1. Relazione illustrativa: Sezione impiegata nel sistema strutturale Carichi permanenti ed accidentali: Analisi delle azioni...

Transcript

1 S O M M A RIO 1. Relazione illustrativa: Sezione impiegata nel sistema strutturale Carichi permanenti ed accidentali: Analisi delle azioni Schema statico della struttura traverso orizzontale Calcolo ponteggio Verifica del montante Collegamento montanti Prescrizioni da realizzare verifica tubo giunto di partenza... 9 ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 1

2 RELAZIONE DI CALCOLO PONTEGGIO 1. Relazione illustrativa: Si procede al calcolo (progetto e verifica) di un ponteggio da costruzione in profili tubolari metallici, con schema realizzato mediante impiego di elementi a telaio e tubi innocenti: le dimensioni di sviluppo longitudinale del ponteggio vengono ricavate da disegno tecnico esecutivo dello stesso. Il ponteggio presenta uno sviluppo verticale massimo di mt. 6,00 (ESCLUSO TELAIO PARAPETTO) La marca di ponteggio utilizzato è: FRACASSO Nel caso specifico viene impiegato un ponteggio del tipo a montanti e traversi prefabbricati in acciaio zincato tradizionalmente denominato ponteggio di tipo TELAIO A PORTALE La normativa impiegata nel calcolo di verifica degli elementi strutturali del ponteggio viene riportata in appendice A: la stessa consente di calcolare questi ponteggi in maniera semplificata, pensandoli come strutture reticolari e/o intelaiate. Le ipotesi di sovraccarico accidentale (azioni di esercizio) nel caso di ponteggio da manutenzione e con riferimento ai ripiani del ponteggio stesso, sono le seguenti: Un ripiano con sovraccarico accidentale: Qm= 1.50 kn/mq. Un ripiano con sovraccarico accidentale dimezzato: Qm/2= 0.75 kn/mq. Tutti gli altri ripiani sono da considerarsi senza sovraccarico. Le ipotesi di sovraccarico accidentale (azioni di esercizio) nel caso di ponteggio da costruzione e con riferimento ai ripiani del ponteggio stesso, sono le seguenti: Un ripiano con sovraccarico accidentale: Qc= 3.00 kn/mq. due ripiani con sovraccarico accidentale dimezzato: Qc/2= 1.50 kn/mq. Tutti gli altri ripiani sono da considerarsi senza sovraccarico: in entrambe le tipologie di ponteggio illustrate, si deve considerare inoltre il carico permanente indotto dagli elementi di calpestio (ripiani realizzati in tavolame e/o elementi in lamiera forata). Nota: Come si può osservare, le ipotesi di sovraccarico accidentale nel caso del ponteggio da costruzione, vengono raddoppiate dalla normativa tecnica rispetto a quelle relative al ponteggio da manutenzione. Le ipotesi di vincolo e di schema alle quali devono sottostare i ponteggi metallici risultano in sintesi le seguenti: Montanti della stessa fila a distanza non maggiore di 1.80 m. Si nota che la larghezza dei campi verticali, dovuta a motivi standard costruttivo e di agibilità cantieristica, è di 1.80 m.; mentre l altezza dei campi orizzontali è pari a 2mt (altezza telai fissi). ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 2

3 Co = 1.80; Cv=2.0 mt Per ogni piano devono essere disposti 2 correnti continui esternamente ed un internamente con entrambi funzione di parapetto; Ogni ripiano è dotato di apposita tavola fermapiede e di cancelletti di chiusura nei lati prospicienti il vuoto; Un ancoraggio di facciata ogni 22 mq. di superficie verticale frontale (in particolare, ogni 5,40 m in orizzontale (3 campi Co) ed ogni 4.0 m in verticale (2 campi Cv)); Snellezza massima delle aste compresse λa pari a 200 (carico critico euleriano); Predisporre nei ponteggi da manutenzione, una diagonale per ogni piano e per ogni campo (diventano due nel caso del ponteggio da costruzione); I piani di calpestio sono realizzati da appositi tavolati di lamiera di larghezza complessiva pari ad 1.00 mt. 2. Sezione impiegata nel sistema strutturale Sezione impiegata per i montanti e gli elementi tubolari del ponteggio ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 3

