Carichi del Carroponte, Masse Sismiche Aggiuntive e R–D Differenti
Questo articolo tratta tre argomenti specifici degli edifici industriali prefabbricati: le masse aggiuntive che partecipano al sistema portante solo come massa sismica, i carichi del carroponte (gru) e, negli edifici con piano intermedio, i coefficienti R e D differenti per la parte superiore e inferiore. Per i passi di modellazione vedere l'articolo Modellazione delle Strutture Prefabbricate.
1. Masse dei pannelli di facciata e della gru (massa sismica aggiuntiva)
Per masse che devono partecipare al sistema portante non come peso ma solo come massa sismica, come i pannelli di facciata appesi ai pilastri o il ponte della gru:
- Selezionare nella pianta i pilastri su cui agisce la massa e aprire la finestra Macro → Aggiungi nodo predefinito.... Con l'opzione Sull'asse dei montanti/pilastri selezionati il nodo viene collocato all'estremità superiore del pilastro (quota della trave di gronda) oppure alla quota Z assoluta indicata (ad es. mensola della gru); scrivere la massa in tonnellate (= kN·s²/m) nella casella Massa sismica aggiuntiva. Per un punto non situato su un pilastro usare l'opzione Con coordinate (X, Y, Z). Nella pianta i nodi appaiono con un'icona a quadrato vuoto.
- Per modificare il valore in seguito, fare clic con il tasto destro sull'icona del nodo e aprire la finestra Proprietà del joint predefinito; nella casella Massa sismica aggiuntiva della scheda Generale scrivere la massa in tonnellate. Nella scheda Forze della stessa finestra si inseriscono i carichi nodali (kN, kN·m; assi globali, Z verso l'alto), nella scheda Generale i gradi di libertà dell'appoggio.
Nell'analisi il nodo viene collegato al nodo del modello a elementi finiti che ha le stesse coordinate. Se il nodo si trova nell'intervallo di piano di un pilastro e all'interno della sua sezione, il pilastro viene suddiviso a quella quota. La massa di un punto che non può essere collegato ad alcun nodo entra solo nel totale del piano e viene segnalata nell'elenco delle avvertenze dell'analisi.
La massa aggiuntiva partecipa alla massa sismica del piano in cui si trova il joint, alla matrice delle masse dell'analisi modale, alla forza sismica equivalente, all'indicatore del secondo ordine e ai rapporti tra parte superiore e inferiore. Non essendo un peso, non viene aggiunta ai carichi verticali né ai carichi di fondazione. L'assegnazione al piano avviene in base alla quota del joint.
Se si selezionano più joint e la casella viene lasciata vuota, i valori esistenti vengono mantenuti. Utilizzo tipico: metà del peso del pannello (la quota portata dal collegamento superiore) sulle sommità dei pilastri alla quota della trave di gronda. Non inserire qui anche la massa del ponte della gru: l'opzione Scrivi la massa del ponte nella finestra della gru scrive la massa totale del ponte (peso del ponte / g) suddividendola in parti uguali tra i nodi di mensola dei pilastri di massa (Sezione 2); se le due vie vengono usate insieme, la massa viene contata due volte.
2. Carichi del carroponte (gru)
La finestra Macro → Carichi del carroponte (gru)... calcola, a partire dalle reazioni delle ruote, le forze di progetto della trave di rotolamento e le forze verticali e orizzontali trasferite ai pilastri; scrive i carichi della gru nel modello come condizioni di carico predefinite distinte. Il programma risolve queste condizioni di carico separatamente nell'analisi e costruisce da sé le combinazioni della gru. La finestra non è modale: con la finestra aperta è possibile selezionare i pilastri nella pianta.
In quale edizione e con quale schema di carico? Le condizioni di carico della gru funzionano nell'edizione StatiCAD Ultimate e con le condizioni di carico e le combinazioni predefinite (combinazioni TBDY): in Impostazioni generali del progetto → Combinazioni di carico deve essere selezionata l'opzione Usa le combinazioni di carico per cemento armato e muratura. Se è selezionata l'opzione Usa le combinazioni di carico per strutture in legno (schema di carico definito dall'utente), le condizioni di carico della gru non possono essere applicate.
