De Matteis Corso Pistoia Acciaio

8/10/2019 De Matteis Corso Pistoia Acciaio

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Ordine degli Ingegneri della

Provincia di Pistoia

PROGETTAZIONE STRUTTURALE DICOSTRUZIONI IN ACCIAIOSECONDO LE NTC 2008

Lezione 1: Edifici multipiano in acciaio

Universit degli Studi G.dAnnunzio di Chieti-Pescara

Pistoia, 30 Giugno 2010

Prof. Gianfranco De Matteis

[email protected], [email protected]

Corso di aggiornamento professionale

Lezione 2: Edifici industriali
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Pro

f.Gianfranco

DeMatteis

EdificiMultipiano

inAcciaio

OBIETTIVI

Esporre le operazioni di predimensionamento e verifica di edifici inacciaio caratterizzati da diversi sistemi strutturali sismoresistenti:

CASI STUDIO

Evidenziare i vantaggi e gli svantaggi che si possono avere nelloscegliere una soluzione strutturale piuttosto che unaltra

Mettere in luce il ruolo degli elementi strutturali sollecitati in manieradiversa a seconda della tipologia strutturale scelta

Applicare alle diverse tipologie strutturali i principi base dellagerarchia delle resistenza

A TAL FINE VERR FATTO RIFERINMENTO AD CASI STUDIO


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Ordine degli Ingegneri della Provincia di Pistoia

CONCETTI GENERALI DI STRUTTURE IN

ACCIAIO IN ZONA SISM ICA



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Pro

f.Gianfranco

DeMatteis

EdificiMultipiano

inAcciaio

STRUTTURE DISSIPATIVE E NON DISSIPATIVE


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Pro

f.Gianfranco

DeMatteis

EdificiMultipiano

inAcciaio

STRUTTURE DISSIPATIVE E NON DISSIPATIVEIl comportamento dissipativo della struttura, che proprio delle strutture metalliche, dato ilmateriale utilizzato e la sua capacit deformativa, possono essere massimizzate incrementandonequanto pi possibile la duttilit ai seguenti livelli:

i Duttilit puntuale

Sovraresistenza e

duttilit del materiale

No instabilit

locali

Capacity

design

concept

ii Duttilit locale

iii Duttilit globale


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REGOLE DI PROGETTO PER ELEMENTISTRUTURALI DISSIPATIVI IN ZONA SISMICA

REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE

Al fine di conseguire un comportamento duttile, i telai devono essere progettati inmaniera tale che lecerniere plastiche si formino nelle travi piuttosto che nelle colonne.Questo requisito non richiesto con riferimento alle sezioni di base del telaio, allesezioni di sommit delle colonne dellultimopiano degli edifici multipiano e nel casodi edifici monopiano. Tale obiettivo pu essere conseguito in maniera pi o menoestesa in funzione dei criteri di progettazione adottati. Pertanto, a tale riguardo i telai si

distinguono in:Telai a bassa duttilit

Telai ad alta duttilit

LE REGOLE PROGETTUALIDIPENDONO DALLA

CLASSE DI DUTTILITA

Pro

f.Gianfranco

DeMatteis

EdificiMultipianoinAcciaio


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REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE ACON CONTROVENTI CONCENTRICI

Pro

f.Gianfranco

DeMatteis


Nel caso dei controventi concentrici il comportamento sismico inelastico ed, in

particolare, la capacit di sviluppare un comportamento di tipo dissipativo sonoinfluenzati sia dalla tipologia di controventosia dai criteri di dimensionamento adottati.

In relazione a tali fattori si distinguono due classi di duttilit:controventi concentrici a bassa duttilitcontroventi concentrici ad alta duttilitLa differenza tra le due classi risiede nel fatto che per i controventi ad alta duttilit si

applica il controllo del meccanismo di collasso, nella forma di regole semplificate digerarchia delle resistenze.


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REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE CON CONTROVENTI ECCENTRICI

Nel caso dei controventi eccentrici il comportamento sismico inelastico ed, in particolare, la

capacit di sviluppare un comportamento di tipo dissipativo sono in parte influenzati dai criteri didimensionamento adottati.

I controventi eccentrici dividono solitamente le travi dei telai in due o pi parti. una di queste parti,detta link, ha il compito di dissipare energia attraverso deformazioni plastiche taglianti oflessionali. Nel primo caso si parla di link corti, nel secondo dilink lunghi. Se i link dissipano

energia sia per deformazioni inelastiche taglianti e flessionali, si parla dilink intermedi.

Prof.Gianfranco

DeMatteis



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Prof.Gianfranco

DeMatteis


In base alla classe di duttilit possibile assegnare alla struttura un determinatoFATTORE DI STRUTTURA


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FATTORE DI STRUTTURA

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DeMatteis


In base alla classe di duttilit possibile assegnare alla struttura un determinatoFATTORE DI STRUTTURA


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CRITERI DI CALCOLO

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Fd < Rd: membrature e collegamentisono progettati con le sollecitazioniottenute direttamentedallanalisi

Azioni Orizzontali: sono dovute alleimperfezioni ed al vento. Non produconoescursioni plastiche

Collegamenti: progettati per azionistatiche monotone (dettagli esecutivi

poco impegnativi)

Gerarchia delle resistenze: non sufficienteverificare Fd < Rd; adottando un fattore distruttura q > 1 occorre evitare che si forminomeccanismi fragili (ES.:colonne sovra-resistentirispetto alle travi)

Azioni Orizzontali: le azioni sismiche produconoescursioni plastiche e quindi danni strutturalisenza collasso della struttura ( necessario usaresezioni di classe 1 o 2)

Collegamenti: progettati per azioni ciclichedinamiche (dettagli esecutivi molto impegnativi esovraresistenza rispetto alle sezioni degli

elementi collegati)

ASSENZA DI SISMA: PRESENZA DI SISMA:


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LEZIONE 1EDIFI CI MULTIPIANO IN ACCIAIO



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FASI PROCESSO PROGETTUALE

ANALISI PROGETTO ARCHITETTONICO E CONSEGUENTEDISPOSIZIONE DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI

ANALISI DEI CARICHI VERTICALI ED ORIZZONTALI

VERIFICA SOLAIO PER CARICHI ORIZZONTALI

PRED.-VERIFICA ELEMENTI STRUTTURALI PARTEPENDOLARE

CALCOLO AZIONE SISMICA

CALCOLO DEGLI ELEMENTI SISMO RESISTENTI

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IL CASO STUDIO

Pianta piano tipo

25,18 m

0,5 1 1,48 1,83 2,81 2 5,96 2 2,81 1,83 1,48 1 0,5

13,3m

4,75

1

0,8

1

3

2

0,75

4,75

1

0,8

1

3

2

0,75

13,3m

5,65 1,2 1,2 1,86 2,96 1,86 1,2 1,2 1,2 5,651,2A

A

SEZIONE A-A

3,2m

3,2m

3,2m

3,2m

3,2m

3,2m

3,2m

Pianta piano terra

0,5 1,54 1,38 1,34 0,8 4,13 5,83 4,13 0,8 1,34 1,38 1,54 0,5

25,18 m

Pianta piano terra

0,5 1,54 1,38 1,34 0,8 4,13 5,83 4,13 0,8 1,34 1,38 1,54 0,5

13,3m

4,75

1

0,8

1

3

2

0,75

4,75

1

0,8

1

3

2

0,75

13,3m

5,65 1,2 1,2 2,65 1,38 2,65 1,2 1,2 1,2 5,651,2

25,18 m

PROGETTO ARCHITETTONICO

Dim. pianta 13.5X25.18Area piano 339.93 m2

n. Piani 7 Hi 3.2 m

Htot 22.4 mCitt Gemona del Friuli

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IL CASO STUDIO

PROGETTO ARCHITETTONICO

Prospetto NORD Prospetto OVEST

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

22,4m

22,4m

Ledificioin oggetto verr progettato utilizzando i seguenti sistemi sismoresistenti:

CONTROVENTI CONCENTRICI

CONTROVENTI ECCENTRICI

TELAI

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ANALISI PROGETTO ARCHITETTONICO

DISPOSIZIONE IN PIANTA DI TRAVI E COLONNE

5.00 5.00 4.88 5.00 5.00

4.00

5.00

4.00

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A A S CA C CA A O O


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ANALISI DEI CARICHI VERTICALI-PIANO TIPO

Solaio sostenuto da in sistema di travi a doppia orditura realizzato con un sistema mistoacciaio calcestruzzo, adoperando lamiere grecate del tipo SOLAC 75 con uno spessore di0.8 mm.

