Condizioni Normative, Ancoraggi e Fondazioni degli Edifici in Acciaio Leggero

Questo articolo descrive le regole normative che completano le verifiche di pannelli e montanti negli edifici in acciaio leggero: calcolo e ripartizione dell'azione sismica, quota dei pannelli con lastre di gesso, condizioni strutturali, ancoraggi dei pannelli e fondazioni. Per la progettazione di pannelli e montanti v. l'articolo Progettazione di Pannelli e Montanti in Acciaio Leggero.

1. Azione sismica: forza sismica equivalente e T = 0,2 s (TBDY 10.2.6.1)

informazioni

Secondo la TBDY 10.2.6.1, nel calcolo sismico degli edifici in acciaio leggero si utilizza il Metodo della Forza Sismica Equivalente e l'accelerazione spettrale elastica di progetto si ottiene assumendo T = 0,2 s. Quando il tipo di edificio è “acciaio leggero”, il programma calcola l'accelerazione spettrale, il coefficiente di riduzione dell'azione sismica e le grandezze correlate con T = 0,2 s; il periodo calcolato resta solo a scopo informativo.

• Se come metodo di calcolo sismico è selezionato un metodo basato sulla combinazione modale, vengono dati l'avviso “TBDY 10.2.6.1” e un errore nella lista di controllo del progetto (i modi sono calcolati con i propri periodi). Lo stesso avviso viene dato anche quando si utilizzano i risultati modali di SAP2000.
• Calcolare con T = 0,2 s anche il coefficiente di riduzione dell'azione sismica è a favore della sicurezza: se il periodo calcolato è maggiore di 0,2 s, il coefficiente di riduzione risulta minore e l'azione sismica aumenta.

2. Rigidezza dei pannelli proporzionale alla capacità (TBDY 10.2.6.1)

Secondo la normativa, l'azione sismica viene ripartita tra i pannelli in acciaio leggero in base alla loro capacità e alla posizione in pianta. Quando la ripartizione del taglio è effettuata con il metodo agli elementi finiti, il programma rende la rigidezza nel piano di ogni parete in acciaio leggero proporzionale alla resistenza a taglio del pannello: i pannelli con rivestimento in OSB, compensato o lamiera ricevono più taglio dei pannelli con lastre di gesso. La rigidezza totale in acciaio leggero del piano non cambia (il taglio alla base e di piano restano invariati).

• Quando si applica? Quando nelle Impostazioni Generali del Progetto il tipo di rigidezza del pannello è “capacità” (predefinito) e le pareti sono modellate con elementi asta. Nella ripartizione classica del taglio, il taglio è già ripartito in base alla capacità.
• Cambia solo la rigidezza laterale nel piano; la rigidezza assiale e fuori piano e la ripartizione dei carichi verticali restano invariate. In un piano con un solo tipo di rivestimento il coefficiente è ≈ 1.
• Il pannello che non può partecipare al taglio (h/l > 4 oppure l < 0,30 m) di fatto non riceve taglio; se il taglio dell'analisi è inferiore a un millesimo del taglio dei pannelli del piano nella stessa direzione, il pannello non è considerato “insufficiente” e nella relazione compare la dicitura “ihmal edildi, panel yalnız düşey yük için tasarlandı” (trascurato, pannello progettato solo per carico verticale).
• I pannelli corti tra porte/finestre possono ricevere nell'analisi un taglio inferiore alla loro quota di capacità. Il programma, nelle sollecitazioni del pannello, del montante di estremità e dell'ancoraggio, porta il taglio e il momento sismico di ciascun pannello almeno alla quota di capacità; nella relazione compare “kapasite payı tabanıyla ×r büyütüldü” (amplificato di ×r con il limite inferiore della quota di capacità) (a favore della sicurezza).
• Nel modello di parete a guscio questo scalamento non viene eseguito; per la ripartizione in base alla capacità utilizzare il modello di parete ad asta o la ripartizione classica del taglio.

