Che cos'è il calcolo di una struttura prefabbricata?

Le strutture prefabbricate in cemento armato si realizzano assemblando in cantiere pilastri, travi, arcarecci e pannelli prodotti in stabilimento. Nei capannoni industriali a un piano e di grande luce, le travi di copertura sono per lo più collegate a cerniera ai pilastri, si impiegano travi a capriata con sezione variabile lungo l'altezza e il manto di copertura può non comportarsi come un solaio rigido.

TBDY 2018 Capitolo 8 definisce per queste strutture il progetto dei collegamenti, l'Allegato 8B la modellazione del piano di copertura con controventi equivalenti e il punto 4.3.6 i diversi coefficienti del sistema resistente per la parte superiore e inferiore negli edifici con piano intermedio. Nei fabbricati con carroponte, i carichi del carroponte, nei pannelli di facciata le forze sismiche del Capitolo 6 e lo scorrimento in fondazione fanno parte del progetto.

StatiCAD collega questi requisiti al flusso di analisi generale con strumenti specifici per l'edificio prefabbricato: i collegamenti sono progettati con le forze ricavate dall'analisi e ogni calcolo genera una voce che confluisce nella relazione di calcolo.

Che cosa fa StatiCAD nelle strutture prefabbricate?

L'intero flusso del capannone prefabbricato, dalla modellazione al progetto dei collegamenti.

Sezioni variabili e precast

  • Travi a sezione variabile (nonprismatiche): la sezione che varia lungo la lunghezza in un solo elemento, con la reale variazione di rigidezza
  • Variazione di rigidezza lineare, parabolica e cubica; trave di copertura a doppia falda
  • Modelli di sezione parametrica Precast I, Precast T, Precast U, scatolare e trapezoidale
  • Trasferimento a SAP2000 con le definizioni delle sezioni precast

Collegamenti a cerniera e diaframma di copertura

  • Estremità delle travi selezionate a cerniera con un solo comando (M2 + M3)
  • TBDY Allegato 8B: modellazione della copertura in lamiera grecata o pannelli sandwich con coppie di controventi equivalenti
  • Rigidezza assiale equivalente, capacità della forza nel controvento e condizioni di applicabilità
  • Opzioni di diaframma rigido o semirigido; soluzione esatta del diaframma rigido nelle coperture con migliaia di nodi
  • Spostamento relativo di interpiano basato sui pilastri nel diaframma semirigido; attivo automaticamente nel tipo di edificio Cemento armato prefabbricato

Carroponte e masse aggiuntive

  • Momento di progetto e taglio della trave del carroponte dalle reazioni delle ruote del produttore
  • Carichi del carroponte scritti sui pilastri delle rotaie come condizioni di carico distinte: reazione verticale e momento della mensola, forze orizzontali in direzione del ponte e della rotaia, peso proprio del ponte
  • Le combinazioni del carroponte sono costruite dal programma ed entrano nel progetto di pilastri, travi, fondazioni e collegamenti
  • La massa del ponte viene scritta automaticamente come massa sismica aggiuntiva; le masse dei pannelli di facciata si inseriscono con nodi predefiniti

R e D diversi (TBDY 4.3.6)

  • Per la parte inferiore degli edifici con piano intermedio, coefficienti di comportamento e di sovraresistenza diversi
  • Calcolo automatico del coefficiente ν dai pesi di piano o inserimento manuale
  • Sollecitazioni interne della parte inferiore, calcoli della capacità a taglio e spostamenti relativi di interpiano con le correzioni previste dalla normativa

Progetto dei collegamenti (TBDY Capitolo 8)

  • Collegamento a cerniera con spinotto: ribaltamento, armatura di attesa e taglio dello spinotto
  • Collegamento a momento con getto umido in alto e saldato in basso: armatura di continuità, saldatura e capacità a momento
  • Collegamenti di arcarecci e canali di gronda: taglio-attrito dello spinotto, saldatura d'angolo e instabilità dell'arcareccio
  • Le sollecitazioni di domanda si ricavano con un solo clic dai risultati dell'analisi della trave selezionata

Pannello di facciata, scorrimento in fondazione e armatura delle travi

  • Forza sismica equivalente del pannello di facciata (TBDY Capitolo 6)
  • Verifica dello scorrimento in fondazione (TBDY 16.8.4)
  • Calcolo automatico dell'armatura nelle travi in c.a. poligonali, precast e a sezione variabile
  • Nei disegni delle sezioni trasversali delle travi, il reale perimetro della sezione, il copriferro e la disposizione dell'armatura

Immagini dal programma

Modello 3D di un edificio industriale prefabbricato in StatiCAD: pilastri, travi di copertura, canali di gronda, arcarecci e piano intermedio

Modello 3D dell'edificio industriale di esempio della Turkish Prefabrication Association (TPB): pilastri, travi di copertura, canali di gronda, arcarecci e piano intermedio

Finestra del modello di sezione parametrica Precast I: parametri della sezione e anteprima quotata

Modello di sezione parametrica Precast I: parametri e anteprima quotata

Finestra dei controventi equivalenti del diaframma di copertura TBDY Allegato 8B: dati di ingresso e risultato del calcolo

Controventi equivalenti del diaframma di copertura (TBDY Allegato 8B): dati di ingresso e risultato del calcolo

Finestra di R e D diversi nella parte superiore e inferiore: coefficienti della parte inferiore e valori calcolati

R e D diversi nella parte superiore e inferiore (TBDY 4.3.6): valori di ν, (R̄a)inf e D̄inf

Finestra del progetto dei collegamenti prefabbricati: collegamento a cerniera con spinotto, domande dal risultato dell'analisi