PESO PROPRIO NON STRUTTURALE- G2KMassetto 0.0415= 0.6 kN/m2

Intonaco 0.01520= 0.3 kN/m2

Pavimento (ceramica) 0.4 kN/m2

Quota tramezzi 1.2 kN/m2Pannelli di chiusura 1.5 kN/m2 di pannello

(1.53.2=4.8kN/m su ogni trave perimetrale)

CARICO VARIABILE- QK2.0 kN/m2

Luce

[m]

Carico di esercizio

[kN/m2]

Carico massimo

[kN/m2]

2 9.324 15.76

2,5 9.324 9.37

Soletta da 5.5 cm; Hsol=13cm

prescrizione NTT per soletteusate come diaframma rigido:-lamiera di spessore minimo

pari a 0.8mm;-Soletta da almeno 50 mm;

-altezza totale di almeno 90 mmPESO PROPRIO STRUTTURALE- G1K

1.98 kN/m2

Tot= 2.50 kN/m2

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ANALISI DEI CARICHI VERTICALI PIANO COPERTURA


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ANALISI DEI CARICHI VERTICALI-PIANO COPERTURA

PESO PROPRIO NON STRUTTURALE- G2KMassetto 0.0415= 0.6 kN/m2

Intonaco 0.01520= 0.3 kN/m2

Pannelli isolanti 0.15 kN/m2

Pavimento 0.2 kN/m2

Impermeabilizzazione 0.1 kN/m2

CARICO VARIABILE- QK,12.0 kN/m2

PESO PROPRIO STRUTTURALE- G1K1.98 kN/m2

Tot= 1.35 kN/m2

ANALISI DEI CARICHI VERTICALI- SCALA

CARICO VARIABILE- QK4.0 kN/m2

PESO PROPRIO STRUTTURALE- G1K1.45 kN/m2

PESO PROPRIO NON STRUTTURALE- G2K2.28 kN/m2

NEVE QK20.92 kN/m2

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DeMatteis


Luce

[m]

Carico di esercizio

[kN/m2]

Carico massimo

[kN/m2]

2 9.324 15.76

2,5 9.324 9.37

COMBINAZIONE DELLE AZIONI


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COMBINAZIONE DELLE AZIONI

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VERIFICA DEL SOLAIO PER CARICHI VERTICALI


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Stati limite Ultimi (SLU) Stati limite di esercizio

Verifiche in fase di getto Resistenza a flessione

Resistenza a taglio

Deformabilit

Verifiche a maturazioneavvenuta

Resistenza a flessione

Resistenza al punzonamento e al taglio

Scorrimento

Fessurazione

Deformabilit

Verifica di deformabilit della lamiera in fase di getto (sez. resistente: lamiera)

Il D.M.14-01-2008 suggerisce per la freccia massima (max) i seguenti limiti:

max=min (L/180; 20mm)Essendo L la luce effettiva della campate tra due appoggi

Nel caso in essere:

La deformazione massimadella lamiera sul solaio,dovuta anche al peso delcalcestruzzo non indurito, pari a 3.30mm. Tale valore inferiore al valore limitemax=L/180=13.88mm

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VERIFICA DEL SOLAIO PER CARICHI VERTICALIverifica di resistenza a flessione della lamiera in fase di getto (slu-sezresistente : lamiera)Ai fini della verifica necessario considerare i seguenti carichi (opportunamente amplificati deifattori parzialig:

-Carico permanente dovuto al peso del calcestruzzo e della lamiera-Sovraccarichi variabili in fase di costruzione. Tali sovraccarichi vengono solitamente impostiadottando un carico di 1.5 kN/m2 nella campata sulla quale atteso il massimo momento eapplicando un caricoascacchieraparia 0.75 kN/m2sulle altre campate

Nel caso in essere:

Mmax=2.32kNm

La lamiera deve essere trattata come un elemento a pareti sottili e le sue caratteristichegeometriche devono essere in termini di valori efficaci. Queste vengono solitamentefornite dal produttore. Implementando un calcolo elastico della resistenza, si ha:

Mrd=Wefffd/M0=0.00002655235000/1.05=5.93 kNm>Mmax

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Verifica di resistenza a taglio della lamiera in fase di getto (SLU)

Ai fini della verifica si utilizzeranno gli stessi carichi della verifica a flessione disposti in manieratale da massimizzare il taglio in appoggio.

A differenza di quanto accade con la flessione, solitamente il produttore non fornisce informazioniutili alla verifica a taglio. dunque necessario procedere secondo quanto disposto in normativa

Il taglio portato dalle anime, come in una trave a doppio T. In un metro di larghezza si hanno10.52 anime. Le anime sono inclinate e quindi il taglio andrebbe scomposto nelle loro direzioni. Inmodo equivalente si pu considerare la proiezione verticale delle anime. Lareaa taglio di ogni

anima pari a:59.08 mm2

Tmax=7.53kN

Ogni anima caratterizzata da unarea a taglio di Av,anima=590 mm2. Si ha dunque un taglioresistente pari a

max

0,

,

, 32.8005.131000

23561.621

3TkN

fAV

M

yktotv

Rdc

g

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VERIFICA DEL SOLAIO PER CARICHI VERTICALIVerifica di deformabilit della lamiera a maturazione avvenuta (sezresistente composta)

vlim=10mmProf.Gianfranco

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Verifica di resistenza a flessione a maturazione avvenuta

Lo stato limite di resistenza flessionale corrisponde alla completa plasticizzazione della sezione.

Mmax=3.98kNm

Mmin=6.08kNm

b=190

Equilibrio alla traslazione

cd

ydf

cfb

fAx

)(2

2

cydfcd

rd xhfAfxbM c

Equilibrio alla rotazione

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Af B fyd fcd xc h-xc Mrd

[mm2] [mm] [Mpa] [Mpa] [mm] [mm] [kNm]

fibre tese inf. 168.42 1000 223 13.83 2.715666 127.2843 4.831499

fibre tese sup 392.5 191 293 13.83 43.53632 56.46368 8.996857


Verifica di resistenza a flessione a maturazione avvenuta

CALCOLO EDIFICIO ADOTTANDO I CONTROVENTI


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VANTAGGI CBF

Alta resistenza e rigidezza. Lediagonali sono pi efficaci dei nodirigidi nel fronteggiare ledeformazioni lateralidelledificio

Efficienza ed economia: minorequantit dei materiali impiegati

Compattezza: minore altezza delletravi di piano (ottimo dal punto divista economico per gli edifici alti)

SVANTAGGI CBFSistema ostruttivo: interferenza

con i requisiti architettonicifunzionali

Bassa duttilit e bassa capacitdissipativa sotto carichi ciclici(dovuta allinstabilit delcontrovento)

CALCOLO EDIFICIO ADOTTANDO I CONTROVENTICONCENTRICI COME SISTEMA SISMO-RESISTENTE

CLASSE DI DUTTILIT- CD A

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FUNZIONAMENTO STRUTTURE CONTROVENTATE


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1

2

34

Con

squadrette

danima

1

IPE240 IPE270

HE260B

HE100

AA

HE100B

IPE 270

HE260B

HE100AA

HE100B

IPE 270

2

3 4

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EdificiMultipian

oinAcciaio


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RIGIDEZZALATERALE=0

RIGIDEZZALATERALE=0

RIGIDEZZALATERALE0

K1=0 K20 K3=0

K1=0

K20

K3=0

La struttura risulta dunque caratterizzata daelementi che sono interessati sia dai carichiorizzontali che verticali (parte sismoresistente) e daelementi interessati dai solo carichi verticali (partea gravit o pendolare). In ragione di queste

considerazioni il predimensionamento di talielementi risulter estremamente semplificato

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EdificiMultipian

oinAcciaio


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ANALISI PROGETTO ARCHITETTONICO


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ANALISI PROGETTO ARCHITETTONICODISPOSIZIONE DEI CONTROVENTI

Prospetto NORD Prospetto OVEST

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7

m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7

m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

22,4m

22,4m

Prospetto SUD

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

22,4m

Prospetto EST

2,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

1,5m

1,7m

0,5m

22,4m

Prof.Gianfranco

DeMatteis

EdificiMultipian

oinAcciaio

SOLUZIONI CONTROVENTATE


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SOLUZIONI CONTROVENTATE

Immagini: Prof. Elena Mele

Prof.GianfrancoDeMatteis

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PREDIMENSIONAMENTO-VERIFICA ELEMENTI


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PREDIMENSIONAMENTO-VERIFICA ELEMENTISTRUTTURALI PARTE PENDOLARE

TRAVIDATA LA SCARSA RESISTENZA FLESSIONALE DEI COLLEGAMENTI ADOTTATI, TUTTE LETRAVI POSSONO ESSERE MODELLATE ATTRAVERSO UNA TRAVE SU DUE APPOGGI. SI

DISTINGUONO LE SEGUENTI TIPOLOGIE: Travi secondarie: soggette ad un carico uniformemente distribuito dato

dallazionetrasmessa dal solaio (q) e dal peso delle travi stesse (w)

q

w

8

)( 2

max

lwqM

2

)(max

lwqT

EI

lwqv

4

max

)(

384

5

Il carico q pu essere facilmente ottenutomoltiplicando i carichi per unit disuperficie per la profondit dellarea di

influenza del solaio che scarica sulla travesecondaria che si sta studiando

I carichi q e w devono intendersicomprensivi dei fattori parzialimoltiplicativi dei carichi caratteristici.Questi assumono diversi valori a secondadello stato limite che si sta analizzando edella tipologia di azione.


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PREDIMENSIONAMENTO VERIFICA ELEMENTISTRUTTURALI PARTE PENDOLARE

TRAVIDATA LA SCARSA RESISTENZA FLESSIONALE DEI COLLEGAMENTI ADOTTATI, TUTTE LETRAVI POSSONO ESSERE MODELLATE ATTRAVERSO UNA TRAVE SU DUE APPOGGI. SI

DISTINGUONO LE SEGUENTI TIPOLOGIE:

Travi principali: soggette a carichi concentrati F trasmessi dalle travisecondarie in esse convergenti e da uno distribuito dato dal peso delle travistesse (w)

w

48

2

max

lFlwM

22max

FlwT

EI

lF

EI

lwv

48384

5 34

max

Anche in questo caso, i carichi F e wdevono intendersi comprensivi dei fattoriparziali moltiplicativi dei carichicaratteristici. Questi assumono diversivalori a seconda dello stato limite che si staanalizzando e della tipologia di azione.

F

Pr

of.GianfrancoDeMatteis

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oinAcciaio



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TRAVI SECONDARIEq

w

Si predimensioner ununica trave secondaria e si adotter la stessa sezione per le altre. Inparticolare, verr presa in considerazione la trave che presenta luce (L=5.00m) e profonditdellareadi influenza (d=2.50m) maggiori.

m

kNg 2,500391,05,785,298,11 m

kNg 5,55,22,22 m

kNqk 0,55,221

Le azioni caratteristiche da considerare sono:

In prima istanza si assunta una trave IPE240


Verifiche di deformabilit

250

1max L

300

12 L

Per il soddisfacimento di tale verifica, bisogna controllare che:

Essendo 2 lo spostamento dovuto ai carichi variabili e max lo spostamento finale. Per laverifica di deformabilit si far riferimento ai valori caratteristici delle azioni come valori diprogetto.


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PREDIMENSIONAMENTO VERIFICA ELEMENTI


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TRAVI SECONDARIE


TRAVI SECONDARIE




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TRAVI SECONDARIEq

w


Verifiche di stabilit flesso-torsionale

1

1

,

M

ypl

LT

Edy

fWM

g

ff

LTLTLtLt

LT 11

0,111

222

Tcr

Tz

cr

crIG

IE

LGIEI

LM

2

2

1

cr

yk

LtM

fW

LTLTLTLTLT2

0, )(15.0

2

3.005.175.1

A

B

A

B

M

M

M

M

MATERIALE ADOTTATO PER LE TRAVI:ACCIAIO S 275

])8.0(0.21)[1(5.01 2

LTckf


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TRAVI PRINCIPALI (trave di bordo)


w

F

Verifiche di stabilit flesso-torsionale

Verifiche di deformabilit


EdificiMultipian

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COLONNE


Le colonne della struttura pendolare , soggette prevalentemente a sforzo normale, possono essere

dimensionate adottando la metodologia basata sulle aree di influenza. Si considera il carico diprogetto comprensivo dei carichi permanenti (strutturali e non) e di quelli variabili. I primiincludono il peso del solaio (strutturale), delle membrature principali e secondarie (strutturale) edegli elementi di completamento (non strutturali). Sulla colonna al generico piano, lo sforzonormale pari alla somma di tutti i suddetti carichi agenti ai piani sovrastanti la colonna stessamoltiplicato perlareadi influenza.

Pilastro in oggetto

Carichi di progetto agenti sullareadi influenza relativaalla colonna al generico piano (a tali valori vanno aggiuntii pesi delle colonna stessa).

Pr


EdificiMultipian

oinAcciaio



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COLONNE-Verifiche di stabilit a compressione


I coefficienti dipendono dal tipo di sezione e dal tipo di acciaio impiegato; essi sidesumono, in funzione di appropriati valori della snellezza adimensionale dalla seguenteformula:

, un fattore di imperfezione

Dove:

La verifica di stabilit dellastareale consiste nella seguente relazione:

doveNEd lazione di compressione di calcolo,N b,Rd la resistenza allinstabilit nellasta compressa, data da

1

,

,

M

ky

Rdb

fAN

g

1,

, Rdb

RdE

NN

n.b: per le sezioni di classe 4 le verifiche vengono condotte con riferimento allarea efficace

Pr


EdificiMultipian

oinAcciaio


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45/153



Pr


EdificiMultipian

oinAcciaio



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NS ON N O V C NSTRUTTURALI PARTE PENDOLARE

LE COLONNE SONO EVIDENTEMENTE SOVRADIMENSIONATE . UNARIVISITAZIONE DELLE SEZIONI SAREBBE NECESSARIA

Pr


EdificiMultipian

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STRUTTURALI PARTE PENDOLARECOLLEGAMENTI

NELLA STRUTTURA PENDOLARE, I COLLEGAMENTI SONO GENERALMENTE REALIZZATIATTRAVERSO UNIONI BULLONATE,. SI DISTINGUONO LE SEGUENTI TIPOLOGIE

Collegamento trave secondaria-trave principale Collegamento trave-colonna Collegamento colonna-colonna Collegamento colonna-fondazione

Collegamento trave secondaria-trave principale

n

TV 1

'

1

h

MH 22 HVR

22

TT

Il collegamento in esame si comporta come un nodocerniera e quindi trasferisce solo lo sforzo di taglio dallatrave secondaria a quella principale. Sia la sezione 1quella a cavallo dei fori della trave principale, lesollecitazioni che la riguardano sono T1=T e M1=Ta,essendo a la distanza dellassedei suddetti fori rispettoallassedella trave secondaria.

essendo h la distanza dellasseforo dei bulloni pi esterni. La risultante vale

Sia, invece, la sezione 2 quella a cavallo dei fori sulla trave secondaria. In questa sezione si hanno le seguenti caratteristiche

Queste sollecitazioni destano nei bulloni le seguenti forze

V

V

H

H

T2

T2

tutte le bulonature sono dunque sottoposte ad

azioni taglianti rispetto alle quali verranno calcolati

Pr


EdificiMultipian

oinAcciaio


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Immagine: Prof. Piero Gelfi

UNIONI BULLONATE A TAGLIO


49/153

Pr


EdificiMultipian

oinAcciaio



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STRUTTURALI PARTE PENDOLARECollegamento trave secondaria-trave principale

Sollecitazioni Sforzi nei bulloni

Verifica dei bulloni a taglio Verifica a rifollamento della lamiera

Pr


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51/153

STRUTTURALI PARTE PENDOLARECollegamento colonna-colonnaIl collegamento tra i tronchi di colonna appartenenti allo stesso allineamento verticale

viene solitamente realizzato attraverso un giunto flangiato, con bulloni progettati ataglio in maniera tale da ripristinare la capacit tagliante della sezione pi debole

0

,

3 M

ykv

Rdc

fAV

g

Sar dunque necessario disporre bulloni e piastre tali da garantire una resistenza totalea taglio dei bulloni e a rifollamento delle lamiere superiore a:

fwfV trttbAA )2(2essendo

Pr


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CONCETTI PRELIMINARI PER IL CALCOLO SISMICO


52/153

ALTA E BASSA DUTTILITIn generale, le costruzioni soggette allazione sismica, non dotate di appositidispositivi dissipativi, devono essere progettate in accordo con i seguenticomportamenti strutturali:

a) comportamento strutturale non-dissipativo;b) comportamento strutturale dissipativo.Nel comportamento strutturale non dissipativo, cui ci si riferisce quando si progettaper gli stati limite di esercizio, gli effetti combinati delle azioni sismiche e delle altreazioni sono calcolati, indipendentemente dalla tipologia strutturale adottata, senza

tener conto delle non linearit di comportamento (di materiale e geometriche) senon rilevanti.Nel comportamento strutturale dissipativo, cui ci si riferisce quando si progetta pergli stati limite ultimi, gli effetti combinati delle azioni sismiche e delle altre azionisono calcolati, in funzione della tipologia strutturale adottata, tenendo conto dellenon linearit di comportamento (di materiale sempre, geometriche quando rilevanti

e comunque sempre quando precisato).NEL CASO DI COMPORTAMENTO STRUTTURALE DISSIPATIVO, SIHANNO DUE LIVELLI DI CAPACIT DISSIPATIVA O CLASSI DIDUTTILIT:

CLASSE DI DUTTILIT ALTA (CD A)

CLASSE DI DUTTILI BASSA (CD B)

DIPENDE DALLENTITDELLEPLASTICIZZAZIONI CHE SI

CONSIDERANO IN FASE DIPROGETTAZIONE

Pr


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53/153

ALTA E BASSA DUTTILITIn caso di strutture dissipative, si localizzano le dissipazioni di energia peristeresi in zone a tal fine individuate e progettate, dette dissipative ocritiche,effettuando il dimensionamento degli elementi non dissipativi nelrispetto del criterio di gerarchia delle resistenze.

Tali fini possono ritenersi conseguiti innalzando la soglia di resistenza

(sovraresistenza) delle possibili rotture caratterizzate da meccanismi fragili(locali, globali, etc). In questo modo, il comportamento strutturale governatodal meccanismo duttile, in quanto il fragile, ancora lontano dalla sua soglia diresistenza non si pu attivareSOVRARESISTENZA PER STRUTTURE CD A: 1.3

SOVRARESISTENZA PER STRUTTURE CD B: 1.1

N N

N N

ELEMENTO DUTTILE

ELEMENTO FRAGILE

STRUTTURA DISSIPATIVA

STRUTTURA NON DISSIPATIVA

Pr


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STATI LIMITENei confronti delle azioni sismiche gli stati limite, sia di esercizio che ultimi, sonoindividuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali,quelli non strutturali e gli impianti.

Gli stati limite di esercizio sono:-Stato Limite di Operativit(SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla suafunzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi;- Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso,includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla suafunzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non comprometteresignificativamente la capacit di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali edorizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile purnellinterruzione dusodi parte delleapparecchiature.

Gli stati limite ultimi sono:-Stato Limite di salvaguardia della Vita(SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce

rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componentistrutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali;la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e unmargine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali;-Stato Limite di prevenzione del Collasso(SLC): a seguito del terremoto la costruzione subiscegravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi deicomponenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali

ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

Pr


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STATI LIMITE

Pr


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SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO IN ACCELERAZIONE DELLECOMPONENTI ORIZZONTALI SECONDO IL D.M. 14-01-2008

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

DELLE ACCELERAZIONI

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

T [sec]

Se

/g

S il coefficiente che tiene conto della categoria disottosuolo e delle condizioni topografiche mediante larelazione seguente

S=SsSTessendo SS il coefficiente di amplificazione stratigrafica(vedi Tab. 3.2.V) e STil coefficiente diamplificazione topografica (vedi Tab. 3.2.VI);

Pr


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Vs30: velocit equivalente di propagazione delle onde di taglio entro i primi 30 m di

profondit

Pr


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SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO

DELLE ACCELERAZIONI

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

T [sec]

Se

/g

h il fattore che altera lo spettro elastico per coefficientidi smorzamento viscosi convenzionali x diversi dal 5%,

mediante la relazione

dove x (espresso in percentuale) valutato sulla base dimateriali, tipologia strutturale e terreno di fondazione;

55.05

10

xh

F0 il fattore che quantifica lamplificazione spettralemassima

TC il periodo corrispondente allinizio del tratto avelocit costante dello spettro. Esso dato dalla seguenterelazione

TC=CCT*C

TB il periodo corrispondente alliniziodel tratto dellospettro ad accelerazione costante

TB=TC/3 TD il periodo corrispondente allinizio del tratto aspostamento costante dello spettro, espresso in secondimediante la relazione

TD=4(ag/g)+1.6TBTC TD ag, F0 e T*C sono parametri che definiscono il sisma in

base alla zona ed al periodo di ritorno (o probabilit dioccorrenza)





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Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione adun periodo di riferimento VRche si ricava, per ciascun tipo di costruzione,moltiplicandone la vita nominaleV

Nper il coefficiente dusoC

U:

VR= VNCUIl valore del coefficiente dusoCU definito, al variare della classe duso,

PER EDIFICI PER CIVILE ABITAZIONE (CLASSE2), IL TERREMOTO DI PROGETTO DACONSIDERARE PER LO SLV DEVE ESSEREPRESO RISPETTO AD UN PERIODO DI RITORNO

DI 475 ANNI. QUELLO DI DANNO PER UNPERIODO DI RITORNO DI 50 ANNI

PARAMETRI DI INTENSIT SISMICA





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FREEWARE

Consigli o Super iore dei lavor i pubbl ici

http://www.cslp.it/cslp/





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CALCOLO AZIONE SISMICA DI PROGETTO


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LE FORZE STATICHE EQUIVALENTE CHE SIMULANO IL SISMA SUL SISTEMA ADUN GRADO DI LIBERT VENGONO OTTEMUTE A PARTIRE DA UNO SPETTRO DIRISPOSTA ELASTICO. IN UN APPROCCIO DI ANALISI LINEARE, IN CUI NON SIVOGLIONO TENERE IN CONTO LE INELASTICIT DEL MATERIALE, CISIGNIFICHEREBBE CHE LA STRUTTURA DOVREBBE ESSERE IN GRADO DISOPPORTARE ANCHE TERREMOTI DISTRUTTIVI SENZA ALCUN TIPO DI DANNOQUANTO MENO AGLI ELEMENTI STRUTTURALI PRINCIPALI.

CI RISULTEREBBE FORTEMENTE ANTIECONOMICO

IN UN CALCOLO LINEARE, LA CAPACIT DISSIPATIVA DELLA STRUTTURA PUESSERE PORTATA IN CONTO ATTRAVERSO UN FATTORE RIDUTTIVO DELLEFORZE ELASTICHE: IL FATTORE DI STRUTTURA q

q=q0kR

qo il valore massimo del fattore di struttura che dipende dal livello di duttilit attesa, dallatipologia strutturale e dal rapporto u/ 1tra il valore dellazionesismica per il quale siverifica la formazione di un numero di cerniere plastiche tali da rendere la struttura labilee quello per il quale il primo elemento strutturale raggiunge la plasticizzazione a flessione;

KR un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarit in altezza dellacostruzione, con valore pari ad 1 per costruzioni regolari in altezza e pari a 0,8 per

costruzioni non regolari in altezza.





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OVVIAMENTE PER CLASSI DIDUTTILIT CD A, SI HANNOVALORI DI FATTORE DISTRUTTURA PI ALTI

q1 q2

q1>q2

LO SPETTRO ELASTICO VIENE DUNQUE TRASFORMATO IN SPETTRO DI PROGETTO SD(T)





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SPETTRO DI PROGETTO PER GLI STATI LIMITI DI ESERCIZIO

Per gli stati limite di esercizio lo spettro di progetto SD(T) da utilizzare, siaper le componenti orizzontali che per la componente verticale, lo spettro

elastico corrispondente, riferito alla probabilit di superamento nelperiodo di riferimento PVRconsiderata (v.2.4 e 3.2.1).