3. Quota sismica dei pannelli con lastre di gesso (TBDY 10.2.7.2)

informazioni

Secondo la normativa, i pannelli con lastre di gesso non possono soddisfare da soli la domanda sismica. Per ogni piano e direzione (X/Y) in acciaio leggero il programma calcola la quota della lastra di gesso nella resistenza a taglio dei pannelli e la confronta con il limite della Tabella 10.3 della TBDY: 80% negli edifici a 1 piano; negli edifici a 2 piani 80% al piano superiore, 60% a quello inferiore; negli edifici a 3 piani dall'alto verso il basso 80% / 60% / 40%.

• Quale faccia è considerata in gesso? Se il tipo di rivestimento nella scheda Pannello in Acciaio Leggero è “Lastra di gesso” è gesso; se è OSB, Compensato o kφ utente non è gesso. Se il tipo è “Non definito”, è considerata in gesso la faccia con resistenza a taglio vc ≤ 3,4 kN/m. Il valore predefinito delle nuove pareti è OSB da 11 mm (vc = 10,2 kN/m); i pannelli dei vecchi progetti con tipo non definito e 2,7 kN/m sono considerati lastre di gesso.
• Rivestimento misto: se le due facce lavorano insieme (2·minore ≥ maggiore), ciascuna faccia assorbe metà della forza; se la faccia maggiore è determinante da sola, il gesso non ha alcuna quota.
• Se il limite viene superato: negli avvisi di analisi e nella lista di controllo del progetto compare l'errore “alçı levha payı” (quota della lastra di gesso). Soluzione: utilizzare rivestimento in OSB, compensato o lamiera su una parte dei pannelli di quella direzione (inserendo vc e il tipo di rivestimento).

4. Condizioni strutturali del Capitolo 6 e della Tabella 1.2 della HCBTİE

Dopo l'analisi, sui pannelli in acciaio leggero vengono verificate le seguenti condizioni; le violazioni sono riportate negli avvisi di analisi (con i nomi delle pareti interessate), nella lista di controllo del progetto e nella nota a piè di pagina della relazione dei montanti. Il calcolo della capacità non cambia.

• Interasse dei montanti ≤ 625 mm (se superato, il rivestimento non può essere considerato strutturale: la capacità a taglio del pannello e kφ non sono validi).
• Montante portante di sezione C/Σ, spessore ≥ 0,9 mm (≥ 2 mm se l'edificio è più alto di 10,5 m), anima ≥ 70 mm, labbro ≥ 9 mm.
• Se altezza del montante / profondità dell'anima > 50, deve essere previsto un ordine di traversi a metà altezza (avviso).
• Pannello con h/l > 4 oppure l < 30 cm: non partecipa alla capacità a taglio del pannello; con 2 ≤ h/l ≤ 4: riduzione 2l/h (informazione).
• Nel tipo di edificio in acciaio leggero R non può superare 3 con duttilità limitata e 4 con duttilità elevata; D = 2; l'altezza dell'edificio non può superare il limite di 7 / 10,5 / 14 m in base alla classe di progetto sismico e al livello di duttilità (HCBTİE Tabella 1.2).
• La nota della relazione ricorda inoltre che le ali dei pannelli devono essere di tipo U/C con t ≥ 0,8 mm e che i carichi di armadi appesi alla parete devono essere assunti pari ad almeno 0,5 kN/m.

5. Ancoraggio e collegamenti dei pannelli (HCBTİE Capitolo 8, TBDY 10.4.1.1)

Nella finestra Proprietà Parete, accanto alla scheda Pannello in Acciaio Leggero, si trova la scheda Ancoraggio in Acciaio Leggero (visibile solo per le pareti con pannello in acciaio leggero).

• Ancoraggio a trazione (hold-down): resistenza di progetto del dispositivo e resistenza del collegamento barra di ancoraggio/calcestruzzo/piano (valori del produttore o ETA), numero di viti dispositivo–montante (0 = il programma calcola il numero necessario), diametro delle viti, spessore e resistenza a rottura della lamiera del dispositivo, resistenza a taglio del gambo della vite.
• Ancoraggio a taglio: tipo di collegamento (bullone: fondazione/calcestruzzo; vite: solaio di piano), numero (0 = in base all'interasse) e interasse, diametro, classe del bullone (4.6–10.9), resistenza del calcestruzzo o dell'elemento inferiore per ancoraggio, spessore dell'ala inferiore e, nel collegamento a vite, spessore dell'elemento inferiore.

