Resistenza a cedimento delle colonne in legno HO1

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1 Resistena a cedimento delle colonne in legno HO1 Guida dell'utente Friedrich + Lochner GmbH 006 F+L im nternet info@frilo.de HO1 Guida dell'utente, Versione 1/006 Programma HO1 1

2 F+L- Programma: HO1 Questo manuale informa circa le basi del programma. Le istruioni dettagliate di funionamento tuttavia che troverete nel corrente in linea-aiutano del programma - usi il F1- Ke per denominare il in linea-aiut-sistema. Le istruioni generali di funionamento ai programmi di F+L sono ricapitolate "struioni di base per l'uso" manuali. ndice Applicaioni possibili... 3 asi di calcolo... 4 Puntello ligneo monopeo... 4 Verifica a carico di punta o di stabilità... 4 Puntello ligneo a due pei... 6 Verifica a carico di punta o di stabilità... 8 nput nel sistema Carichi... 1 Seione nput supplementare - ndebolimento della seione Corrente - Condiioni di vincolo Meo di collegamento Tassello sistema particolare Unione ad una seione resistente con chiodi Spinotti e bulloni calibrati ibliografia ndice analitico F+L - progettaione strutturale

3 Applicaioni possibili l programma esegue l'esame della sicurea a carico di punta delle monoaste e aste a due pei sollecitate a compressione con legni distaniatori incollati, inchiodati o collegati con tasselli secondo DN 105 (1988). Sono possibili tre tipi di vincolo dei puntelli: puntello pendolare, puntello a sbalo e incastrato-articolato Carico Puntello pendolare Puntello a sbalo incastrato/articolato l programma calcola le caratteristiche di sollecitaione (interne) determinanti, il numero necessario di mei di collegamento ed esegue le verifiche alle sollecitaioni e della sicurea a carico di punta necessarie nonché la verifica del collegamento trasversale. La durata di resistena al fuoco viene verificata secondo DN 410 (in fase di preparaione). Struttura del sistema Sollecitaione del legno distaniatore Programma HO1 3

4 asi di calcolo Puntello ligneo monopeo l programma calcola le caratteristiche di sollecitaione degli appoggi, quelle estreme e, a scelta, in una seione seleionata per il dimensionamento, secondo la teoria di 1 ordine (Theorie. Ordnung). La verifica di sollecitaione a compressione viene eseguita con le superfici di seione nette: eff σ D N ammσ M D + A ammσ W n n con A A da W n n W dj Nel caso di sollecitaioni a traione, l'output indicherà anche il valore di sollecitaione rilevato nella fibratura maggiormente sottoposta a traione. Per la verifica della sicurea a carico di punta viene utiliato il metodo Omega. valori Omega vengono determinati in funione del tipo di legno e della classe o categoria di qualità secondo DN 105 (1988). l coefficiente di svergolamento k viene calcolato secondo le equaioni della DN 105: per per per s b 0, ammσ π b E GT 075, k 1; 075, < 14, k 156, 075, > 14, k 1 Verifica a carico di punta o di stabilità eff σ D ω N A amm σd + amm σ W M k 11, La verifica a sollecitaione tangeniale viene eseguita per la fora di taglio agente nella seione di verifica: 3 Q eff τ Q b b 4 F+L - progettaione strutturale

5 La compressione sul corrente alla base/sommità del puntello supponendo che venga utiliato per il corrente lo stesso tipo di legno si calcola nel modo seguente: ua < 10 oppure 7, 5 cm k 0, 8 ua 10oppure 7, 5cm e la 15cm k 10, ua 10oppure 7, 5cm e la < 15cm kd 4 15 la D D È determinante una sporgena di 7,5 cm, quando lo spessore del corrente è 6 cm. eff σ Ds N con: Ans A da A ns amm σ k amm σ ( DN105) Ds D Ds s valori di sollecitaione risultanti vengono confrontati con i valori ammissibili. l programma verifica le inflessioni. Programma HO1 5

6 Puntello ligneo a due pei l programma calcola le caratteristiche di sollecitaione (interne) degli appoggi, quelle e- streme e, a scelta, in una seione seleionata per il dimensionamento, secondo la teoria di 1 ordine (Theorie. Ordnung). l programma calcola i valori determinanti (effettivi) delle seioni. Asse asse seione materiale pieno Asse asse seione materiale ridotto A b b A A d a 1 a + b n 1 b b A + A a 1 s1 0, 89 b ( 30 60) 1 s k 0, 89 b ( sk ) + c 0 A 1 b b 3 1 sk ef ( ) A γ A a 1 1 W b W b a + γ 1 W n d b Asse asse seione materiale ridotto Asse asse seione materiale pieno A b b A A d n A 1 3 b b a A a 1 a + b 1 s1 089, b sk ( ) + c 0 A ( 30 60) 1 s 0, 89 b k 1 6 F+L - progettaione strutturale

