5. Coperture in acciaio: applicazione
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- Fabriciano Gentili
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1 5. Coperture n cco: pplczone Le coperture n cco, d solto rservte costruzon non bttve, hnno tpologe costruttve bbstnz tpche ( FIGURA 1). Gl element costruttv ordnr sono: sol; le trv, sezone pen (rcrecc) o d tpo retcolre. UNITÀ D1 Sol I sol d fld sono spesso relzzt n lmer grect utoportnte. L ordtur, che concde con l drezone de cnl dell grectur, è ortogonle ll lne d grond. Le pendenze ordnre sono tnto contenute che l nls de crch può essere condott drettmente sull proezone orzzontle dell fld e le lmere s possono consderre semplcemente nflesse nvece che pressonflesse. Il dmensonmento s esegue con l uto delle schede tecnche fornte dll dtt produttrce, che fornsce nche l peso superfcle dell elemento. Arcrecc Se l ntersse tr le retcolr è modesto, gl rcrecc sono contnu su tre cmpte. Altrment, gl rcrecc sono semplcemente ppoggt su due retcolr consecutve (1). L ntersse degl rcrecc è condzonto dll form delle trv retcolr d ppoggo, essendo opportuno che queste sno crcte soltnto su nod. er luc ordnre, comprese tr 4 e 7 metr, gl rcrecc sono relzzt con proflt dell sere IE, UN, tubolr, sgomt freddo. Su luc mggor s possono dsporre rcrecc d tpo retcolre. Gl rcrecc sono sollectt flessone devt. L tensone mssm s ottene dll formul: v M cos M sen = + W W x er profl normlmente mpegt l vlore d W y è molto nferore quello d W x ; d conseguenz, pur essendo l vlore d M sen ss modesto dto l pccolo vlore dell devzone, le tenson M sen / W y d esso dovute sono lte. Anlogo rgonmento s può fre per moment d nerz e, qund, per le deformzon. er rcrecc d grnde luce s possono contenere le deformzon e le tenson dovute ll sol componente M sen del momento flettente rcorrendo un espedente costruttvo: s dspongono nel senso dell pendenz due element romptrtt che costrngono l lvorre (sul solo pno dell fld!) come un trve contnu su tre ppogg e non semplcemente ppoggt ( FIGURA ). y Trv retcolr Nell progettzone delle trv retcolr è sempre opportuno rspettre lcune condzon progettul; lcune, mposte d esgenze costruttve, ltre, d opportuntà strutturle. L brgl superore è n genere nclnt secondo l pno d fld; l corrente nferore, n genere orzzontle, può essere dotto d un legger controfrecc per rdurne l bbssmento sotto crco; le ste d prete vnno dsposte n modo che punton sno l pù cort possble, per bbssre l lunghezz lber d nflessone e contenere l percolo d nstbltà l crco d punt. 1 Arcrecc contn su due cm pte sono d evtre perché trsmettono sull ppoggo cen trle un rezone (1,5 pl) molto pù lt che sugl ppogg termnl (0,375 pl). 1
2 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE = l retcolre retcolre retcolre 100 lmer grect l / lmer grect LAMIERA GRECATA α l / p ARCARECCI α TRAVE RETICOLARE rcrecc l FIGURA 1 Struttur tpc d coperto ndustrle.
3 x 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE FIGURA Arcrecc ulterormente vncolt nel pno dell fld. y 90 drezone y p cos α p sen α p cos α p y x drezone x p sen α α /3 /3 /3 δ α δ y δ x er potere clcolre l trve secondo l modello retcolre del sstem d belle (v. untà F onlne, volume 1) occorre che: 1) l trve s esternmente sosttc e strettmente ndeformble; ) crch sno pplct soltnto n corrspondenz de nod; 3) nod sno ssmlbl cernere perfette. L prm condzone è normlmente soddsftt se s relzzno trv generzone trngolre, semplcemente ppoggte mur o lle colonne. L second condzone presuppone che tutt gl rcrecc sno ppoggt soltnto n corrspondenz de nod e che poss essere trscurto l peso propro delle ste. Quest ultmo è d solto pprossmto un crco lnermente dstrbuto sull nter retcolre, d rprtre ne nod secondo le rspettve lunghezze d nfluenz ( FIGURA 3). p (kn/m) p = p (kn) p p p p p p p / / FIGURA 3 Il peso propro può essere consderto come un crco lnermente dstrbuto sull nter trve, d concentrrs su nod. 3
