Progettazione di Travi e Pilastri in Acciaio Leggero

Indipendentemente dai montanti dei pannelli, un cordolo (trave) o un cordolo verticale (pilastro) del modello può essere progettato con una sezione in acciaio leggero. Il calcolo viene eseguito con il metodo della larghezza efficace (MLE) a partire dalle sollecitazioni di inviluppo agli elementi finiti dell'elemento (M3, V2, N; per il pilastro anche M2) — è l'equivalente in acciaio leggero del flusso per travi e pilastri in acciaio. Per la progettazione dei pannelli v. l'articolo Progettazione di Pannelli e Montanti in Acciaio Leggero.

informazioni

In quali edizioni? I calcoli per l'acciaio leggero sono disponibili nell'edizione StatiCAD Ultimate.

1. Assegnazione della sezione

1. Nella finestra Proprietà Cordolo (Cordolo Verticale) selezionare l'opzione “Acciaio Leggero” nella casella Tipo di Elemento (accanto alle opzioni legno e acciaio).
2. Per la sezione aprire la finestra Profilo di Fabbricazione, e sotto Cold Formed selezionare la categoria C, Z, U, C+, Sigma oppure Sigma+. I 527 profili delle tabelle predefinite sono elencati nella forma “CC C200x80x16x2”, “ZZ Z200x60x15x2”, “UU U200x94x4”, “CPLUS C+200-89x25x15x4”, “SIGMA S200-50x67x16x2”, “SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4”.
3. Selezionato il profilo, premere Assegna; il disegno della sezione (contorno reale), le proprietà lorde (A, Ix, Iy di catalogo) e le grandezze torsionali vengono acquisiti automaticamente. Come materiale si assegna il grado di acciaio (ad es. S235, S355); Fy ed E sono letti da questo materiale.
4. Eseguire l'analisi; i risultati compaiono nell'elenco degli avvisi di analisi e nella relazione.

2. Combinazioni di carico

Le sollecitazioni sono acquisite, oltre che dalle combinazioni del programma, con le combinazioni della HCBTİE 4.3.1 — LRFD: 1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + 1,0Q; se è presente il vento 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W e 0,9G + 1,6W; ASD: le corrispondenti combinazioni ASCE 7. In questo modo i coefficienti delle combinazioni verticali del progetto (predefinito 1,0G + 1,0Q) non risultano insufficienti per gli elementi in acciaio leggero. Nella relazione è riportato il nome della combinazione determinante; l'indicazione “[1.2G+1.0Q]” oppure “[GKT]” mostra che i coefficienti della combinazione del programma sono stati convertiti secondo il metodo (GKT = ASD).

note

Nell'elenco delle combinazioni della TBDY non esiste il caso di carico vento: perché il vento entri nella progettazione di travi e pilastri occorre selezionare casi di carico e combinazioni definiti (altrimenti viene dato un avviso). La freccia della trave è calcolata con le combinazioni di servizio senza coefficienti (G + Q, G + S). Il metodo di progetto (LRFD/ASD) deriva dalla stessa impostazione di progetto utilizzata per i montanti dei pannelli.

3. Verifiche

Elemento	Sollecitazioni (inviluppo dell'analisi)	Lunghezze di libera inflessione	Verifiche
Trave	M3, V2, N	Lx = luce; lunghezza non vincolata lateralmente secondo il segno del momento: Lb+ = lunghezza dell'elemento oppure Le dell'utente (se l'ala superiore è collegata al rivestimento, nel momento positivo non vi è instabilità flesso-torsionale laterale), Lb− = intervallo di vincolo dell'ala inferiore (in assenza di dato, Lb+); Cb dal diagramma del momento (1 nella mensola e per Lb < L)	M+/Md+ e M−/Md− con segno, V/Vd, P/Pd + M/Md (Eq. 4.8.4), flessione + taglio simultanei (Eq. 4.8.5/4.8.6, al denominatore Mdlo), instabilità dell'anima all'appoggio (4.8.3), necessità dell'irrigidimento 7.4, freccia L/K e freccia da solo carico variabile L/250 (Tabella 7.1), vibrazioni (7.5)
Pilastro	N, M3, M2, V2	KLx = KLy = altezza di piano (K = 1) oppure valore inserito dall'utente	N/Pd, P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (Eq. 4.8.4), V/Vd, avviso KL/r > 200; per pilastro teso T/Td (Eq. 4.8.1/4.8.2)

