Che cos'è il calcolo delle strutture in acciaio leggero?

Negli edifici in acciaio leggero il sistema portante è costituito da pannelli formati da montanti con sezione C o Sigma, formati a freddo da lamiera sottile, e dai rivestimenti che li ricoprono: OSB, compensato o lastre di gesso. I carichi orizzontali sono portati dai pannelli attraverso la resistenza a taglio del rivestimento, mentre i montanti trasferiscono i carichi verticali e le forze di ribaltamento.

Nelle sezioni a parete sottile la resistenza è spesso governata dall'instabilità: instabilità locale di anima e ali, instabilità distorsionale in cui ala e labbro ruotano insieme e instabilità dell'elemento nel suo complesso. HCBTİE calcola queste sezioni con il metodo della larghezza efficace; TBDY 2018 Capitolo 10 definisce invece il calcolo sismico degli edifici in acciaio leggero, le capacità a taglio dei pannelli e le regole per gli ancoraggi.

StatiCAD unisce queste due normative in un unico flusso: il modello viene analizzato, si ricavano le domande di pannelli e montanti, si eseguono le verifiche a instabilità e a vento, ancoraggi e fondazioni sono progettati con le regole normative e i risultati sono riportati in turco o in inglese.

Che cosa fa StatiCAD nelle strutture in acciaio leggero?

La catena di progettazione dell'edificio in acciaio leggero, dal calcolo sismico alle fondazioni.

Capacità a taglio del pannello e sisma

  • Capacità a taglio nei pannelli rivestiti (TBDY Tabella 10.5); OSB, compensato, lamiera e lastra di gesso
  • Carico sismico con il metodo della forza sismica equivalente, assumendo T = 0,2 s (TBDY 10.2.6.1)
  • Nel modello agli elementi finiti le rigidezze dei pannelli sono proporzionali alla capacità; il carico sismico si ripartisce tra i pannelli in base alle loro capacità
  • Controllo della quota sismica dei pannelli con lastre di gesso (TBDY 10.2.7.2)

Verifica dei montanti (metodo della larghezza efficace)

  • Resistenza di progetto dalle righe di instabilità locale, distorsionale e flesso-torsionale
  • Per l'instabilità distorsionale, metodo generale HCBTİE 4.10.3.3 oppure opzione a strisce finite
  • Forza di ribaltamento nei montanti di estremità con il fattore di sovraresistenza (TBDY 10.4.1.1)
  • Inclusione nella resistenza del vincolo rotazionale fornito dal rivestimento al montante

Vento e freccia

  • Nei montanti delle pareti esterne, flessione fuori piano da vento ed effetto combinato con lo sforzo assiale
  • Limite inferiore del carico del vento secondo HCBTİE e controllo della pressione del vento in funzione dell'altezza dell'edificio
  • Freccia di montanti e travi con l'inerzia della sezione efficace al momento di esercizio
  • Limite di freccia selezionabile in base al tipo di rivestimento (h/120 – h/360)

Travi e pilastri in acciaio leggero

  • 527 profili in acciaio leggero predefiniti: C, Z, U, C+, Sigma e Sigma+
  • Nella trave: flessione, taglio, effetto combinato di sforzo assiale e flessione, freccia
  • Nel pilastro: compressione, effetto combinato con flessione biassiale, taglio e trazione
  • Controllo dell'adeguatezza dell'irrigidimento di bordo (labbro) e delle condizioni della sezione

Ancoraggi, collegamenti e condizioni strutturali

  • Progettazione degli ancoraggi di sollevamento (trazione) e di taglio alle estremità dei pannelli
  • Rapporti di taglio, rifollamento e resistenza del calcestruzzo nei collegamenti con bulloni e viti
  • Condizioni dei pannelli di HCBTİE Capitolo 6: interasse dei montanti, spessore, dimensioni di anima e labbro
  • Limiti di altezza dell'edificio, R e D (HCBTİE Tabella 1.2)

Progettazione delle fondazioni e metodo di progetto

  • Progettazione delle fondazioni con forze sismiche amplificate dal fattore di sovraresistenza (TBDY 10.4.1.2)
  • Opzione del metodo di progetto YDKT (HCBTİE) e, per confronto, GKT
  • Aggiunta automatica delle combinazioni di carichi verticali di HCBTİE
  • Relazioni di pannelli, montanti, travi e pilastri in turco o in inglese

Come funziona?

