SdC(b) (LM PA)

Definita una struttura reticolare 48x24 m, con modulo base 3x3x3 m, su cui poggiano 3 piani, l'ho modellata su SAP impostando vincoli, sezioni (circolare in acciaio S275, NTC2008) e carichi.
Prima ho eseguito un'analisi considerando solo il peso proprio della struttura, poi con i carichi (10 KN/mq * superficie * 3 piani + peso proprio) assegnati ai nodi rispetto alla loro area di spettanza.

I dati emersi dall'ultima analisi li ho esportati su Excel e suddivisi in 4 gruppi per ottimizzare le sezioni.
In questo modo ho trovato 4 valori a compressione (i massimi di ogni gruppo) e 4 a tensione.

Per le Aste compresse ho calcolato Amin, Imin e rhomin e cercato sul profilario la sezione che soddisfasse tutti e 3 i valori, successivamente ho verificato che non venisse superato il limite di snellezza 200 dato dalla normativa.

Per le Aste tese mi è bastato calcolare le Amin.

In allegato tutti i passaggi e alcune considerazioni.
 

Si è scelto di progettare una travatura reticolare di modulo 3m x 3m (in pianta) con una ripetizione di 9 moduli sia longitudinalmente che latitudinalmente. Il solaio riporta quindi un dimensionamento tridimensionale di 27m x 27m x 3m (x,y,z) con vincoli posti internamente ad una distanza dal bordo di 3m x 3m i quali creano una luce massima di 21 m. Si è ipotizzato che il solaio abbia il compito di reggere 4 piani dal peso di 10kN/mq per piano. La struttura avrà quindi l’obiettivo finale di riuscire a reggere un carico pari a 29 160 kN.

Tramite SAP 2000 si è proceduto attraverso il ridisegno degli elementi che componevano tale struttura per poi determinare una prima sezione dell'elemento in acciaio che ha permesso di analizzare le sollecitazioni e le deformazioni della reticolare, prima solo sottoposta al peso proprio e successivamente sottoposta ai carichi dei piani superiori.

Dopo aver evidenziato i diagrammi delle sollecitazioni abbiamo estratto da sap una tabella riportante la sollecitazione influente su ogni singola asta. Questo ci ha permesso di ordinarle e suddividerle in 8 macro classi (ogni 105 elementi) e suddividerle a loro volta in 4 classi (per trazione e compressione) così da poter scegliere 8 aste di cui studiare le dimensioni del profilato (e poi sceglierle su un apposito profilario) che sarebbero risultate funzionali per tutte le restanti aste.

In fine si è provato a ridurre i valori delle sollecitazioni prima aggiungendo ulteriori due vincolo e in un secondo momento alzando di 1metro la reticolare.
Dalla prima prova è risultata una riduzione delle sollecitazione di circa il 30% mentre nella seconda del 12.5%.

In allegato è presente un pdf esplicativo dell'esercitazione.

Progetto di una trave reticolare spaziale in acciaio atta a coprire un'aula quadrata di lato 27,00 m e sostenere quattro piani sovrastanti

In questa prima esercitazione (allegata al post) abbiamo dimensionato una trave reticolare tridimensionale effettuando dapprima un'ipotesi progettuale, per poi andare a ridisegnare la struttura ipotizzata mediante il programma SAP2000 così da poter effettuare delle analisi su di essa, traendo informazioni relative agli sforzi assiali agenti sulle singole aste e al mondo in cui questa si deforma.

Mediante i dati ricavati dalla progettazione virtuale della reticolare abbiamo potuto effettuare dei calcoli per il dimensionamento degli elementi, suddividendoli in tesi e compressi e distribuendoli in più classi (4 a trazione e 4 a compressione) così da avere in totale 8 aste di cui determinare il profilo (la maggiore per ogni classe in termini di sforzo assiale), così da ottimizzare le sezioni e ridurre l'impiego di acciaio (abbiamo fatto riferimento al profilario di Fondazione Promozione Acciaio).

Una volta effettuato il dimensionamento attraverso un foglio excel, abbiamo provato a formulare delle ipotesi per cambiare la reticolare in modo tale da ridurre i valori degli sforzi assiali sulle aste (e di conseguenza anche i profili a esse attribuibili), e capire come/quanto le sollecitazioni possano cambiare al variare delle scelte strutturali sul medesimo progetto. 

Dati relativi alla struttura e ai carichi sovrastanti la reticolare:

Immagini della trave reticolare spaziale progettata su SAP2000, alla relativa consigurazione deformata e ai diagrammi degli sforzi assiali sulle aste della struttura:

Tabelle relative ai dimensionamenti delle aste in trazione:

Tabelle relative ai dimensionamenti delle aste in compressione: