Dettagli costruttivi - scale · Corso di Analisi e Progetto di Strutture – 2013 – Dott.Ing. E....

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Dettagli costruttivi - scale

http://efficienzaenergetica.ediliziainrete.it/produzioni/scale-cls

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Dettagli costruttivi

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13 40 14 40 13

120

204

24

Scala a soletta rampante

gradini riportati

pianerottolo

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ANALISI DEI CARICHI

SCALA CON TRAVE A GINOCCHIO E GRADINI A SBALZO

Geometria:

2a+p=62-64 cm

Nel caso in esame: alzata a=16 cm

pedata p = 30 cm

16

30

4

34

28°

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Funzione altresì delle indicazioni contenute nelle normative tecnicheche danno luogo a quantitativi minimi di armature metalliche,infittimenti delle staffe nelle zone critiche, etc.



Nonché dei criteri di progettazione

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EDIFICI CON STRUTTURA IN ACCIAIO.

2. Tipologie strutturali per edificiClassificazione dei sistemi strutturali:

classificazione

TIPOLOGIE STRUTTURALI PER EDIFICI IN ACCIAIO

Importanza del ruolo dei collegamenti tra le parti strutturali

Nodi rigidi assenza di rotazioni relative trave colonna

nodi semirigidi realtà

nodi flessibili rotazioni relative trave colonna senza trasferimento di momento

Nodo rigido Nodo flessibile

Corso di Analisi e Progetto di Strutture – 2013 – Dott.Ing. E. GRANDE

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EDIFICI CON STRUTTURA IN ACCIAIO.

2. Tipologie strutturali per edificiClassificazione dei sistemi strutturali:

Principalmente si hanno le seguenti tipologie strutturali:

•Strutture a telaio (a nodi rigidi o mista)

•Strutture a controventi (a nodi pendolari)

• Controventi concentrici

• Controventi eccentrici

Nodo rigido trave incastrata alla colonna

Nodo flessibile trave incernierata alla colonna

La presenza dell’uno o dell’altro tipo di nodo condiziona dunque il meccanismo resistente della struttura nei confronti delle azioni di progetto e definisce le caratteristiche del sistema strutturale.

Separazione dei ruoli resistenti nei confronti dei carichi verticali e delle azioni orizzontali


Classificazione delle tipologie strutturali per edifici in acciaio

Comportamento 2D

Comportamento 3D


TIPOLOGIA A CONTROVENTI:

TELAI CONTROVENTATI con controventi concentrici

TELAI CONTROVENTATI con controventi eccentrici

L’utilizzo di sistemi controventati nasce proprio con lo scopo di limitare glispostamenti laterali della struttura. L’introduzione di elementi di controventamento(diagonali) comporta che il taglio indotto dalle forze laterali venga assorbitoprevalentemente dagli elementi di controvento attraverso uno stato di sollecitazioniassiali.

Tipo di sollecitazione prevalente:

Sforzi assiali negli elementi strutturali


TIPOLOGIA A TUBO:

il tubo viene realizzato disponendo una fitta maglia di colonne e travi lungo il perimetrodell’edificio (a volte si ha la presenza anche di un nucleo centrale, sempre costituito da unafitta maglia di colonne e travi, ma in questo caso si parla di tubo in tubo). In questo modo,poiché l’azione dei carichi orizzontali è sopportata dai soli elementi esterni, la parte interna dellapianta risulta libera da colonne di grande sezione ovvero da nuclei.

Solo gli elementi appartenenti al tuboesterno (colonne e travi) forniscono uncontributo in termini di rigidezza lateralee di assorbimento del taglio. Il sistemaglobale soggetto a forze laterali si comportacome costituito da quattro pannelli (i telaiperimetrali) rigidamente collegati tra loro. Inpratica i pannelli laterali (paralleli alladirezione della forza) si comportanocome l’anima di una sezione scatolare inacciaio, mentre i pannelli ortogonali alladirezione della forza si comportanocome le flange.


TIPOLOGIA A TUBO:

Un esempio: Twin Towers

Tubo esterno: interasse colonne 1 metro• 110 piani – 415 m• 1966/1973• Peso acciaio strutturale: 77522 t


TIPOLOGIA A TUBO:

Esempio: Twin Towers


TIPOLOGIA A TUBO controventato

Esso è costituito da un sistema perimetrale di telai a nodi rigidi (rigidamente connessi tra loro),con l’aggiunta di diagonali di controventamento (sempre disposte sul perimetro) che siestendono per più piani della struttura.

• John Hancock Center (Chicago)•100 piani – 344 m• 1965/1970• Peso acciaio strutturale: 56800 t


TIPOLOGIA A BUNDLED TUBEcostituita da varie “celle”, ognuna delle quali è un sistema a tubo. In questo modo si possono avere anche delle interruzioni lungo l’altezza della struttura senza avere perdite in termini di efficienza del sistema.Il bundled tube può essere visto come un insieme di sistemi a tubo tra loro interconnessi che si comportano come un unico sistema strutturale tridimensionale.