SPETTRO DI PROGETTO PER GLI STATI LIMITI ULTIMI

Nelle relazioni che definiscono lo spettro elastico si sostituisceh con ilrapporto 1/q

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

T [sec]

Se

/g





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SPETTRO DI PROGETTO PER GLI EDIFICI IN ACCIAIO





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PESO SISMICO DELLEDIFICIOGLI EFFETTI DELL'AZIONE SISMICA DEVONO ESSERE VALUTATI TENENDO CONTODELLE MASSE ASSOCIATE AI SEGUENTI CARICHI GRAVITAZIONALI:

Pesi sismici calcolati col metodo delle

fasce di influenza

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AZIONE SISMICA E RIPARTIZIONE TRA I PIANI

TR=50 anniTR=475 anni

SPETTRO DI RISPOSTA ELASTICO IN TERMINI DI

ACCELERAZIONI ORIZZONTALI

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0 ,0 00 0 ,5 00 1 ,0 00 1 ,5 00 2 ,0 00 2 ,5 00 3 ,0 00 3 ,5 00 4 ,0 00

T (sec)

Se

(g

S L V ( T r =4 7 5 a n n i) S L D ( T r= 5 0 a n n i)

S P E T T R O D I P R O G E T T O I N T E R M I N I D I AC C E L L E R A Z IO N I

ORIZZONTALI

0 , 0 0 0

0 , 0 5 0

0 , 1 0 0

0 , 1 5 0

0 , 2 0 0

0 , 2 5 0

0 , 3 0 0

0 , 3 5 0

0 1 2 3 4

T ( s e c )

S

d

(g

S L V T r = 4 7 5 a n n i

(sec)875,04/311 HCT

gWSF dh /

y yyiihi

zWWzFF /

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AZIONE SISMICA E RIPARTIZIONE TRA I PIANI

CALCOLO DEGLI ELEMENTI SISMORESISTENTI


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REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE CON CONTROVENTI CONCENTRICI

Le diagonali di controvento hanno essenzialmente funzione portante nei confronti delle

azioni sismiche e, a tal fine, tranne che nel caso di controventi a V, devono essereconsiderate solo le diagonali teseLe membrature di controvento devono appartenere alla primao alla seconda classe.La risposta carico-spostamento laterale deve risultareindipendente dal verso dellazionesismica

Per edifici con pi di due piani, la snellezza adimensionaledei controventi deve rispettare le seguenti condizioni:

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DIMENSIONAMENTO DELLE DIAGONALI DI CONTROVENTO

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Controventi D-E

1,

Rdt

Ed

NN

0

,

M

yk

Rdpl

fAN

g

2

,

9,0

M

tknetRdu

fAN

g

RduRdpl NN ,, RdplRdt NN ,,

Lazione assiale di calcolo NEd su ogni controvento tesodeve rispettare la seguente condizione:

Dove la resistenza di calcolo a trazione Nt,Rd dimembrature indebolite da fori per collegamenti bullonatideve essere assunta pari al minore dei valori seguenti:

1.la resistenza plastica della sezione lorda

2.La resistenza a rottura della sezione in corrispondenza

dei fori di collegamento

Qualora il progetto preveda la gerarchia delle resistenzedeve risultare

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Controventi D-E

Controvento C

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DIMENSIONAMENTO DI TRAVI E COLONNE

Nel caso dei controventi concentrici il comportamento sismico inelastico ed, in

particolare, la capacit di sviluppare un comportamento di tipo dissipativo sonoinfluenzati sia dallatipologia di controventosia daicriteri di dimensionamentoadottati.

In relazione a tali fattori si distinguono due classi di duttilit:controventi concentrici a bassa duttilitcontroventi concentrici ad alta duttilit

di regola, i controventi concentrici devono essere progettati in modo che laplasticizzazione delle diagonali tese preceda la rottura delle connessioni elinstabilizzazionedi travi e colonna

APPLICAZIONE GERARCHIA DELLEREISTENZE PER TRAVI E PILASTRI

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Travi e colonne considerate soggette prevalentemente a sforzi assiali, in condizioni di

sviluppo del meccanismo dissipativo previsto per tale tipo di struttura, devono rispettarela condizione

gRd il fattore di sovraresistenza

NEd,E e MEd,E, sono le sollecitazioni di compressione e flessione dovute alle azioni

sismiche

W il minimo valore tra gli Wi=Npl,RD,i/NED,idegli elementi di controvento, essendoNED,i lo sforzo normale di progetto della i-mo controvento incondizione sismiche e N

pl,RD,i

il corrispondente sforzo normale plastico

essendo

NEd,G e MEd,G,sono le sollecitazioni di compressione e flessione dovute alle azioni nonsismiche

Npl,Rd la resistenza nei confronto dellinstabilit


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Mentre calcolare lo sforzo dovuto ad azioni sismiche risulta abbastanza semplice nel caso

delle colonne, per le travi, necessario rilassare lipotesidi inestensibilit assiale fattanel momento in cui si impone un constraint di piano ed affidarsi a considerazioni diequilibrio (alla traslazione orizzontale)


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VERIFICA TRAVI (Sforzo normale e flessione)

Circ . 2-02-2009 (Metodo B)

1

1

,

,,

1

,

,,

1

,

M

Rkz

EdzEdz

yz

M

RkyLT

EdyEdy

yy

M

kRy

Ed

M

MMk

M

MMk

N

N

gg

g

Elementi suscettibili di deformazioni torsionaliquali ad esempio elementi con sezione aperta esenza ritegni torsionali

NTC

1

1

,

,,

1

,

,,

1

,

M

Rkz

EdzEdz

zz

M

Rky

LT

EdyEdy

zy

M

kRz

Ed

M

MMk

M

MMk

N

N

gg

g

VERIFICA COLONNE (Sforzo normale)VERIFICA DI STABILIT COME PER LE ASTE DELLA PARTE A GRAVIT

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COLLEGAMENTI

Collegamento diagonale-trave-colonna

Collegamento diagonale-diagonale Collegamento colonna-colonna Collegamento colonna-fondazione

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84/153

COLLEGAMENTO COLONNA-FONDAZIONE

HE300 B

HE100

B

HE100 B

HE100B

VISTA DALL'ALTO

piastra 720x471x30

bulloni 10 classe8,8

irriggidimenti

PIASTRA 720x471x30

11

31,5

720

471

30 3065 52

37,8 37,8

37,8

37,8

322,2 322,2

160,7

160,7

74

VISTA FRONTALE VISTA LATERALE

barre 30S355barre 30S355

dadi di registro

HE300B

HE300B

dadi di registro

GIUNTODI COLLEGAMETO DELCONTROVENTO

13,2

24,2

73,6

13,2

13,2

24,2

24,2

24,2

11

200

341

13,2

13,2

14

14

100

23

23

19

35

76

81

76

54

11177

160

24

30

74

30

19

161413,2

74

161413,2

241

167

312

24,2

24,2

24,2

24

,2

241

167

312

74

20

258

182

4,2

24,2

24,2

24,2

SISTEMA PENDOLARE

VISTA DALL'ALTO PIASTRA 450x450x27

VISTA FRONTALE VISTA LATERALE

HE300 B

piastra 451x451x27

31,5

450

450

37,8 37,8

37,8

37,8

374,4

374,4

11 11

720

510

132

20 20

132

acciaio S235

acciaio S355

acciaio S355

acciaio S355

saldatura a cordoned'angolo

L = 300mmsezione di gola10mm









saldatura a cordoned'angoloL = 208mmsezione di gola10mm

saldatura a cordoned'angoloL = 720mm

sezione di gola5mm



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STRUTURALI DISSIPATIVI IN ZONA SISMICAREGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE

Al fine di conseguire un comportamento duttile, i telai devono essere progettati in

maniera tale che lecerniere plastiche si formino nelle travi piuttosto che nelle colonne.Questo requisito non richiesto con riferimento alle sezioni di base del telaio, allesezioni di sommit delle colonne dellultimopiano degli edifici multipiano e nel casodi edifici monopiano. Tale obiettivo pu essere conseguito in maniera pi o menoestesa in funzione dei criteri di progettazione adottati. Pertanto, a tale riguardo i telai sidistinguono in:

Telai a bassa duttilit

Telai ad alta duttilit

LE REGOLE PROGETTUALIDIPENDONO DALLACLASSE DI DUTTILITA

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STRUTURALI DISSIPATIVI IN ZONA SISMICAREGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE

GERARCHIA DELLE RESISTENZE PER FAVORIRE UN MECCANISMO

GLOBALE

MASSIMO NUMERO DI CERNIERE PLASTICHE

DISTRIBUZIONE UNIFORME DELLA DUTTILIT RICHIESTA

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REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE: TRAVI

NELLA SEZIONE IN CUI ATTESA LA FORMAZIONE DI CERNIERE

PLASTICHE DEVONO ESSERE VERIFICATE LE SEGUENTI RELAZIONI

MEd, NEd, VEdsono i valori di progetto del momento flettente, della sollecitazione assialee del taglio

