a verificare che la mia sezione di 80x40 cm sia abbastanza resistente

Come possiamo notare la verifica non risulta essere soddisfatta in quanto per resistere a quello sforzo flessionale la mia trave in calcestruzzo armato dovrebbe avere un altezza di 99cm (1m). Per cui vado a modificare la mia sezione su Sap, trasformandola in una sezione 100x40 cm. Una volta modificata posso avviare un ulteriore analisi sperando che l'aumento del peso proprio non faccia aumentare di troppo il valore di M3.

Estraggo nuovamente la cartella:

Il Momento flettente massimo è ora di circa 1016 KNm, per cui vado a verificare come in precedenza la mia sezione:

Anche in questo caso la verifica non risulta essere soddisfatta in quanto l'altezza  richiesta è di circa 1,05 m. Per cui ancora una volta andrò a rimodificare la mia sezione, scegliendone una di dimensioni pari a 115x40cm e ripetendo lo stesso procedimento:

Valore di M3 max è di circa 1201 KNm

Questa volta la sezione risulta essere verificata. 

Ma dovendo dunque avere all'interno del fabbricato delle travi decisamente troppo alte proviamo a svolgere gli stessi passaggi cambiando il materiale e passando all'acciaio. 

Andiamo dunque a definire il materiale, optando per un acciaio ordinario S275, e a definire le mie sezioni--> Ipe600 per le travature principali. 

una volta assegnata la nuova sezione alle travi possiamo avviare nuovamente una nuova analisi e ripetere i passaggi precedenti.

M3 max 775 KNm 

Come possiamo notare a fronte di una travatura di 1,15 m in calcestruzzo armato a parità di carico e di luci possiamo utilizzare l'acciaio con il quale possiamo utilizzando un Ipe 600 andare a diminuire l'ingombro generale della struttura all'interno degli ambienti (interpiano 3,5 m).

come ultimo passaggio possiamo fare un ulteriore verifica per capire se la distribuzione delle rigidezze sia omogenea. (NB si tratta di un approssimazione poichè manca totalmente la presenza del volume sospeso presente nel progetto)

Per poter fare ciò andiamo a posizionare un punto che coincida più o meno con il centro delle masse dell'edificio (metodo grafico --> qualitativo e non preciso al 100%)

Divido quindi l'edificio in due rettangoli tracciandone le diagonali. Il baricentro si troverà sicuramente sulla retta che congiunge i due punti dove si intersecano le diagonali, e si troverà leggermente più spostato sulla parte superiore (NB per semplicità è stato posizionato al centro).

Andiamo quindi a definire due carichi concentrati Fx, Fy di modulo pari 1000 KN e li applichiamo sul nostro centro.

Andiamo poi ad assegnare anche in questo caso la condizione di impalcato rigido e lo facciamo per ogni piano.

Assegnate le condizioni elencate possiamo avviare una nuova analisi e osservare sul piano xy se il nostro edificio trasla (distribuzione omogenea) o ruota (distribuzione non omogena)

Come possiamo notare si avverte solamente una piccola rotazione, quasi impercettibile, dovuta all'azione di Fy, mentre su Fx risulta essere ancor meno percettibile, per cui a fronte di analisi più accurate la distribuzione delle rigidezze appare per lo più omogenea. 

Manciocchi Flavia, Peperoni Romano Marco