| Dato | Descrizione | Predefinito (libro) |
|---|---|---|
| Capacità di sollevamento (kN) | Capacità della gru | 200 |
| R1max, R1min, R2max, R2min (kN) | Reazioni delle ruote dalla tabella del produttore: lato caricato (R1) e lato opposto (R2); massime e minime per due posizioni del carrello | 153 / 49 / 134 / 30 |
| Interasse delle ruote a (m) | Distanza tra le due ruote su una trave di rotolamento | 3,84 |
| Coefficiente dinamico ψ | Amplifica le forze verticali e orizzontali della gru | 1,40 |
| Luce della trave di rotolamento L (m) | Interasse tra gli assi | 7,5 |
| Trave + rotaia q (kN/m) | Peso proprio della trave di rotolamento e della rotaia | 5,1 |
| Quota superiore della mensola Z (cm, assoluta) | Quota della mensola della gru; i carichi sono scritti a questa quota nel nodo sull'asse del pilastro (il pilastro viene suddiviso a quella quota). Z deve essere compresa tra la quota inferiore e quella superiore dei pilastri della rotaia | 800 |
| Eccentricità della mensola e (cm) | Distanza dell'asse della rotaia dall'asse del pilastro. La mensola si considera diretta verso la rotaia opposta e il segno è automatico (con rotaie in direzione X, MX = −V·ey; in direzione Y, MY = +V·ex) | 0 |
| Direzione della rotaia | Direzione delle rotaie in pianta (X o Y). La forza orizzontale in direzione del ponte (Rkol/10) è perpendicolare alla rotaia, la forza di frenatura (Rkol/7) agisce in direzione della rotaia | X |
| Forza orizzontale sulla rotaia opposta con il carico minimo della ruota (libro) | Se l'opzione è spuntata, la forza orizzontale è calcolata da Rkol,max sulla rotaia caricata e da Rkol,min sulla rotaia opposta, nello stesso verso; se non è spuntata, da max su entrambe le rotaie (lato di sicurezza) | spuntata |
| KG: peso proprio del ponte nelle combinazioni sismiche | Il peso proprio del ponte (ΣR − capacità) entra, come condizione di carico distinta, solo nelle combinazioni sismiche | spuntata |
| γK (coefficiente della combinazione della gru) | Coefficiente di KV e KH nelle combinazioni della gru (TS 500, carico mobile della gru) | 1,6 |
| Scrivi la massa del ponte | La massa del ponte (peso del ponte / g) viene suddivisa in parti uguali tra i pilastri di massa e scritta come massa sismica aggiuntiva (Sezione 1) | spuntata |
- Calcola: vengono elencati peso proprio e massa del ponte, i carichi concentrati dovuti al peso proprio della mensola, momenti e tagli della trave di rotolamento (Md, Vd, Md orizzontale), reazioni dei pilastri (rotaia caricata / rotaia opposta) e forze orizzontali per pilastro. La trave di rotolamento viene progettata separatamente con questi valori. Con i dati del libro: ΣR = 366 kN, peso del ponte 166 kN (16,92 t), reazione del pilastro 305,7 kN sulla rotaia caricata e 89,1 kN sulla rotaia opposta; forza orizzontale per pilastro (rotaia caricata / opposta) 30,6 / 8,9 kN in direzione del ponte, 43,7 / 12,7 kN in direzione della rotaia.
- Selezionare nella pianta i pilastri su cui poggia una rotaia e premere Ray A ← pilastri selezionati; selezionare i pilastri della rotaia opposta e premere Ray B ← pilastri selezionati. I pilastri su cui distribuire il peso proprio del ponte (KG) e la massa si assegnano con Massa ← pilastri selezionati; in assenza di assegnazione, KG e massa sono suddivisi in parti uguali tra tutti i pilastri delle rotaie. I pulsanti prendono i pilastri selezionati in tutti i piani: non deve restare alcun pilastro selezionato in un altro piano.
- Applica le condizioni di carico della gru: sull'asse di ogni pilastro di rotaia e di massa, alla quota della mensola, viene creato un nodo predefinito (oppure viene utilizzato il nodo esistente) e vengono scritti i carichi. Con una nuova applicazione, i carichi e le masse della gru precedenti vengono prima cancellati (nessuna doppia somma). Rieseguire quindi l'analisi.
- Rimuovi la gru: vengono eliminate le condizioni di carico della gru e i nodi creati dall'applicazione della gru (privi di altri dati); i nodi in cui è stata scritta la massa del ponte riprendono la massa precedente alla gru. I dati della finestra e le assegnazioni dei pilastri vengono conservati.
I dati e le opzioni della finestra vengono acquisiti dal progetto solo premendo Applica le condizioni di carico della gru: dopo aver modificato un dato, applicare di nuovo la gru; se si preme solo Calcola e si chiude la finestra, la modifica non viene memorizzata. Le assegnazioni di Ray A, Ray B e Massa, invece, vengono memorizzate nel momento in cui si preme il pulsante. La definizione della gru e le condizioni di carico della gru vengono salvate con il progetto. Applica le condizioni di carico della gru e Rimuovi la gru possono essere annullati con un solo passo di Annulla.