• Sears Tower (Chicago)•110 piani – 442 m• 1969/1974• Peso acciaio strutturale: 69000 t


Sistemi di CollegamentoSono i dispositivi costruttivi che hanno lo scopo di connettere insieme due o più elementi strutturali.

Chiodi Bulloni normali Bulloni ad alta resistenza Perni saldatura

collegamenti

classificazione

rigidi

cerniera

collegamenti

collegamentiBULLONI NORMALI

Bullone: gambo – rosetta – dadoIn presenza di vibrazioni o inversioni di sforzo occorronoaltri componenti (controdadi, rosette elastiche).

Materiali (classi UNI3740)Vite: 4.6 ‐ 5.6 ‐ 6.8Dado: 4.A – 5D – 5S

Diametri:d=12,14,16,18,20,22,24,27,30mm(Fori: diametro maggiorato di 1mmfino a d=20mm e di 1.5mm oltred=20mm, quando è ammissibile unassestamento sotto carico del giunto.)


distanza tra i fori→ NORMATIVA


Montaggio

I bulloni devono essere serrati con coppie di serraggioTs tali da provocare una forza di trazione nel gambo econseguentemente una forza di compressione nellelamiere collegate.

collegamentiBULLONI NORMALITrasmissione degli sforzi

F/2

F/2

FF/2

F/2

F

2

1

3

FF/2

F/22

1

3

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso1. Rottura per trazione lamiera

a dF

F

F/2

F/2F/2

F/2

F

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso2. Rottura del bullone per taglio

F/2

F/2

F/2

F

F/2

F/2

F/2

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso3. Rottura per strappo della lamiera

F F

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso4. Rottura per rifollamento della lamiera

F

F

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso‐ approccio numericoNon vale la teoria di De Saint Venant.Utilizziamo dunque un approcciosemplificato calcolando il valore mediodelle tensioni.

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso1. Rottura per trazione lamiera

a dF F

1F

a d s

Valore medio della tensione normale agente sulla sezione di crisi:

collegamenti

1 24

2F

d

Valore medio della tensione tangenziale agente sulla sezione di crisi (sezione resistente):

BULLONI NORMALIModalità di collasso2. Rottura del bullone per taglio

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso3. Rottura per strappo della lamiera

Viene garantita rispettando le indicazioni di normativa circa la distanza tra i fori e la distanza dei fori dai bordi.

collegamentiBULLONI NORMALINORMATIVA

collegamentiBULLONI NORMALIModalità di collasso4. Rottura per rifollamento della lamiera

F

2F

d s

Valore medio della tensione normale agente lungo la superficie di contatto foro‐bullone:

collegamentiBULLONI NORMALICollegamenti con più file di bulloni

1,( )u uF i d s 1.Rottura per trazione della lamiera

i i

1,( )u uF i d s

21,4u uF d

2.Rottura per taglio del gambo2

1,24u uF d

2,u uF d s

3.Rottura per rifollamento della lamiera

2,2u uF d s


T1 T2 T3

P

PIn che modo si ripartisce la forza?


T1 T2 T3

P

PIn generale si suppone che la forza si ripartisca in modo uniforme tra i bulloni.Ipotizzando bulloni uguali e sfruttando la simmetria:• T1=T3• P=2T1+T2 (equilibrio)• Congruenza tra la deformazione della lamiera e dei bulloni


T1 T2 T3

P

PSegue:T1=T2(1+)dove:•=i K/EA•K rigidezza del bullone•EA rigidezza della lamiera

i

collegamentiSALDATURAConsiderazioniLo scopo è quello di creare la continuità tra i pezzi daunire mediante fusione.

collegamentiSALDATURAConsiderazioniForme di saldature

Saldatura di testa (completa penetrazione)

Saldatura a T (completa penetrazione)

Saldatura a T e cordoni d’angolo

collegamentiSALDATURAGiunti a cordoni d’AngoloProcedimento convenzionale basato sul flusso delletensioni.

Si considera la sezione di gola comesezione resistente del cordone disaldatura.Si ricavano le tensioni e sicombinano secondo un criterio diresistenza (sfera mozza).

collegamentiSALDATURAGiunti a cordoni d’AngoloEsempi:

•Cordoni laterali

collegamentiSALDATURAGiunti a cordoni d’AngoloEsempi:

•Cordoni frontali

Dimensionamento elementi strutturaliCollegamenti: colonna‐fondazione

Elementi costituenti:• piastra di base (dimensioni, spessore, irrigidimenti)• tirafondi (numero, posizione, sezione)


Piastra di base:•Sezione reagente solo a compressione•Diagramma lineare delle tensioni


Piastra di base:•Calcolo dello spessore dovuto al comportamento flessionale indotto dalle tensioni di contatto oppure dalle forze concentrate dei tirafondi.

•SCHEMA DI MENSOLA (assenza di costolature)•PIASTRA (in presenza di costolature)

(vedi EC3‐app. L)

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