Mpl,Rd, Npl,Rd, Vpl,Rd sono i valori delle resistenze plastiche di progetto, flessionale,

assiale e tagliante determinate come visto per il calcolo per carichiverticali

RESISTENZA

DUTTILIT

VEd,Ge VEd,M forze taglianti dovute rispettivamente allapplicazione delle azioni nonsismiche e allapplicazione dei momenti plastici di momenti plasticiequiversi Mpl,Rdnelle sezioni in cui attesa la formazione delle cerniere

plastiche

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89/153

REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE: TRAVI

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90/153



91/153

REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE: COLONNE

Per assicurare lo sviluppo del meccanismo globale dissipativo, necessariorispettare la

seguente gerarchia tra le resistenze tra la trave e la colonnadove, oltre ad aver rispettatotutte le regole di dettaglio, si assicuri per ogni nodo trave-colonna nel telaio che

gRD=1.3per strutture di classe CDA

gRD=1.1per strutture di classe CDB

NC,pl,Rd il momento resistente della colonna

calcolato per i livelli di sollecitazioneassiale presenti nella colonna nellecombinazioni sismiche

Nb,pl,Rd il momento resistente delle travi checonvergono nel nodo trave-colonna

P

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Nel caso dei controventi eccentrici il comportamento sismico inelastico ed, in particolare, la

capacit di sviluppare un comportamento di tipo dissipativo sono in parte influenzati dai criteri didimensionamento adottati.

I controventi eccentrici dividono solitamente le travi dei telai in due o pi parti. una di queste parti,detta link, ha il compito di dissipare energia attraverso deformazioni plastiche taglianti oflessionali. Nel primo caso si parla di link corti, nel secondo dilink lunghi. Se i link dissipanoenergia sia per deformazioni inelastiche taglianti e flessionali, si parla dilink intermedi.

P

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IN RELAZIONE ALLA LUNGHEZZA e DEL LINK, DELLA SUA RESITENZA

FLESSIONALE Ml,RdE TAGLIANTE Vl,Rd, NONCH DAL RAPPORTOTRA IL MAGGIOREED IL MINORE DEI MOMENTI ATTESI ALLE DUE ESTREMIT DEL LINK, SI ADOTTALA SEGUENTE CLASSIFICAZIONE

P

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94/153


P

rof.Gianfranc

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REGOLE DI PROGETTO PER STRUTTURE INTELAIATE:GIUNTI TRAVE-COLONNA

LA N.N.T RICHIEDE IN SOSTANZA CHE I COLLEGAMENTI ABBIANOPRESTAZIONI TALI DA GARANTIRE CHE DI TUTTI GLI ELEMENTI PRESENTI INUN NODO (TRAVE, COLONNA, GIUNTO)IL GIUNTO NON RAPPRESENTI LA PARTEDEBOLE

IN REALT, LE VERIFICHE CODIFICATE (RIGUARDANTI SOSTANZIALMENTEUNIONI E PANNELLI NODALI) SONO ASSOLUTAMENTE INSUFFICIENTI PER

POTER DIRE SE EFFETTIVAMENTE IL GIUNTO SIA SUFFICIENTEMENTERESISTENTE

NON BISOGNA INOLTRE DIMENTICARE, CHE IL GIUNTO DOTATO ANCHE DIUNA SUA RIGIDEZZA CHE INCIDE IN MANIERA SIGNIFICATIVA SULLEPRESTAZIONI DELLA STRUTTURA IN TERMINI DI SPOSTAMENTI LATERALI EQUINDI DI SOLLECITAZIONI. IN BASE ALLA REALE RIGIDEZZA DEL GIUNTODEVE ESSERE IMPLEMENTATA LA FASE DI MODELLAZIONE

IN PI NECESSARIO RICONOSCERE, OLTRE CHE LA SUA RESISTENZA, ANCHELA CAPACIT ROTAZIONALE DEL GIUNTO(DUTTILIT). ANCHE DA QUESTOPUNTO DI VISTA LE N.N.T. NON DANNO ALCUN TIPO DI SPUNTO

dunque pi conveniente fare riferimento a codici normativi e metodi pi

avanzati che tengano in giusto conto le soprariportate considerazioni.Un esempio dato dallEC3 e dal metodo proposto detto delle componenti

P

rof.Gianfranc

oDeMatteis

EdificiMultipia

noinAcciaio



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LEZIONE 2EDIF ICI INDUSTRIALI


ESEMPI DI EDIFICI INDUSTRIALI (MONOPIANO) INACCIAIO


97/153

P

rof.Gianfranc

oDeMatteis

EdificiIndustriali

ESEMPI DI EDIFICI INDUSTRIALI (MONOPIANO) INACCIAIO


98/153

P

rof.Gianfranc

oDeMatteis

EdificiIndustriali

ESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO HANGAR


99/153

P

rof.GianfrancoDeMatteis

EdificiIndustriali

PALESTREESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO


100/153

P


EdificiIndustriali

STAZIONI FERROVIARIEESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO


101/153

P


EdificiIndustriali

PALAZZETTI DELLO SPORTESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO


102/153

P


EdificiIndustriali

PISCINEESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO


103/153

P


EdificiIndustriali

PENSILINEESEMPI DI STRUTTURE IN ACCIAIO PER EDIFICIMONOPIANO


104/153

P


EdificiIndustriali

VANTAGGI DELLUSO DELLA CARPENTERIA METALLICAPER LA COSTRUZIONE DI EDIFICI INDUSTRIALI


105/153

P


EdificiIndustriali

ALTA PREFABBRICABILIT DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI

RAPIDIT DI ESECUZIONE DELLEDIFICIO

ALTO RENDIMENTO STRUTTURALE (LEGGEREZZA)

ESTREMA ECONOMICIT NELLA REALIZZAZIONE DELLEDIFICIO

GRANDI LUCI ED AMPI SPAZI LIBERI DA ELEMENTI STRUTTURALI VERTICALI

LACCIAIO GARANTISCE DUNQUE PRESTAZIONI SUPERIORI RISPETTO AD ALTRI

SISTEMI PREFABBRICATI

VANTAGGI DELLUSO DELLA CARPENTERIA METALLICAPER LA COSTRUZIONE DI EDIFICI INDUSTRIALI


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Materiale Sollec.Ammissibile

(kg/cmq)

Massa volumica

(kg/mc)

Rendim. Mecc.

/

(x 103)

Muratura 10 1800 6

Legno 60 800 75

Cls armato 85 2500 34

Acciaio (Fe 360) 1600 7850 204

Acciaio (Fe 510) 2400 7850 306

Leghe dialluminio

1400 2800 500

Acciaio adelevato limite di

snervamento

5000-10000 7850 637

P


EdificiIndustriali

DESCRIZIONE TIPOLOGICA DEGLI ELEMENTISTRUTTURALI


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Elementi strutturali

Telai trasversali

Capriate reticolaricorrenti

elementi di parete

Colonne

Telai longitudinali

Colonne

Travi Sistema dicontroventamento

Elementi di copertura

Elementi di rivestimento

lamiere ondulate

lamiere piameelementi prefabbricati

Arcarecci

Elementi di falda

Sistema fondazione

Plinti in c.a.

F

P


EdificiIn

dustriali


S O


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P


EdificiIn

dustriali

ELEMENTI DI RIVESTIMENTO

Gli elementi di rivestimento usualmente utilizzatisono realizzati attraverso lamiere grecate. anchepossibile, qualora si voglia raggiungere determinateprestazioni termiche, lusodi pannelli sandwich.

Rispetto ai soli carichi verticali, possono essereadottati per il calcolo modelli mono-dimensioni(luci di 3.00m al massimo).

Rispetto ai carichi orizzontali, al contrario, importante considerare modelli bidimensionali

STRESSED SKIN DESIGN


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P


EdificiIn

dustriali



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Elementi strutturali

Telai trasversali

Capriate reticolaricorrenti

elementi di parete

Colonne

Telai longitudinali

Colonne

Travi Sistema dicontroventamento

Elementi di copertura

Elementi di rivestimento

lamiere ondulate

lamiere piameelementi prefabbricati

Arcarecci

Elementi di falda

Sistema fondazione

Plinti in c.a.