2.1 Condizioni di carico della gru
Quando si applica la gru, il numero di condizioni di carico del progetto passa da 13 a 20; le condizioni di carico della gru vengono aggiunte con i numeri 13–19 e sono visibili nella tabella Proprietà del joint predefinito → Forze del nodo. Nei progetti senza gru il numero di condizioni di carico, le combinazioni e i risultati non cambiano.
| Condizione di carico | Contenuto |
|---|---|
| KV1 / KV2 | Reazioni verticali dei pilastri e momento della mensola: in KV1, Rkol,max sui pilastri della rotaia A e Rkol,min sui pilastri della rotaia B; in KV2 il contrario. Rkol,max = ψ·(R1max + R2max·(L − a)/L), Rkol,min = ψ·(R1min + R2min·(L − a)/L) (trave di rotolamento semplicemente appoggiata, con linea d'influenza) |
| KHX1 / KHX2 | Forze orizzontali in direzione X globale; KHX1 è associata alla posizione KV1 (rotaia A caricata), KHX2 alla posizione KV2 |
| KHY1 / KHY2 | Forze orizzontali in direzione Y globale, con la stessa associazione |
| KG | Peso proprio del ponte W = ΣR − capacità (statico, senza ψ; solo per le combinazioni sismiche); suddiviso in parti uguali tra i pilastri di massa |
In una condizione di carico tutti i pilastri di ciascuna rotaia sono caricati contemporaneamente (una sola posizione della gru). Le condizioni di carico della gru sono risolte con la stessa rigidezza e con la stessa regola del diaframma di G e Q.
2.2 Combinazioni della gru
Quando sono presenti le condizioni di carico della gru, il programma aggiunge in fondo all'elenco delle combinazioni al massimo dieci combinazioni della gru: 1,4G + 1,6Q + γK·KVi, 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHXi e 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHYi (i = 1, 2). La combinazione della gru riprende esattamente i coefficienti della combinazione 1,4G + 1,6Q; KHX e KHY non entrano nella stessa combinazione; la neve (S) non è presente.
- Le combinazioni della gru non sono considerate combinazioni sismiche: nei pilastri e nei setti non entrano nella forza assiale in condizione sismica (limite 0,40·fck·Ac nel pilastro); entrano invece nelle forze di progetto secondo TS 500 e nell'inviluppo del taglio.
- Nelle combinazioni sismiche (TBDY Eq. 4.11 e 4.12) non entrano i carichi della gru; viene aggiunto solo KG, con il coefficiente di G di quella combinazione (1,0 / 0,9).
- Le combinazioni della gru sono utilizzate anche nel progetto di pilastri, travi, setti, fondazioni e platee, nella verifica delle tensioni sul terreno e nell'inviluppo delle combinazioni delle sollecitazioni dei collegamenti prefabbricati.
- Alla massa sismica partecipa solo il peso proprio del ponte, non il carico sollevato (TBDY 4.5.9.2).
La gru è modellata con una sola posizione; non sono presenti la scansione delle posizioni della gru né più gru. Le condizioni di carico della gru non entrano nella verifica della freccia delle travi né nelle sollecitazioni interne a guscio dei solai. Nelle combinazioni degli edifici a rischio (RBTE) le combinazioni della gru non vengono generate; con le combinazioni di carico del legno, o in un'edizione diversa da Ultimate, i carichi della gru non entrano nell'analisi (entrambi i casi sono segnalati nell'elenco delle avvertenze dell'analisi; la massa del ponte continua a partecipare alla massa sismica). La mensola della gru viene progettata se è definita come mensola tozza nella scheda Mensola della finestra delle proprietà del pilastro: la sollecitazione viene acquisita automaticamente dal nodo della gru, mentre la forza sismica della massa del ponte non entra nella sollecitazione orizzontale (vedere Progetto delle Mensole Tozze (Guse)). Il riepilogo di calcolo della gru non viene trasferito alla relazione.