4 3. Carichi permanenti ed accidentali: Analisi delle azioni Si procede considerando il sistema strutturale costituito da 3 ripiani totali di impalcato, di cui uno con sovraccarico Q applicato, e due con sovraccarico accidentale dimezzato Q/2 (ponteggio da costruzione). Le azioni permanenti vengono valutate considerando che per i ripiani di calpestio ed il peso dei parapetti, battitacco ed altri ulteriori accessori di ripiano, si abbia un carico Qr valido per ogni ripiano del ponteggio. Pertanto il sovraccarico totale Qtot in proiezione verticale (accidentale + permanente) risulta essere il seguente (carico per unità di superficie orizzontale del ponteggio): Accidentale Qc su un ripiano 3,00 kn/mq Accidentale Qc/2 su due ripiani 1,50 kn/mq Permanente totale per n=3 ripiani (carico Qr) 0.50 kn/mq*n 1,50 kn/mq Qtot = (Qc + (Qc/2)*2 + Qr) = 7,50 kn/mq 4. Schema statico della struttura traverso orizzontale La verifica relativa al traverso orizzontale viene condotta considerando il carico che agisce sul traverso e cosi valutato: qt (Q+Qr)*Co = ( )*1.8 = 3.6 kn/m = 360 kg/m Lo schema statico risulta il seguente: ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 4

5 5. Calcolo ponteggio CALCOLO PONTEGGIO ALTEZZA H= ù PONTEGGIO FRACASSO CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEL PONTEGGIO: 6,00 m Interasse delle stilate: Interasse dei montanti: Interpiano traversi: Altezza del ponteggio: Altezza parapetto di sommità: Altezza raddoppio dei montanti: Larghezza tavolati 1,80 m 1,05 m 2,00 m 6,00 m 2,00 m 0,00 m 1,00 m CARICHI VERTICALI: Peso ponteggio per unità di superficie verticale Portali a montanti singoli: Portali a montanti doppi: Parapetto di sommità: Carichi per unità di superficie orizzontale Peso Pedana 8,10 Kg/mq 14,50 Kg/mq 6,00 Kg/mq 18,00 Kg/mq Numero piani di lavoro 3,00 Carico di esercizio 300,00 Kg/mq Numero tavolati a pieno carico 1,00 Carico di esercizio ridotto 150,00 Kg/mq Numero tavolati a carico ridotto 2,00 Carico da neve 0,00 Kg/mq Numero tavolati con carico neve: 0,00 CARICHI ORIZZONTALI DA VENTO: Zona 1 pressione unitaria fino a 20 m 60,00 Kg/mq pressione unitaria in sommità 51,60 Kg/mq superficie investita dal vento per modulo 0,85 mq/mod coefficiente Ce 0,80 Coefficiente Ci 0,40 Riduzione per schermatura edificio 60% ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 5

6 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE E MECCANICHE Tubulari utilizzati per montanti e traversi Spessore tubulare Ø 48,25 mm 3,25 mm Area della sezione 4,59 cmq Momento di inerzia 11,69 cm^4 Modulo di resistenza 4,85 cm^3 Giratore di inerzia 1,60 cm Carico critico 3280,00 Kg Tensione critica Euleriana 921,00 Kg/cmq Snellezza sperimentale 150 cm Coefficiente di amplificazione w 2,98 Lunghezza del traverso 1,00 m Altezza del montante 2,00 m Tubulari utilizzati per puntoni diagonali Spessore tubulare Area della sezione Momento di inerzia Modulo di resistenza Giratore di inerzia altezza allo spicco delle diagonali sul montante Ø 27,00 mm 2,30 mm 1,78 cmq 1,37 cm^4 1,02 cm^3 0,88 cm 1,45 m PARAPETTO DOPPIO DI FACCIATA Sia i traversi che le diagonali sono realizzati con medesima sezione Diametro tubulari utilizzati Ø 27,00 mm Spessore tubulare 2,30 mm Area della sezione 1,78 cmq Momento di inerzia 1,37 cm^4 Modulo di resistenza 1,02 cm^3 Giratore di inerzia 0,88 cm Carico di collasso del traverso 1030,00 Kg Carico critico a taglio del traverso 1200,00 Kg distanza verticale tra i traversi 0,63 m ANCORAGGI ALL'EDIFICIO Tipologia ancoraggi previsti "a cravatta", "a sbadacchio" autorizzati EMPI: Frattile 5% del giunto ortogonale: 1155 Kg Interasse orizzontale massimo degli ancoraggi 5,40 m Interasse vertictale massimo degli ancoraggi 4,00 m Superficie di influenza per singolo ancoraggio 21,60 mq ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 6