F

F

P


EdificiIn

dustriali



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P


EdificiIn

dustriali

SCHEMA COMPLETO DEL CAPANNONE

Vincolo incastro nel piano, cerniera fuori dalpiano


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DESCRIZIONE DEGLI ARCARECCI


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P


EdificiIn

dustriali

DESCRIZIONE DEGLI ARCARECCI

IL SINGOLO ARCARECCIO RISULTA COLLEGATO AI CORRENTI SUPERIORI

DELLE CAPRIATE IN CORRISPONDENZA DEI NODI.PER ESSO PUO ESSERE DUNQUE ADOTTATO UNO SCHEMA DI TRAVEAPPOGGIATA ALLE ESTREMIT (IN ALTERNATIVA TRAVE SU UN MASSIMODI TRE APPOGGI)

LA SEZIONE IN GENERALE SOTTOPOSTA A FLESSIONE NELLE DUEDIREZIONE, PERLINCLINAZIONEDELLE FALDE


DESCRIZIONE DEL NODO DI COLMO DI UNA CAPRIATA


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P


EdificiIn

dustriali

DESCRIZIONE DEL NODO DI COLMO DI UNA CAPRIATA

SCHEMA CAPRIATA

TRACCIATURA DELLE TRAVI RETICOLARI


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P


EdificiIn

dustriali

Le travi reticolari, abbiano esse i nodibullonati o saldati, vengono di solitoanalizzate secondo uno schema che

considera ogni asta incernierata alleestremit. Il modello di calcolo non dunque in grado di cogliere i momentiflettenti che insorgono per effetto dellasolidarizzazione, seppur parziale, deinodi, ma considera le aste

semplicemente tese o compresse.Evitando di scendere troppo nel dettagliodella questione, di pu dire che taleassunzione da ritenersi corretta, inquanto a favore di sicurezza, a patto chevengano rispettate le due seguenticondizioni:

Nel piano della trave la lunghezzalibera di inflessione Lc delle astecompresse sia pari alla distanza frale ideali cerniere;Lo schema della trave sia tracciatosecondo gli assi baricentrici.

EDIFICIO INDUSTRIALE: FASI PROCESSO PROGETTUALE

ANALISI PROGETTO


116/153

ANALISI DEI CARICHI VERTICALI (IN COPERTURA) E

ORIZZONTALI PROGETTO-VERIFICA DEGLI ARCARECCI

IDENTIFICAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI ASSIALI EPROGETTO-VERIFICA DEGLI ELEMENTI DELLA CAPRIATA

CALCOLO DEI COLLEGAMENTI DI CAPRIATA

PROGETTO-VERIFICA DELLA COLONNA

CALCOLO DEL COLLEGAMENTO TRAVATA-COLONNA

CALCOLO DEL COLLEGAMENTO COLONNA-FONDAZIONE

PROGETTO DEL SISTEMA DI CONTROVENTAMENTO

LATERALE E DI FALDA

P


EdificiIn

dustriali


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ANALISI PROGETTO


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P


EdificiIn

dustriali


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ANALISI DEI CARICHILe azioni considerate per il progetto della copertura sono:Peso proprio della lamiera di copertura (G carico permanente non strutturale)


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P


EdificiIn

dustriali

Peso proprio della lamiera di copertura (G2- carico permanente non strutturale)

Peso proprio dellarcareccio (G1- carico permanente strutturale)

Carichi variabili sul manto di copertura (Im)

Peso proprio della capriata (G1- carico permanente strutturale)

Carichi da neve sul manto di copertura (S)

Carichi da vento sul manto di copertura (w)

Imperfezioni per il progetto dei controventi di falda (i)

Pannelli di copertura isolati KINGSPAN KS100 RW (G2=0.1 KN/m2- scarico su arcarecciog2=0.1x2.54=0.254 kN/m)

In prima istanza si assume che larcarecciosia un profilo HE 140 A caratterizzato da un pesoper unit di lunghezza g1arc=0.25 kN/m

Forfettariamente si assume che la capriata abbia un peso per unit di lunghezza pari a

g1cap=1.3 kN/m

Im=0.4 KN/m2- scarico su arcarecciog2=0.4x2.54=1.02 kN/m)

S=0.64 KN/m2- scarico su arcareccios=0.64x2.5=1.60 kN/m

W=0.345 KN/m2 (diretto verso lalto)- scarico su arcarecciow=0.345x2.54=0.8763 kN/m

ANALISI DEI CARICHILe azioni considerate per il progetto delle colonne e per i controventilaterali sono:


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P


EdificiIn

dustriali

laterali sono:

Scarico da peso proprio della lamiera di copertura (G2)

Scarico da Peso proprio dellarcareccio (G1)

Scarico da Carichi variabili in copertura (IM)

Scarico da Peso proprio della capriata (G1

Scarico da Carichi da neve in copertura (s)

Peso proprio delle colonne (G1)

Carichi da vento sulle facciate (w)

Scarico da Carichi da vento in copertura (w)

Escursioni termiche (t)

ANALISI DEI CARICHI: COMBINAZIONI

Verifiche S L U


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P


EdificiIn

dustriali

Verifiche S.L.U.

Verifiche S.L.E.

Sisma da noncombinare con

neve e vento

PROGETTO-VERIFICA DEGLI ARCARECCI

CARICHI PER STATO LIMITE DI ESERCIZIO


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P


EdificiIn

dustriali

C C S O S C O

CARICHI PER STATO LIMITE ULTIMO

22

02

02

22

1.30

1.30

1.50

1.50

PROGETTO-VERIFICA DEGLI ARCARECCIVERIFICA ALLO STATO LIMITE ULTIMO


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P


EdificiIn

dustriali

Componenti of Pult:

1- Verticale

2- Orizontale

Z

y

M

M ,Ed

Classe della sezione:

y

PROGETTO-VERIFICA DEGLI ARCARECCIVERIFICA ALLO STATO LIMITE ESERCIZIO


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P


EdificiIn

dustriali

mmL

mmIE

LP

y

ser30

20025.16

101033206000384

600005.25

384

54

44

1,

max

mmL

mmIE

Ls

y

24250

68.12101033206000384

600060.15

384

54

44

2

LARCARECCIO RISULTA DUNQUE SOVRADIMENSIONATO. CI PERMETTE DIADOTTARE UNA SEZIONE INFERIORE E DI REIMPLEMENTARE IL CALCOLO AL

FINE DI REALIZZARE UN RISPARMIO

IDENTIFICAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI ASSIALI EPROGETTO-VERIFICA DEGLI ELEMENTI DELLA CAPRIATAGli scarichi sui nodi della capriata sono calcolati a partire dalle reazioni

li i i d t t i i d di i


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P


EdificiIn

dustriali

sugli arcarecci aggiungendo opportunamente, in corrispondenza di ogninodo, laliquota forfettaria che tiene conto del peso della capriata

(Rtruss=gGiarcg1cap=1.32.501.3):

L =lunghezza arcareccio

Rtruss= Aliquota peso proprio capriata

21.10 21.10

21.10 21.10 21.10

21.10 21.10 21.1021.10 21.10 21.10

21.1021.10

10.5510.16 10.16



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P


EdificiIn

dustriali


Per Tc1 eq. rotazione @ B:


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P


EdificiIn

dustriali

Per Bc1 eq. rotazione @ Node A:

Per Bc2 eq. rotazione @ Node A

Per Tc2 eq. rotazione @ Node D:


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Combinazione da SLU con neve carico variabile fondamentale


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P


EdificiIn

dustriali

Corrente inferioreMember Axial Force (KN) Nature of Force

Bc1 805.7 Tension

Bc2 805.7 Tension

Bc3 742.8 Tension

Bc4 678.5 Tension

Bc5 620.5 Tension

Bc6 557.8 Tension

Bc7 495.4 Tension

Member Axial Force (KN) Nature of Force

Tc1 817.437 Compression








V1 0 Tension

V2 10.61 Tension

V3 21.22 TensionV4 31.83 Tension

V5 42.44 Tension

V6 53.05 Tension

V7 127.32 Tension


D1 61.9395 Compression






Corrente superiore

Montanti Diagonali

IDENTIFICAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI ASSIALI EPROGETTO-VERIFICA DEGLI ELEMENTI DELLA CAPRIATAElemento Carico

Combinazione con neve come carico variabile fondamentale Combinazione con vento come carico variabile fondamentale