3. R e D differenti nella parte superiore e inferiore (TBDY 4.3.6)
Negli edifici in cui la parte inferiore (ad es. la parte con piano intermedio) ha un sistema portante diverso da quello della parte superiore si utilizza la finestra Macro → R-D differenti nella parte superiore/inferiore (TBDY 4.3.6).... L'analisi viene eseguita per l'intero edificio con i coefficienti della parte superiore (R, D nelle Impostazioni generali del progetto); le sollecitazioni interne degli elementi della parte inferiore vengono corrette con il coefficiente ν della normativa.
| Dato | Descrizione | Predefinito |
|---|---|---|
| Applica R e D differenti nella parte superiore/inferiore | Attiva l'opzione | disattivato |
| Ultimo piano della parte inferiore (n. piano) | Questo piano e quelli sottostanti sono considerati “parte inferiore” | 1 |
| R (X), R (Y) della parte inferiore | Coefficiente di comportamento del sistema portante della parte inferiore (TBDY Tabella 4.1) | 8 |
| D (X), D (Y) della parte inferiore | Coefficiente di sovraresistenza della parte inferiore (TBDY Tabella 4.1) | 3 |
| νsup (X), νsup (Y) | Rapporto tra il taglio alla base della parte superiore e il taglio alla base totale; se si inserisce 0 viene calcolato automaticamente dai pesi e dalle altezze dei piani | 0 |
Il pulsante Calcola / Mostra mostra i valori νsup, νinf, ν, (R̄a)inf e D̄inf.
Nell'analisi: le sollecitazioni interne duttili provenienti dalle condizioni di carico sismiche degli elementi della parte inferiore vengono amplificate con ν, il comportamento non duttile (calcoli di capacità a taglio) viene eseguito con D̄inf, lo spostamento relativo di interpiano della parte inferiore viene calcolato con (R̄a)inf. L'impostazione viene salvata con il progetto.
Esempio (edificio del libro): parte superiore R = 3, D = 2; parte inferiore R = 5, D = 2,5; ultimo piano inferiore 1; νsup = 0,408 (X) / 0,406 (Y) → ν = 0,763 / 0,762, (R̄a)inf = 3,93, D̄inf = 1,81. Se è necessario un confronto puntuale, il valore νsup può anche essere inserito a mano.
4. Situazioni frequenti
| Sintomo | Soluzione |
|---|---|
| Il pulsante “Applica le condizioni di carico della gru” è disattivato. | In Impostazioni generali del progetto → Combinazioni di carico è selezionata l'opzione Usa le combinazioni di carico per strutture in legno. Selezionare Usa le combinazioni di carico per cemento armato e muratura, chiudere e riaprire la finestra della gru (Sezione 2). |
| Nelle avvertenze dell'analisi compare il messaggio “Projede gezer vinç (kren) yüklemeleri tanımlı ancak analize katılmadı” (nel progetto sono definite condizioni di carico della gru, ma non hanno partecipato all'analisi). | Sono selezionate le combinazioni di carico del legno oppure l'edizione non è Ultimate. Selezionare Usa le combinazioni di carico per cemento armato e muratura e ripetere l'analisi; se la gru non è necessaria, eseguire Rimuovi la gru nella finestra della gru. |
| Le combinazioni della gru non sono presenti nell'elenco. | La gru non è stata applicata oppure è stata rimossa; prima dell'analisi occorre eseguire Applica le condizioni di carico della gru. Quando si utilizzano le combinazioni degli edifici a rischio (RBTE) (nella determinazione degli edifici a rischio, oppure quando nelle Impostazioni generali del progetto, per la Combinazione degli Effetti Sismici, è selezionato “Deprem Yönlerini Sadece X ve Y yönlerinde ayrı ayrı uygula” (applica le direzioni del sisma solo separatamente nelle direzioni X e Y)), le combinazioni della gru non vengono costruite. |
| Avvertenza “Ray A ve ray B aynı hatta görünüyor” (Ray A e ray B risultano sulla stessa linea); momento della mensola non scritto. | La direzione della rotaia non corrisponde alla direzione delle rotaie in pianta, oppure a Ray A e Ray B sono stati assegnati pilastri della stessa linea. Correggere la direzione della rotaia o le assegnazioni dei pilastri e applicare di nuovo la gru. |
| Messaggio “Köprü özağırlığı (ΣR − kapasite) sıfır: KG ve kütle yazılmadı.” (il peso proprio del ponte (ΣR − capacità) è zero: KG e massa non sono stati scritti). | La capacità di sollevamento deve essere inferiore alla somma delle reazioni delle ruote (ΣR); verificare che i valori R1/R2 della tabella del produttore comprendano il peso del ponte. |
| La massa sismica totale è superiore al previsto. | La massa del ponte è stata scritta sia a mano (Massa sismica aggiuntiva) sia tramite la finestra della gru. Deselezionare Scrivi la massa del ponte e applicare di nuovo la gru, oppure rimuovere la massa inserita a mano. |
| La massa aggiuntiva non compare nei carichi di fondazione. | È il comportamento previsto: la massa sismica aggiuntiva non è un peso, partecipa solo al calcolo sismico. |