7 6. Verifica del montante VERIFICA DEL MONTANTE DEL PONTEGGIO QUOTA DI VERIFICA 0,00m Composizione della stilata: Tipo di telaio interessato Montanti singoli N elementi componenti il singolo montante 1 altezza ponteggio sovrastante alla sezione di verifica: a montanti singoli 6,00 m a montanti doppi 0,00 m parapetto di sommità 2,00 m tavolati sovrastanti presenti 3 con intero carico di esercizio 1 con carico di esercizio ridotto 2 Analisi dei carichi singola stilata: peso parapetto di sommità peso ponteggio a montanti singoli peso ponteggio a montanti doppi peso tavolati carico da neve tavolato con carico di esercizio tavolati con carico ridotto totale Sforzo assiale sul singolo montante Sforzo assiale sul singolo elemento del montante 21,60 Kg 87,48 Kg 0,00 Kg 97,20 Kg 0,00 Kg 540,00 Kg 540,00 Kg 1286,28 Kg 643,14 Kg 643 Kg Calcolo momento flettente sul singolo montante Momento dovuto al carico di esercizio: carico distribuito sul traverso 572,4 Kg/m Rapporto di rigidezza traverso-montante 2,0000 momento all'attacco del traverso 2385 Kgxcm Momento allo spicco della diagonale 1729 Kgxcm Momento dovuto al carico da vento: pressione unitaria a quota 0 m 60 Kg/mq area superficie investica 0,85 coefficiente C 0,96 Azione sul singolo modulo 48,96 Kg/modulo Momento allo spicco della diagonale 1775 Kgxcm Momento sul singolo montante Momento sul singolo elemento del montante SOLLECITAZIONI DI VERIFICA SFORZO ASSIALE MOMENTO FLETTENTE MASSIMO MOMENTO RIDOTTO=0,75 x 3503,925= 3504 Kgxcm 3504 Kgxcm 643 Kg 3504 Kgxcm 2628 Kgxcm Verifica di stabilità a pressoflessione: σ = = 1120 Kg/cmq ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 7

8 7. Collegamento montanti VERIFICA COLLEGAMENTO ASSIALE DEI MONTANTI Carico minimo di rottura del collegamento 1500 Kg pressione unitaria alla massima quota 51,60 Kg/mq area superficie investica 0,85 coefficiente C 1,20 Azione su due moduli liberi 105,26 Kg/modulo Azione assiale sul collegamento: X= 105,264*2/1,05= 200,50 Kg Coefficiente di sicurezza: ν= 1500/201= 7,48 (min 2,2) 8. Prescrizioni da realizzare La verifica al montante verticale (elemento più sollecitato del sistema a ponteggio) porta a dover imporre determinate prescrizioni alla realizzazione del ponteggio in oggetto, per assicurarne un corretto funzionamento ed una sicurezza statica idonea all impiego previsto (ponteggio da costruzione): Sul ponteggio non è possibile depositare nessun tipo di materiale se non temporaneamente e senza superare il sovraccarico massimo ammesso dalla normativa presa a riferimento per le verifiche di resistenza del ponteggio da manutenzione. Passo massimo tra i montanti inclinati 180 cm; ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 8

9 9. verifica tubo giunto di partenza Per il calcolo di tale struttura viene riportato il diagramma di calcolo finale per quanto riguarda: Sforzo normale; Le sezioni resistenti sono come da normativa: Ø = mm. - diametro dei tubi giunti S = 2.9 mm sezione dei tubi giunti Dal grafico si evince che la struttura risulta ampiamente verificata. Si è fatto riferimento alla normativa per il calcolo delle strutture in acciaio del 1988 usando il metodo delle tensioni ammissibili. Anche in questo caso viene usato il metodo delle tensioni ammissibili con i valori del calcolo derivanti dalla normativa sull acciaio. I valori sezioni ed aree sono i medesimi, si aggiunge soltanto che il telaio è a portale delle dimensioni: h montante = 100 cm. Nota: il puntone va in appoggio al ponteggio sottostante. TALE ELEMENTO DATA LA SUA GEOMETRIA E LO SFORZO A CUI E SOLLECITATO VIENE VERIFICATO A SFORZO NORMALE E PRESSOFLESSIONE. ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 9