• La resistenza a flessione è la minore tra le righe di instabilità globale (flesso-torsionale laterale), locale e distorsionale; la resistenza a compressione è determinata allo stesso modo.
• Nel pilastro la capacità a flessione sull'asse debole è calcolata separatamente per le due direzioni dalla sezione efficace.
• L'adeguatezza dell'irrigidimento di bordo (labbro) è verificata secondo la HCBTİE 4.9.3; l'eventuale riduzione è riportata nella nota a piè di pagina della relazione.
• Le sezioni che non soddisfano le condizioni di sezione trasversale del Capitolo 3 della HCBTİE (ad es. nelle sezioni con rapporto labbro/ala < 0,20 il labbro viene ignorato) sono segnalate nella nota a piè di pagina della relazione.
• Per i dati specifici del travetto di solaio (collegamento del rivestimento, intervallo di vincolo dell'ala inferiore, forma dell'appoggio, lunghezza di appoggio, irrigidimento, ritegni) e per il dettaglio delle verifiche si veda l'articolo Solaio in Acciaio Leggero: Travetti di Solaio e Diaframma.
• La sezione Z è calcolata come arcareccio/trave inflessa attorno all'asse perpendicolare all'anima; nella sezione U, non avendo labbro, le ali sono considerate elementi non irrigiditi e non si forma la riga distorsionale; nelle sezioni C+ e Sigma+ il ripiegamento all'estremità del labbro è considerato parte dell'irrigidimento di bordo.

4. Vincolo rotazionale del rivestimento

Anche in travi e pilastri può essere considerato il vincolo rotazionale (kφ) che il rivestimento fornisce all'ala: nelle proprietà dell'elemento (nella trave scheda Legno2, nel pilastro scheda Legno) nella casella “Acciaio Leggero: vincolo rotazionale del rivestimento” si inseriscono il tipo di rivestimento, l'interasse degli elementi, la rigidezza flessionale della lastra, l'interasse delle viti e, se necessario, il valore kφ utente.

• Si assume che il rivestimento inserito sia presente su entrambe le ali; per gli elementi con una sola ala rivestita lasciare “Non definito”.
• Per gli elementi di bordo in cui la lastra si trova solo su un lato dell'elemento (ad es. trave di bordo del solaio) inserire metà della rigidezza flessionale della lastra.
• Condizioni: interasse delle viti ≤ 305 mm e interasse degli elementi ≤ 625 mm; altrimenti si assume kφ = 0 e il motivo è indicato nella relazione.

5. Relazioni

Se nel progetto sono presenti travi o pilastri in acciaio leggero, nel gruppo Relazioni degli Elementi in Acciaio Leggero compaiono le pagine Progetto delle Travi in Acciaio Leggero (MLE) e Progetto dei Pilastri in Acciaio Leggero (MLE): nome dell'elemento e sezione, geometria (L, Lb / KL, snellezza, A, I), metodo e materiale, sollecitazioni e combinazioni determinanti, flessione (globale / locale / distorsionale → Md; nella trave momento positivo e negativo separati), taglio, interazione sforzo assiale + flessione, freccia nella trave, righe di instabilità dell'anima, di irrigidimento dell'anima e di vibrazioni, righe di compressione nel pilastro e nota sulle ipotesi.