4 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE L terz condzone, se non s dottno meccnsm d vncolo molto rffnt, è prtcmente mpossble d relzzre. Tuttv, l funzonmento de nod può vvcnrs quello d cernere del se s dottno lcun ccorgment (pprofondt ll fne del prgrfo): gl ss geometrc delle ste che fnno cpo un nodo devono concorrere nello stesso punto; brcentr de collegment devono cdere sull sse geometrco delle ste. Gl sforz nelle ste s rcvno con un qulss metodo d equlbro (de nod, delle ste, grfco o nltco) oppure con un progrmm d clcolo. L scelt delle sezon è molto lber; f eccezone l brgl superore che, dovendo consentre l gevole ppoggo degl rcrecc, è n genere relzzt con proflt dell sere IE, HE, tubolr o con due proflt opportunmente ffnct dell sere L o UN. Quest ultmo tpo d sezone è spesso utlzzto per tutte le ste, perché fclt collegment con le pstre d nodo. Esempo d clcolo Dmensonre gl element d copertur d un cpnnone uso ndustrle, n cco S35, dtto sopportre un crco neve d 1,8 kn / m ( FIGURA 4). S decde d dsporre cnque trv retcolr n senso trsversle. In corrspondenz de nod superor ppoggno gl rcrecc che, loro volt, sostengono l solo n lmer grect. Arcrecc S decde d utlzzre proflt dell sere UN, d luce l = 4,00 m, semplcemente ppoggt n corrspondenz de nod delle cprte. Anls de crch crtterstc. Vst l modest pendenz, non è essenzle dstnguere tr crch n proezone d fld e crch n proezone orzzontle. Lmer grect cobentt 0,070 kn / m Neve 1,8 kn / m Totle 1,35 kn / m Anls lnere de crch: rm fse: dmensonmento Vene eseguto flessone rett. S h: W x mn M p = 1,35 $ 1,50 =,03 kn / m pl, 03 $ 4 = = = 4,06 kn $ m M 4,06 $ 10 = = = mm = 5,37 cm v S decde d dottre un proflto UN 10, s perché l flessone è n reltà devt, e qund pù grvos, s per sscurre l contenmento dell deformzone. Second fse: verfche d scurezz (MTA) Mterle: cco tpo S35: v = 160 N / mm x = 160 / 3 N / mm E = N / mm 4
5 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE retcolre controvent d fld retcolre retcolre retcolre retcolre 1,50 9,00 1,50 1,50 1,50 1,50 solo n lmer grect pendenz = 10,5% 1,50 4,00 4,00 4,00 4,00 ) / / 6 4 b c ,8 150,8 150,8 1,50 1,03 1 g l m n d e f 3 5 h o , 118, ,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 9,00 S S l / S h S m S b S g Y 1 S n S c S S O S e S f b) FIGURA 4 (, b) rogetto d copertur per cpnnone ndustrle. 5
6 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE lmer tpo SISCOVER 3G 1000 sp. 8 UN 10 UN 10 UN sp NODO NODO sp NODO 1 colonn c) FIGURA 4 (c) rtcolr de nod 1,, 8. Sezone: UN 10: peso propro: 0,133 kn / m W x = 60,7 cm 3 W y = 11,1 cm 3 I x = 364 cm 4 I y = 43,1 cm 4 h = 1 cm s = 0,7 cm Modello d clcolo. Schem sttco: trve semplcemente ppoggt: l = 4,00 m p = 0,133 +,03 =,16 kn / m 6
7 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE Azon d progetto (devte d, 6c): M pl d = = 4,3 kn $ m n mezzer 8 pl Vd = = 4,3 kn sugl ppogg Verfche d resstenz. A flessone, n mezzer: v A tglo, sugl ppogg: Md cos Md sen = + = 70, , 7 = 111, 5 N / mm W W x x y V = = 6, 3 N / mm s ( h - t ) Verfc d deformbltà. Deve essere: l d = = 0 mm 00 determnt dl crco totle. S h: d d dy dx p cos l = = 9, 6 mm 384 EI 4 5 p sen l = = 8, 5 mm 384 EI d = d + d = 1 mm 1 d d dx dy x 1 v Trv retcolr Lo schem d clcolo è quello dell FIGURA 4b. Gl rcrecc ntermed scrcno sul nodo superore d ogn trve un forz pr ll rezone cmbt d segno: Y = 4,3 kn Su nod ntern d ogn trve ntermed, su cu ppoggno due rcrecc consecutv, nsste l forz: Y = $ 4,3 = 8,64 kn Il peso propro presunto dell trve può essere consderto pr 0,9 kn / m e concentrto n corrspondenz de nod superor. S h qund: = 8,64 + 0,9 $ 1,5 = 10 kn Su due nod estern nsste un crco concentrto pr /. Gl sforz nelle ste possono essere determnt con metodo grfco, con metodo nltco o con un progrmm d clcolo come 3D d Trvlong Ttnum. S hnno comunque rsultt rportt nell TABELLA 1. Tutte le ste srnno relzzte ccoppndo due proflt dell sere L, post ll dstnz d 0,8 cm pr llo spessore de fzzolett d nodo. 7