10 DIAGRAMMA SFORZO NORMALE Carico Verticale derivante dal peso della trave 2 2 Puntone ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 10

11 VERIFICA A PRESSOFLESSIONE σ = ω * N / A (METODO OMEGA) CALCOLO AREA DI INFLUENZA: Aint = 1,8 mt * 0,5 mt = 1,90 mq. Incremento di carico per considerare i pesi propri della struttura portata Q = 0,5 kn/mq Qmax montanti = 3 kn/mq Carico Nmax sul montante piu sollecitato: Nmax =(Qmax * Aint) = 3 kn/mq * 1,90 mq = 5,70 kn. SOLLECITAZIONI SUL SINGOLO MONTANTE VERTICALE: Ni= Nmax /4 = 1,50 kn Mi= (Ni * 0,05 m) = 0,100 kn*m (5 cm sono l eccentricita del carico) VERIFICA A PRESSOFLESSIONE: f = (fn + fm) = ((Ni*ω/ai)+ (Mi/ Wxx*(1-υ*N/Ncr)) < f adm NOTA: LA VERIFICA CONSIDERA I FENOMENI DI INSTABILITA FLESSIONALE X CARICO DI COMPRESSIONE (NORMATIVA 10011/96) ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 11

12 Lunghezza libera di inflessione: l0 = h = 180 cm. snellezza λ = (lo/ρmin) = 180/1,50 = 113 cm DALLE TABELLE ASSUMO UN VALORE DI λ= 114 E PER ACCIAIO TIPO Fe360 tabella 7-IIa (CNR UNI 10011/97- ALLEGATO A) si trova che: ω = 1,91 Ncr = 156MPa * Ai CARICO CRITICO EULERIANO = 156 N/mm^2 * 459 mm^2 * 10^-3 = kn Pertanto i valori di fn e fm (tensioni) risultano i seguenti: fn = ω * Ni / Ai = 17,893 MPa fm = Mi / ψ * Wx,x * (1 1,5 * Ni/Ncr) = 48,592 MPa VERIFICA: Ftot = (fn + fm) = 17, = 66,485 MPa σ calcolato < σ ammissibile (1600 ) acciaio Fe360 VERIFICATO ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 12

13 SOLLECITAZIONI SUL SINGOLO MONTANTE VERTICALE: Ni= Nmax /4 = 1,75 kn Mi= (Ni * 0,05 m) = 0,10 kn*m (5 cm sono l eccentricita del carico) VERIFICA A PRESSOFLESSIONE: f = (fn + fm) = ((Ni* /ai)+ (Mi/ Wxx*(1-υ*N/Ncr)) < f adm NOTA: LA VERIFICA CONSIDERA I FENOMENI DI INSTABILITA FLESSIONALE X CARICO DI COMPRESSIONE (NORMATIVA 10011/96) Lunghezza libera di inflessione: l0 = h = 200 cm. (PUNTELLO 200 ) snellezza λ = (lo/ρmin) = 200/1,50 = 134 cm DALLE TABELLE PER ACCIAIO TIPO Fe360 tabella 7-IIa (CNR UNI 10011/97- ALLEGATO A) si trova che: ω = 1,18 Ncr = 156MPa * Ai CARICO CRITICO EULERIANO = 156 N/mm^2 * 459 mm^2 * 10^-3 = kn ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 13

14 Pertanto i valori di fn e fm (tensioni) risultano i seguenti: fn = ω * Ni / Ai = 4,50 MPa fm = Mi / ψ * Wx,x * (1 1,5 * Ni/Ncr) = 21,18 MPa VERIFICA: Ftot = (fn + fm) = 4, ,18 = MPa IL TUBO GIUNTO RISULTA VERIFICATO ZANELLA Valerio Ingegnere civile Pag. 14