Domenico Leone Adriano Castagnone

CALCOLO PRATICO STRUTTURE IN ACCIAIO SECONDO NTC E EC3 Parte 1 – Il materiale acciaio

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© S.T.A. DATA srl – C.so Raffaello, 12 – 10126 Torino 011 6699345 fax 011 6699375 – 800 236 245 Il materiale può essere riprodotto dietro richiesta scritta agli Autori i quali si riservano di concedere il relativo diritto. I marchi sono registrati dai legittimi proprietari. www.stadata.com - email: castagnone@stadata.com

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Indice

INTRODUZIONE......................................................................................5 IL MATERIALE ACCIAIO ...........................................................................6 COMPOSIZIONE CHIMICA ........................................................................6

RESISTENZA MECCANICA .....................................................................6 PRODOTTI PRINCIPALI .........................................................................7

SISTEMI DI DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI ................................................8 NORME DI RIFERIMENTO ......................................................................8

UNI EN 10025 ..................................................................................8 UNI EN 10027 ..................................................................................8 UNI EN 10027 ..................................................................................8 UNI EN 10027-parte 1: Designazione alfanumerica ................................8 UNI EN 10027-parte 2: Designazione numerica .....................................9

DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI STRUTTURALI ..........................................9 RESISTENZA DELL’ACCIAIO STRUTTURALE IN FUNZIONE DELLO SPESSORE.......................................................................................................10 FATTORE DI RIDUZIONE DELLA RESISTENZA DELL’ACCIAIO AD ALTE TEMPERATURE...................................................................................11 FRAGILITA' ALLE BASSE TEMPERATURE ................................................11

ESEMPIO DI PROGETTO SISMICO ...........................................................13

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INTRODUZIONE

La normativa tecnica italiana è rimasta sostanzialmente ferma per tanti anni.

Benché dagli inizi degli anni 90 già fosse ammesso il calcolo agli Stati Limite,

sino ad oggi il metodo prevalente è stato il metodo alle Tensioni Ammissibili.

Con le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC - DM 14-1-08) il metodo

agli Stati Limite diventa il principale metodo di calcolo.

Le NTC derivano dagli Eurocodici, da tempo diffusi e utilizzati; il loro grado di

somiglianza è quasi totale, in particolare per quanto riguarda le strutture in

acciaio.

Il Corso proposto non pretende, né potrebbe, essere esaustivo, considerata la

vastità della materia e contiene materiale di difficile reperimento, frutto della

lunga attività professionale degli autori nella progettazione e nello sviluppo di

software per le strutture.

Il lettore troverà spunti e notazioni, spesso originali, che integrano altri testi

specialisti e possono essere utili per i Progettisti.

Un esempio completo riporta le fasi principali del calcolo di una semplice

struttura.

Oggi parlare di calcolo strutturale inevitabilmente vuol dire parlare di software

strutturale.

Le norme moderne, rispetto alle precedenti, impongono molte più analisi e di

maggiore complessità, impossibili da ottenere con il semplice calcolo manuale

proprio grazie alla potenzialità del software.

Il Corso è proposto da S.T.A. DATA, società specializzata per il software

strutturale, e sarà possibile per il lettore confrontare le soluzioni con altri

programmi.

Ringraziando in anticipo chi seguirà le 15 puntate previste, si auspicano

interventi da parte dei Lettori, sia a integrazione di quanto proposto, sia di

stimolo per nuovi argomenti.

Domenico Leone, Adriano Castagnone

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IL MATERIALE ACCIAIO

La prima parte riguarda le caratteristiche del materiale. Si riporta un quadro riepilogativo sintetico sugli impieghi dell’acciaio e sulle caratteristiche fondamentali richieste per ciascuno di essi con particolare riferimento agli acciai strutturali IMPIEGO