  1. Disegnare le pareti; in Proprietà della parete scegliere il tipo di progettazione “Pannello in acciaio leggero” e inserire rivestimento, profilo del montante, interasse dei montanti e numero di montanti di estremità.
  2. Contrassegnare i pannelli della facciata esterna; definire in Impostazioni generali del progetto il metodo di progetto, la pressione del vento e il limite di freccia.
  3. Se necessario, assegnare a travi e pilastri una sezione scelta tra i profili in acciaio leggero predefiniti; inserire i dati degli ancoraggi.
  4. Avviare l'analisi; le verifiche di pannelli, montanti, travi, pilastri, ancoraggi e fondazioni sono eseguite automaticamente e le non conformità compaiono nell'elenco degli avvisi.
  5. Ottenere le relazioni dal gruppo Relazioni degli elementi in acciaio leggero.

Relazioni

Nel gruppo Relazioni degli elementi in acciaio leggero:

  • Progettazione dei pannelli in acciaio leggero: dati del rivestimento e capacità a taglio dei pannelli
  • Progettazione dei montanti in acciaio leggero: domande dei montanti di estremità e intermedi, capacità di instabilità, combinazione di vento, freccia, ancoraggio e righe del taglio del pannello
  • Progettazione delle travi in acciaio leggero: flessione, taglio, interazione e freccia
  • Progettazione dei pilastri in acciaio leggero: compressione, effetto combinato, taglio e trazione
  • Combinazioni di carico determinanti e ipotesi di calcolo in ogni relazione

Validazione

Le proprietà delle sezioni sono state confrontate con i valori del produttore per tutti i 527 profili predefiniti; le grandezze torsionali sono state validate con la soluzione in forma chiusa e con un'applicazione indipendente.

La catena della resistenza è stata confrontata riga per riga con le equazioni normative, e la derivazione delle domande (sforzo assiale e vento, YDKT e GKT) con il calcolo manuale; l'intero flusso, dalle impostazioni alla relazione, è stato eseguito end-to-end su progetti di esempio.

Dettagli degli studi di validazione (Base di conoscenza)

Normative

TBDY 2018 Capitolo 10 HCBTİE TS 498 AISI S100 e S240 (riferimento supplementare)
In quale edizione? I calcoli per l'acciaio leggero sono disponibili in StatiCAD Ultimate.

Domande frequenti

Secondo quali normative si calcola un edificio in acciaio leggero?

Calcolo sismico, capacità a taglio del pannello, ancoraggi e regole per le fondazioni sono calcolati secondo TBDY 2018 Capitolo 10; le resistenze delle sezioni di montanti, travi e pilastri secondo i Principi per la Progettazione di Edifici in Acciaio Leggero (HCBTİE). La pressione del vento si inserisce secondo TS 498.

Quali profili in acciaio leggero si possono usare?

Si possono usare i 527 profili in acciaio leggero predefiniti: sezioni C, Z, U, C+, Sigma e Sigma+, con altezza di 100–400 mm e spessore di 1,0–4,0 mm. Per i montanti dei pannelli sono disponibili le sezioni C, C+, Sigma e Sigma+. Può aggiungere anche profili propri con lo stesso formato di tabella.

Come si calcola l'instabilità distorsionale?

L'instabilità distorsionale è calcolata con il metodo generale HCBTİE 4.10.3.3; per le sezioni C+ è usata per impostazione predefinita, mentre su richiesta per tutte le sezioni si può usare la soluzione a strisce finite. Se sono stati inseriti i dati del rivestimento, si tiene conto anche del vincolo rotazionale che la lastra fornisce all'ala del montante.

Come sono valutati nel calcolo sismico i pannelli con lastre di gesso?

Secondo TBDY 10.2.7.2, i pannelli con lastre di gesso non possono soddisfare da soli la domanda sismica. Il programma calcola per ogni piano e direzione la quota della lastra di gesso nella resistenza a taglio del pannello e la confronta con il limite di TBDY Tabella 10.3; se il limite è superato, emette un avviso.

In quale edizione di StatiCAD è disponibile?

I calcoli per l'acciaio leggero sono disponibili in StatiCAD Ultimate. Può provare il flusso di lavoro con la versione demo gratuita.

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