Progetto dei collegamenti prefabbricati (TBDY Capitolo 8): collegamento a cerniera con spinotto, domande dal risultato dell'analisi della trave selezionata

Pagina del progetto dei collegamenti prefabbricati nella relazione di calcolo

Pagina «Progetto dei collegamenti prefabbricati» nella relazione di calcolo: domanda, capacità, rapporto ed esito

Soluzione passo per passo con queste immagini: Esempio di soluzione – Edificio industriale prefabbricato (Base di conoscenza)

Come funziona

  1. In Impostazioni generali del progetto scegliere il tipo di edificio Cemento armato prefabbricato; definire le sezioni: pilastri rettangolari, modelli precast e travi di copertura a sezione variabile.
  2. Disegnare pilastri e travi; rendere a cerniera con un solo comando trave di copertura, arcarecci e canali di gronda.
  3. Stabilire il diaframma di copertura; per coperture in lamiera grecata o pannelli sandwich, generare i controventi equivalenti dell'Allegato 8B.
  4. Selezionare i pilastri delle rotaie e scrivere i carichi del carroponte come condizioni di carico distinte, inserire le masse dei pannelli di facciata come massa sismica aggiuntiva; negli edifici con piano intermedio impostare R e D diversi.
  5. Eseguire l'analisi; progettare i collegamenti con le forze dell'analisi e ottenere la relazione.

Relazioni

I calcoli dei prefabbricati sono aggiunti alla relazione di calcolo generale:

  • Pagina «Progetto dei collegamenti prefabbricati (TBDY Capitolo 8)»: per ogni collegamento domanda, capacità, rapporto ed esito
  • Per ogni voce, sintesi dei dati di ingresso e dei risultati intermedi, fonti di domanda e capacità
  • Definizioni delle sezioni variabili nelle relazioni delle sezioni
  • Armatura delle travi poligonali e a sezione variabile nei disegni di distinta e nel computo
  • Relazione in turco o in inglese

Documenti di aiuto

Uso passo per passo, esempi di soluzione, fondamenti teorici e studi di validazione nella Base di conoscenza.

Validazione

Le funzioni per prefabbricati sono state sviluppate e confrontate sull'edificio di esempio (40×75 m, con piano intermedio e carroponte da 200 kN) del libro «Önüretimli Betonarme Örnek Bir Sanayi Binasının TBDY-2018’e Göre Analiz ve Tasarımı» dell'Associazione turca dei prefabbricati (Türkiye Prefabrik Birliği).

I calcoli dell'Allegato 8B, del carroponte, di R e D diversi, dei collegamenti, del pannello di facciata e dello scorrimento in fondazione sono stati confrontati con gli esempi numerici del libro; i risultati coincidono esattamente, salvo nei punti in cui il programma applica la normativa dal lato della sicurezza. Quando lo stesso modello a elementi finiti è stato costruito in modo indipendente in SAP2000 v27, i periodi sono risultati identici entro l'1%.

Dettagli degli studi di validazione (Base di conoscenza)

Normative

TBDY 2018 Capitolo 8 TBDY 2018 Allegato 8B TBDY 2018 4.3.6 TBDY 2018 Capitolo 6 TBDY 2018 16.8.4 TS 500
In quale edizione? Gli strumenti per prefabbricati (tipo di edificio Cemento armato prefabbricato, progetto dei collegamenti, controventi dell'Allegato 8B, carichi dei carriponte, R e D diversi, modelli precast) sono disponibili in StatiCAD Ultimate. La definizione della sezione variabile è presente in tutte le edizioni.

Domande frequenti

Come si modella una trave di copertura a sezione variabile?

La trave si definisce come un unico elemento con sezione variabile lungo la lunghezza: si inseriscono sezioni iniziale e finale, lunghezze dei tratti e andamento della variazione di rigidezza (lineare, parabolica, cubica). Una trave di copertura a doppia falda si definisce con due tratti. Analisi, trasferimento a SAP2000 e calcolo dell'armatura utilizzano automaticamente la sezione variabile.

Il diaframma di copertura va considerato rigido?

L'ipotesi predefinita è il diaframma rigido. Nelle coperture in lamiera grecata o pannelli sandwich, secondo TBDY Allegato 8B la rigidezza a taglio del piano di copertura può essere modellata con coppie di controventi equivalenti. In questo caso si consiglia di eseguire anche la soluzione con diaframma rigido per confronto.

Come si definiscono i carichi dei carriponte?

Si inseriscono le reazioni delle ruote dalla tabella del produttore, l'interasse delle ruote, il coefficiente dinamico, la luce della trave del carroponte e la quota della mensola; i pilastri delle rotaie si selezionano in pianta. Il programma calcola le forze di progetto della trave del carroponte, scrive i carichi del carroponte sui pilastri come condizioni di carico distinte, costruisce le combinazioni del carroponte e aggiunge la massa del ponte come massa sismica aggiuntiva.

Devo inserire a mano le forze per il calcolo dei collegamenti?

Non è necessario. Dopo l'analisi, selezionando una sola trave e usando il pulsante «Preleva dalla trave selezionata», le forze all'estremità corrispondente della trave vengono trasferite nella finestra del collegamento. Ogni calcolo genera una voce di collegamento e confluisce nella relazione.

In quale edizione di StatiCAD è disponibile?

Gli strumenti per prefabbricati sono disponibili in StatiCAD Ultimate; la definizione della sezione variabile è presente in tutte le edizioni. In un progetto preparato in Ultimate, i dati dei prefabbricati sono conservati nel file.

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