CARATTERISTICA PRINCIPALE

PER STRUTTURE CALDERERIA TUBAZIONI APPARECCHI IN PRESSIONE

COMPOSIZIONE CHIMICA

PER RIVESTIMENTI CASSERATURE CONTAINERS - PALANCOLE

DURABILITÁ

PER MECCANICA MOTORISTICA ANTIUSURA - PALI

RESISTENZA MECCANICA ALL’USURA

PER UTENSILERIA ARREDI URBANI ELETTRODOMESTICI

CORROSIONE

SUDDIVISIONE IN BASE ALLA COMPOSIZIONE CHIMICA ACCIAI AL CARBONIO CLASSE DI QUALITÁ SALDABILITÁ RESILIENZA ACCIAI MICROLEGATI RESISTENZA A BASSE E ALTE TEMPERATURE ACCIAI LEGATI (INOX) RESISTENZA DURABILITÁ RESISTENZA MECCANICA ALL’’USURA E CORROSIONE RESISTENZA MECCANICA - ACCIAI STRUTTURALI CON CLASSE DI RESISTENZA <= 510 N/mm2 - ACCIAI AD ELEVATO LIMITE DI SNERVAMENTO - ACCIAI RESISTENTI A BASSE TEMPERATURE - ACCIAI RESISTENTI AD ALTE TEMPERATURE - ACCIAI RESISTENTI ALLA CORROSIONE

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PRODOTTI PRINCIPALI L’acciaio si presenta sotto molteplici forme di prodotti ciascuno con particolare destinazione di impiego. Di seguito sono riportati alcuni esempi con evidenziati i prodotti di uso più comune nel campo strutturale.

1. lingotti 2. semilavorati (quadrati , rettangolari , piani , tondi) 3. prodotti piani laminati a caldo (larghi piatti , lamiere , nastri) 4. prodotti piani laminati a freddo (lamiere , nastri) 5. acciai magnetici a grani non orientati o a grani orientati 6. banda nera , stagnata , cromata 7. prodotti piani rivestiti (a caldo o a freddo per immersione,

elettroliticamente , con rivestimento organico o non ganico) 8. lamiere profilate 9. prodotti compositi 10. vergella o filo 11. barre laminate - barre speciali , fucinate , cave 12. tondi – quadri – esagoni – ottagoni 13. piatti 14. trafilati 15. armamento ferroviario 16. palancole e pali 17. travi ad I – travi ad H – travi ad U 18. travi speciali 19. piccoli profilati ad U, I, H 20. angolari – sezioni a T 21. piatti a bulbo 22. profilati saldati 23. profilati lunghi formati a freddo 24. tubi senza saldatura o saldati 25. profilati cavi 26. pezzi fucinati o stampati 27. getti

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SISTEMI DI DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI NORME DI RIFERIMENTO UNI EN 10025 Prodotti laminati a caldo di acciaio non legato per impieghi strutturali Condizioni tecniche di fornitura UNI EN 10027 Parte 1: Sistemi di designazione degli acciai Designazione alfanumerica, simboli principali UNI EN 10027 Parte 2: Sistemi di designazione degli acciai Designazione numerica Esempi di designazione Alfanumerica Numerica S185 1.0035 S235JR 1.0037 E295 1.0045 C35E 1.1181 25CrMo4 1.7218 X5CrNi18-10 1.4301

UNI EN 10027-parte 1: Designazione alfanumerica Classificazione delle designazioni alfanumeriche in due gruppi: Gruppo 1: designazione in base all’impiego ed alle caratteristiche meccaniche o fisiche Gruppo 2: designazione in base alla composizione chimica Primo simbolo: una lettera B - Acciai per cemento armato D - Acciai prodotti piani per formatura a freddo Primo simbolo: una lettera E - Acciai per costruzioni meccaniche C Acciai non legati al carbonio G - Acciai da getto di acciaio X Acciai legati ( di cui gli acciai inossidabili) H - Acciai ad alta resistenza HS - Acciai rapidi L - Acciai per tubi di condutture M - Acciai magnetici P - Acciai per impieghi sotto pressione R - Acciai per rotaie S - Acciai per impieghi strutturali T - Acciai per banda nera, stagnata e cromate Y - Acciai per cemento armato precompresso Primo simbolo: una cifra