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P

rof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIn

dustriali

F (KN) Nature of Force F (KN) Nature of Force

Corrente inferiore Bc1 805.67 Trazione 547.7 Compressione

Bc2 805.67 Trazione 547.7 Compressione






Corrente superiore

Tc1 817.44 Compressione555.6

Trazione

Tc2 753.68 Compressione457.4 Trazione






Montanti

V1 0 Trazione0

Compressione

V2 10.61 Trazione16.6 Compressione





V7 127.32 Trazione71.3 Compressionee

Diagonali

D1 61.94Compressione 98.3

Trazione

D2 67.88Compressione 57.3 Trazione






PROGETTO VERIFICA DEL CORRENTE INFERIORE


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P

rof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIn

dustriali

Elemento Carico

Combinazione fondamentale con neve comecarico variabile

Combinazione fondamentale con ventocome carico variabile

Sforzo normale (KN) Sforzo normale


Sezione (di tentativo) UPN-120 (sezione di classe 1)

Verifiche a compressione


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IMBOTTITURE (Circ. Min. 14.02.09 Par. 4.2.4.1.3.1.5)


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P

rof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIn

dustriali

La verifica di aste composte costituite da due o quattro profilati, vedi Figura, posti ad unintervallo pari allo spessore delle piastre di attacco ai nodi e comunque ad una distanza

non superiore a 3 volte il loro spessore e collegati con calastrelli o imbottiture, pu esserecondotta come per unasta semplice, trascurando la deformabilit a taglio delcollegamento, se gli interassi dei collegamenti soddisfano le limitazioni della tabella. Nelcaso di angolari a lati disuguali, linstabilit dellastacon inflessione intorno allassey dipu essere verificata considerando un raggio dinerzia


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Rottura a taglio del bullone Rottura a rifollamento

della lam iera

Rottura a taglio della

lamiera

Rottura a trazione

della lamiera

P

rof.Gianfran

coDeMatteis

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CALCOLO DEI COLLEGAMENTI DI CAPRIATAInterasse e distanza dai margini. Al fine di poter utilizzare regole di calcolo semplificate, intendendocon d0il diametro del foro, devono essere soddisfatte le seguenti prescrizioni relative alla geometriadelle unioni


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P

rof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIndustriali

delle unioni.



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P

rof.Gianfran

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EdificiIndustriali

Bolt Dia Bolt

Grade

Hole

diameter

Plate

Thickness

e1 e2 p1 p2

16 8.8 18 18 30 30 45 50

20 8.8 22 18 30 30 50 60

Collegamenti elementi-fazzoletti: Si calcolano per gli sforzi

normali presenti nelle asteCollegamenti fazzoletti-elementi: Si calcolano considerandogli sforzi che devono essere trasferiti

Lo sforzo da trasferire in questocaso pari alla differenza deglisforzi nelle aste


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CALCOLO DEI COLLEGAMENTI DI CAPRIATAMember AxialForce

(KN)

M16 Grade 8.8 Bolts M20 Grade 8.8 Bolts

Fb,rd nb Fv,rd nb Max

nb

Fb,rd nb Fv,rd nb Max

nb

Lower Bc1 805.67 93.23 9 60.3 13 13 95.98 8 94.08 9 9


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Prof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIndustriali

Chord

UPN-120

Bc2 805.67 93.23 9 60.3 13 13 95.98 8 94.08 9 9

Bc3 742.82 93.23 8 60.3 12 12 95.98 8 94.08 8 8

Bc4 678.55 93.23 7 60.3 11 11 95.98 7 94.08 7 7

Bc5 620.47 93.23 7 60.3 10 10 95.98 6 94.08 7 7

Bc6 557.77 93.23 6 60.3 9 9 95.98 6 94.08 6 6

Bc7 495.41 93.23 5 60.3 8 8 95.98 5 94.08 5 5

Upper

Chord

UPN-160

Tc1 817.44 99.9 8 60.3 14 14 102.8 8 94.08 9 9

Tc2 753.68 99.9 8 60.3 12 12 102.8 7 94.08 8 8

Tc3 688.46 99.9 7 60.3 11 11 102.8 7 94.08 7 7

Tc4 629.53 99.9 6 60.3 10 10 102.8 6 94.08 7 7

Tc5 565.92 99.9 6 60.3 9 9 102.8 6 94.08 6 6

Tc6 502.65 99.9 5 60.3 8 8 102.8 5 94.08 5 5

Tc7 439.57 99.9 4 60.3 7 7 102.8 4 94.08 5 5

Verticals

V7-

U-65x42

Others

U-60x30

V1 0 79.91

0 60.3 0 0

V2 10.61 79.91

0 60.3 0 0

V3 21.22 79.91

0 60.3 0 0

V4 31.83 79.91

0 60.3 1 1

V5 42.44 79.91

1 60.3 1 1

V6 53.05 79.91

1 60.3 1 1

V7 127.32

73.25 2 60.3 2 2

Diagonals

D6-

U-65x42

Others

U-60x30

D1 98.3 79.91

1 60.3 2 2

D2 67.88 79.91

1 60.3 1 1

D3 65.28 79.91

1 60.3 1 1

D4 75.99 79.91

1 60.3 1 1

D5 82.07 79.91

1 60.3 1 1

D6 89.27

73.25 1 60.3 1 1


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PROGETTO-VERIFICA DELLA COLONNAScelta sezione (HE340B)

Wpl y Wpl z


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Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali

h b tw tf r A Iy

Wpl.y

iy Avz Iz

Wpl.z

It Iw

mm mm mm mm mm mm2 mm4 mm3 mm mm2 mm4 mm3 mm4 mm6

x102 x104 x103 x10 x102 x104 x103 x104 x109

340 300 12 21.5 27 170.9 36660 2408 14.65 56.09 9690 985.7 7.53 2454

Flangia esterna sottoposta a compressione uniforme

Anima interna sottoposta a compressione e flessione

Ci sinifica che anche lanima di classe 1

Classificazione

PROGETTO-VERIFICA DELLA COLONNAScelta sezione (HE340B)


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Prof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIndustriali

Lazionedel vento sulla colonna verr calcolata considerando la relativa area di influenza

PROGETTO-VERIFICA DELLA COLONNAVerifica di stabilit colonna


144/153

Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali

Verifica di deformabilit della colonna


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PROGETTO-VERIFICA DELLA COLONNA

Verifica di stabilit colonna (combinazione comprendente sia vento che neve)


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Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali


8 .8 8.8


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Prof.Gianfran

coDeMatteis

EdificiIndustriali

8.8

8.8

8.8

TopV

iew

8. 8

8. 8

8. 8

8. 8

Top ViewSectional View

8.88.8

Componente 1: collegamento fazzoletto-squadrette (bullonato)

Componente 2: collegamento squadrette-piastra (saldato)

Componente 3: collegamento piastra-contropriasta (bullonato)

Componente 4: collegamento contropiastra-colonna (saldato)



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Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali


8 .8 8.8


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Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali

8.8

8.8

8.8

TopV

iew

8. 8

8. 8

8. 8

8. 8

Top ViewSectional View

8.88.8

Forza di trazione:

Verifica a taglio e trazione

Es: collegamento bullonato piastra-contropiastra (collegamento bullonato a taglio e

trazione)

Forza di tagliante:


Per quanto riguarda i giunti tra la colonna e la fondazione, si operer nelle stesse

modalit viste in precedenza per il collegamento capriata-colonna: si considereranno le

diverse componenti e le si verificheranno per resistenza (approccio semplificato che non

i d ll i id )


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EdificiIndustriali

tiene conto della rigidezza).

Le configurazioni da adottare dipendono essenzialmente dalla tipologia e dallentitdegli

sforzi che devono essere trasferiti. Ad esempio, con riferimento alla figura , si possonoosservare giunti che sono in grado di trasferire esclusivamente sforzo normale (a); sforzo

normale, taglio e momento di piccola-media entit (b); sforzo normale, taglio e momento

di media-grande entit (c-d).

La cosa importante assumere una tipologia di collegamento coerente con lo schema

statico preso a riferimento in sede di calcolo.

Colonna;Collegamento saldato

colonna-fondazione;Piastra di base;Tirafondi;Letto di maltaespansiva ad altaresistenza ed eventuali

pozzetti riempiti dellastessa malta nei qualiannegare i tirafondi;Plinto di fondazione.


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Verifica dello spessore della piastra ed eventuale posizionamento di costolature


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Prof.Gianfran

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EdificiIndustriali

Si individuano delle mensole e sideterminano su di esse le sollecitazioniagenti a causa del contatto della piastracon il letto di malta

Verifica dellancoraggiodei tirafondi

La

fN ad

21 )/1(

Si usano formule empiriche di comprovata affidabilit



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GRAZIE PER LATTENZIONE

De Matteis Corso Pistoia Acciaio

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