6. Libreria dei profili in acciaio leggero predefiniti

I profili sono letti dal file HafifCelikProfil.txt nella cartella di installazione. La tabella contiene le 527 sezioni predefinite in acciaio leggero: C (89), Z (90), U (88), C+ (87), Sigma (90), Sigma+ (83); altezza 100–400 mm, spessore 1,0–4,0 mm.

Ogni riga contiene il codice del tipo (1 = C, 2 = Z, 3 = U, 5 = Sigma, 8 = C+, 9 = Sigma+), la geometria completa (H, A, B, C1, C2, D ripiegamento, E, F, G, T, R) e le proprietà di sezione di catalogo (peso, A, Ix, Wx, ix, Iy, Wy, iy, ex, ey). Nell'elenco dei montanti dei pannelli sono proposte solo le sezioni C, C+, Sigma e Sigma+. Nel progetto A, Ix, Iy lorde sono prese dalle colonne di catalogo; le colonne di geometria sono usate nel calcolo della larghezza efficace, della torsione e dell'instabilità distorsionale.

informazioni

Aggiunta di profili propri: il file è in formato testo semplice; le righe che iniziano con # sono commenti. È possibile aggiungere profili propri con la stessa disposizione delle colonne (geometria in mm, proprietà di sezione in unità cm, separatore decimale il punto). Se le colonne di catalogo sono lasciate vuote o a 0, le proprietà sono calcolate dalla geometria (modello a spigoli vivi, alcuni punti percentuali più alto).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. Ambito e ipotesi

• Sono calcolate solo le sezioni presenti nella tabella dei profili predefiniti (HafifCelikProfil.txt); se viene assegnata una sezione non presente nella libreria, il calcolo è contrassegnato come insufficiente con la nota “kütüphanede yok” (non presente in libreria).
• Il calcolo della trave si basa sull'ipotesi che il carico passi per il centro di taglio o che la torsione sia limitata dai collegamenti (HCBTİE Capitolo 5). Nelle travi C, U e C+, se le due ali non sono efficacemente collegate al rivestimento, occorre prevedere un ulteriore vincolo torsionale.
• La sezione Z è calcolata solo per la flessione attorno all'asse perpendicolare all'anima; la flessione attorno all'asse principale e il comportamento biassiale senza vincolo laterale non sono modellati.
• Per la trazione nel pilastro l'area netta è assunta pari all'area lorda; i fori delle viti e dei bulloni e la resistenza dei collegamenti devono essere verificati a parte.
• La forza assiale fittizia (composita) prodotta insieme dall'offset dell'asse della trave e dal diaframma rigido è sottratta dalla forza assiale nel progetto della trave in acciaio leggero (si veda Solaio in Acciaio Leggero: Travetti di Solaio e Diaframma).

8. Domande frequenti

Ricevo l'avviso “… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok” (calcolo della trave/pilastro in acciaio leggero non eseguibile: sezione non presente in libreria). All'elemento è stata assegnata una sezione non appartenente alla tabella dei profili predefiniti. Selezionare una sezione dalla categoria C, Z, U, C+, Sigma oppure Sigma+ sotto Profilo di Fabbricazione → Cold Formed.

Ricevo l'avviso “… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)” (trave in acciaio leggero insufficiente). Aumentare la sezione oppure riesaminare i dati di vincolo laterale (Le). Se nel travetto di solaio l'ala superiore è collegata in modo continuo al rivestimento, spuntarlo nella scheda Acciaio Leggero: nel momento positivo l'instabilità flesso-torsionale laterale viene eliminata.

Nella relazione del profilo U le righe distorsionali riportano “yok” (assente). Nella sezione U senza labbro la riga di instabilità distorsionale non si applica; queste righe riguardano le ali con irrigidimento di bordo.

Nel pilastro compare la riga “Çekme” (Trazione). Il pilastro è soggetto a trazione in almeno una combinazione. La resistenza a trazione è calcolata con l'ipotesi area netta = area lorda; i fori e la resistenza dei collegamenti devono essere verificati a parte.