8 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE TABELLA 1 Sforz nelle ste Brgl superore Brgl nferore Dgonl Montnt Ast Sforzo (kn) Ast Sforzo (kn) Ast Sforzo (kn) Ast Sforzo (kn) -31,83 d 0 g +38,36 l -30,00 b -44,94 e +31,65 h +16,3 m -1,67 c -45,7 f -44,70 +0,43 n -10,30 o - 0,53 Brgl superore (compress). S dottno due profl ccoppt L 60 # 5, d verfcre crco d punt. Dsponendo due clstrell per ogn st, quest rsulterà suddvs n tre cmp ugul d lunghezz 50,3 cm. Deve essere: ~ N v = # v A er vlutre l snellezz nel pno dell trvtur s deve ssumere l 0 = l. Nel pno perpendcolre s può ncor ssumere l 0 = l solo se s predspongono ll estremtà d ogn st rtegn trsversl suffcentemente rgd (dett controvent d fld), n modo d mpedre lo spostmento de nod. In tle cso s h: e, sosttuendo: N = 45,8 kn A = $ 5,8 = 11,64 cm mn = x = 0x = 1,8 cm l0 m = = 150, 81, 8 = 83 " (tbell Acc13, curv c) " ~ = 1,67 mn v 1,67 $ 45, 8 = $ 10 = 64,9 N / mm 1 v 11, 64 Brgl nferore (tes). S dottno per tutte le ste due profl ccoppt L 30 # 5, d verfcre trzone semplce. Deve essere: S h: N v = # v A N = 44,70 kn A = $,78 = 5,56 cm e, sosttuendo: v 44, 70 = $ 10 = 80,4 N / mm 1 v 5, 56 Dgonl (tese). S decde d dottre nche per queste ste due profl ccoppt L 30 # 5. L verfc trzone semplce è superflu, essendo tl ste soggette uno sforzo normle (N = 38,36 kn) pù pccolo d quello cu è sottoposto, prtà d re resstente, l corrente nferore. 8
9 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE Montnt (compress). S deve dottre un sezone che lmt l snellezz del montnte o (l pù lungo) un vlore ccettble: per esempo, 150. er l clcolo dell snellezz s può ssumere l 0 = l s nel pno dell trvtur s nel pno ortogonle. Deve dunque essere: e qund: mn l 150 = 0 mn l0 150 = = = 1 cm S decde d ssegnre montnt l stess sezone dell brgl superore (due L 60 # 5), che grntsce certmente l resstenz. Nod erché l trve corrspond l modello del sstem d belle, le unon devono essere nod cerner. Nelle retcolr d modesto mpegno sttco le ste possono essere sldte drettmente tr loro ( FIGURA 5); ltrment, le unon sono relzzte mednte pstre d nodo, per vere dsposzone l superfce necessr sldture FIGURA 5 Nodo retcolre con ste sldte tr loro. FIGURA 6 Nodo retcolre con ste bullonte su pstr. FIGURA 7 Gl ss geometrc delle ste devono convergere nel nodo
10 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE FIGURA 8 I brcentr delle bullonture e delle sldture devono cdere sugl ss delle ste. FIGURA 9 Le pstre d nodo devono essere relzzte n dmenson l pù possble pccole. FIGURA 10 Nodo d trve retcolre sldto su pstr. e bullonture effcent ( FIGURA 6). erché l funzonmento d quest nod non s dscost troppo d quello dell cerner perfett, bsogn curre che gl sforz nelle ste e ne collegment non generno moment secondr o prsst rspetto l punto dele d nodo. A tl fne, devono essere rspettt per qunto possble seguent ccorgment: gl ss geometrc delle ste devono essere concorrent ( FIGURA 7); brcentr de collegment devono cdere sull sse dell st ( FIGURA 8); per le sldture bsogn qund dfferenzre le lunghezze de cordon n modo che quest sno nversmente proporzonl lle rspettve dstnze dll sse geometrco; sldtur cordon d ngolo 5 mm 5 mm 10 10
11 5 COERTURE IN ACCIAIO: ALICAZIONE FIGURA 11 Nod commerclzzt d dtte speclzzte. le pstre d nodo devono essere meno rgde e qund meno estese possble. S può rtenere, tle proposto, che gl sforz ne bullon o ne cordon d sldtur s dffondno nell pstr secondo un ngolo d 30c rspetto ll sse dell st; cò consente d dre lle pstre un form rzonle ( FIGURA 9). L FIGURA 10 rppresent l nodo d colmo (nodo 8) dell trve studt n questo prgrfo. Oltre collegment d tpo trdzonle, relzzt sldndo o bullonndo le ste lle pstre, s relzzno nod prtcolrmente rffnt, copert d brevetto, soprttutto dtt strutture retcolr d lscre vst ( FIGURA 11). 11
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