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Acciai non legati (tenore in Mn < 1%) Acciai non legati (tenore in Mn > 1%), Acciai legati (tenore ciascun elemento di lega < 5%) Acciai legati (tenore almeno un elemento di lega > 5%) UNI EN 10027-parte 2: Designazione numerica Designazione semplificata con la quale viene attribuita ad ogni designazione dell’acciaio un numero caratteristico a 5 cifre, ispirata direttamente dal sistema delle norme DIN. X YY ZZ (KK) X 1 = acciaio YY l’insieme delle due cifre seguenti indica una designazione di un gruppo di acciaio ZZ numero d’ordine sequenziale per tipo di acciaio (KK) estensione futura DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI STRUTTURALI S per gli acciai per impieghi strutturali seguito dal carico unitario di snervamento minimo in N/mm2 per la gamma di spessore più piccolo (16 mm) più altri simboli addizionali come rappresentato dal seguente esempio:

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RESISTENZA DELL’ACCIAIO STRUTTURALE IN FUNZIONE DELLO SPESSORE Per le 3 principali classi di resistenza S 235 ; S 275 ; S 355 della EN 10025

Per le classi di resistenza S 420 ; S 460 della EN 10113

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FATTORE DI RIDUZIONE DELLA RESISTENZA DELL’ACCIAIO AD ALTE TEMPERATURE

FRAGILITA' ALLE BASSE TEMPERATURE Il criterio di scelta dell’acciaio più idoneo all’impiego a basse temperature è quello di definire la temperatura limite alla quale l’acciaio deve avere una resilienza KV di almeno 27 Joule. É quindi necessario conoscere : a) la temperatura di progetto minima definita dal contratto o dalla

normativa di riferimento b) la tensione di snervamento fy del materiale da impiegare in funzione

dello spessore c) il tipo di sollecitazione applicata all’elemento strutturale in esame definita

come segue : - statica : per frequenze di carico minori o uguali a 0,01 cicli/sec - dinamica a bassa frequenza : per frequenze comprese tra 0,01 a 1,0

cicli/sec - dinamica ad alta frequenza : per frequenze maggiori di 1,0 cicli/sec

d) valore della tensione effettiva σ nel componente in esame e) spessore , forma e fabbricazione del componente La norma EN 1993-1-10 fornisce indicazioni sulla relazione temperatura-resilienza (Charpy V) dell’acciaio che può essere sintetizzata nel seguente diagramma :

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La stessa norma stabilisce il valore minimo dello spessore di diverse qualità di acciaio in relazione alla temperatura di progetto , al grado di resilienza richiesto e per 3 differenti stati di sollecitazione ovvero :

dove :

t è lo spessore del piatto; t0 = 1 mm La tabella seguente, per ogni tipo di acciaio e per diverse temperature, indica lo spessore minimo richiesto degli elementi sollecitati al fine di garantire la resilienza minima pari a 27J.

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ESEMPIO DI PROGETTO SISMICO

Analisi effettuata con Axis LT Version

Scarica gratuitamente dal sito: www.stadata.com

STRUTTURA DI SOSTEGNO IMPIANTO TECNOLOGICO

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Relazione di calcolo

STRUTTURA DI SOSTEGNO IMPIANTO TECNOLOGICO Descrizione La seguente relazione riporta i risultati dei calcoli relativi alla struttura di sostegno e di servizio di un impianto tecnologico ..........sito ............. Comune di ........... così come eseguiti dal progettista ................. Riferimenti legislativi e norme applicate Legge 05/11/1971, n.1086, "Norme per la disciplina delle opere di conglomerato armato, normale e precompresso ed a struttura metallica." Ordinanza del P.C.M. n. 3274 del 20/03/2003, “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica” D.M. 14/01/2008 „Norme Tecniche per le costruzioni“ Circolare 02/02/2009 n° 617 „Istruzioni per l’applicazione delle Nuove Norme Tecniche di cui al D.M. 14/01/2008“ EUROCODICI : EN 1990 “Elementi di base per la progettazione strutturale” EN 1991-1 “Azioni sulle strutture” EN 1993-1-1 “Progettazione di strutture in acciaio ; regole generali e per

edifici” EN 1993-1-8 “Progettazione dei giunti” EN 1998-1 “Progetto di strutture per la resistenza sismica”

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Carichi di progetto peso proprio struttura : peso proprio componenti strutturali automaticamente calcolato peso proprio impalcato di servizio = 1,50 kN/m2 sovraccarico impalcato di servizio = 5,00 kN/m2 azioni trasmesse dal l’impianto tecnologico come da tabella sottoriportata

… continua Parte 2

DELL’IMPIANTO TECNOLOGICO