A fine analisi, per ogni pannello vengono calcolati la forza di sollevamento per estremità (amplificata con D, con la combinazione determinante), i rapporti di dispositivo / barra–calcestruzzo / vite / trazione del montante, il taglio per ancoraggio e i rapporti di bullone / rifollamento / calcestruzzo e il rapporto di taglio del pannello (TBDY 10.3.2.1). La resistenza del dispositivo è il valore di progetto del metodo di progetto selezionato; le resistenze barra di ancoraggio/calcestruzzo e a taglio del calcestruzzo sono inserite in entrambi i metodi come valore di progetto LRFD. Le insufficienze sono riportate negli avvisi di analisi e nella lista di controllo del progetto; le resistenze non inserite in un avviso informativo cumulativo. Nella relazione dei montanti figurano le righe della sollecitazione dell'ancoraggio a trazione, delle capacità a trazione, dell'ancoraggio a taglio, del taglio del pannello e delle ipotesi.

6. Fondazioni: forze amplificate con D (TBDY 10.4.1.2)

Negli edifici in acciaio leggero le fondazioni sono dimensionate con le sollecitazioni interne sismiche amplificate con il fattore di sovraresistenza D (2 per l'acciaio leggero). Il programma lo applica con l'opzione “Elementi Finiti - Analisi Combinata Struttura-Fondazione”:

• al progetto a flessione, sforzo assiale, taglio e torsione delle fondazioni a trave rovescia (continue),
• alla tensione sul terreno delle fondazioni continue,
• alla platea.

pericolo

Se è selezionata “Ipotesi Rigida-Analisi Classica”, il calcolo delle fondazioni viene eseguito solo con i carichi verticali e l'analisi dà errore; nelle Impostazioni Generali del Progetto selezionare “Elementi Finiti - Analisi Combinata Struttura-Fondazione”. Nelle combinazioni di carico definite dall'utente D viene applicato solo a taglio e torsione e viene dato un avviso; utilizzare le combinazioni del programma. Nella lista di controllo del progetto compare la riga informativa “TBDY2018 M.10.4.1.2”.

7. Domande frequenti

A ogni piano in acciaio leggero compare l'errore “alçı levha payı” (quota della lastra di gesso). Il rivestimento dei pannelli è considerato lastra di gesso. Ai sensi della TBDY 10.2.7.2 i pannelli con lastre di gesso non possono soddisfare da soli la domanda sismica; in ogni direzione inserire per una parte dei pannelli un rivestimento in OSB, compensato o lamiera (vc e tipo di rivestimento).

Nella soluzione agli elementi finiti il taglio dei pannelli OSB è aumentato e quello dei pannelli con lastre di gesso è diminuito. Ai sensi della TBDY 10.2.6.1 le rigidezze dei pannelli sono proporzionate alla capacità; il taglio totale di piano non cambia. Se il rapporto di taglio del pannello OSB è insufficiente, ridurre l'interasse delle viti o rinforzare il rivestimento.

L'armatura di fondazione o la tensione sul terreno dell'edificio in acciaio leggero è maggiore del previsto. Ai sensi della TBDY 10.4.1.2 le sollecitazioni interne di fondazione sono amplificate con D (2); questa amplificazione si applica a flessione, sforzo assiale, taglio, torsione e tensione sul terreno nelle fondazioni continue e nella platea.

Ricevo l'errore “TBDY 10.4.1.2 (temel)” (fondazione). Il calcolo delle fondazioni viene eseguito con “Ipotesi Rigida-Analisi Classica” e non include il sisma. Nelle Impostazioni Generali del Progetto selezionare “Elementi Finiti - Analisi Combinata Struttura-Fondazione”.

Perché nell'edificio in acciaio leggero l'azione sismica è indipendente dal periodo calcolato? Ai sensi della TBDY 10.2.6.1 l'accelerazione spettrale è calcolata con T = 0,2 s. Il metodo di calcolo sismico deve essere il Metodo della Forza Sismica Equivalente; se è selezionata la combinazione modale viene dato un avviso.