7 sk ef ( ) A b b 1 3 γ A a 1 1 W b a + γ 1 W b W n a A b + A d A γ d Come lunghea libera di inflessione si imposta per il puntello pendolare s k H x, per il puntello a sbalo s k H x e per il puntello incastrato-articolato s k 0,707 H x ; è possibile modificare questi valori per le direioni e separatamente. La snellea Lambda nelle monoaste sollecitate a compressione deve essere < 150 e in quelle a più pei, non incollate < 175. La distana dell appoggio laterale s viene impostata dal programma con un valore uguale alla lunghea libera di inflessione s k predefinita. La verifica di sollecitaione a compressione viene eseguita con i valori di seioni nette: eff σ D N amm σ M D + A amm σ W n n Nel caso di sollecitaioni a traione, viene indicato nell'output anche il valore di sollecitaione rilevato nella fibra maggiormente sottoposta a traione (prendendo anche in consideraione l'indebolimento della seione). Per la verifica della sicurea a carico di punta viene utiliato il metodo Omega. valori Omega vengono determinati in funione del tipo di legno e della classe o categoria di qualità secondo DN 105 (1988). l coefficiente di svergolamento k viene determinato secondo le equaioni della DN 105: s h 0, ammσ π b Ep G T con b b, h b o b b, h b + a, quando asse seione materiale ridotto per 075, k 1 per 0,75 < 14, k 156, 0, 75 per > 14, k 1 Programma HO1 7

8 Verifica a carico di punta o di stabilità eff σ D ω N A amm σd + amm σ W M k 11, La verifica a sollecitaione tangeniale nelle aste singole viene eseguita per la fora di taglio agente nella seione di verifica. 3 Q eff τ Q A 3 Q+ Qi eff τ Q A quando asse asse seione materiale pieno quando asse asse seione materiale pieno Per la verifica a sollecitaione tangeniale nel giunto si applica: Quando asse asse seione materiale pieno quando asse asse seione materiale pieno ef S γ ( b b ) a ef S γ ( b b ) a N N Qi ω Qi ω + max Q s1 s1 eff T Qi eff T Qi b + a b + a 3 eff T 3 eff T τq τq b L b L Numero necessario di mei di collegamento per giunto e legno distaniatore: n ric T eff/n amm [P/giunto/legno dist.] n min tasselli/spinotti/bulloni calibrati [P/giunto/legno dist.] n min chiodi 4 [P/giunto/legno dist.] È necessario determinare la coppia di fore del momento flettente dalla fora di taglio T, quando la luce è > (collegamenti a tassello e bullone calibrato): Coppia di fore Pressione legno dist./asta Pressione rondella a1 D Z eff T L + e 3 4 D ( b oppure b ) L σ D σ D 4 Z π d us [ kn] MN [ ] m MN [ ] m Z MN Traione bulloni σ Z [ ] A s m 8 F+L - progettaione strutturale

9 È valido: π As ( db 0, 938 passo della filettatura P) secondo DN 13 4 con: per db mm 1+ ( d b 6) 015, per db mm + ( d b 16) 0, 15 per db mm d + b 4 3 0, 5 3 e MN ul σ Z olen 100 m (condiione di carico P e PC) (secondo DN SO 898 per viti della classe di resistena 4,6; MN secondo DN 105 si deve applicare amm σ Z 100 m se il materiale non è normaliato). valori di sollecitaione risultanti vengono confrontati con i valori ammissibili. l programma verifica le inflessioni. Programma HO1 9

10 nput nel sistema Seleionare il tipo di puntello Seleionare il tipo di appoggio nella Seleione principale alla voce nput nel sistema: - puntello pendolare - puntello a sbalo - incastrato/articolato. Seleione del materiale Seleionare qui il tipo di legno (legno di conifera, legno lamellare o legno di latifoglie) e la classificaione del legno corrispondente. Per la scelta fare clic sulla Lista seleionabile a discesa ( ). l clic sul pulsante visualia una finestra di immissione per i coefficienti del materiale. Struttura Seleionare tra - monopeo e - a due pei, con legno distaniatore. A seconda del tipo di scelta vengono modificati i campi di immissione nella finestra di dialogo sottostante (Meo di collegamento oppure Corrente). 10 F+L - progettaione strutturale

11 Sistema H sk, sk Altea di sistema del puntello, misurata dal punto di base agente staticamente fino al punto superiore di applicaione della fora verticale. Lunghee libere di inflessione a carico di punta: Anche se non esiste una definiione univoca sul piano fisico, è possibile tuttavia considerare la lunghea libera di inflessione come corrispondente alla lunghea di una semionda della prima forma propria o della figura di flessione nel segmento di flessione a carico di punta determinante. S k è associata al momento di ineria superficiale. Questo corrisponde ad uno sbandamento in direione dell'asse ; nel presente programma ciò corrisponde alla direione oriontale della fora. Sotto l'aspetto della stabilità a carico di punta, la predefiniione di s k genera un momento complementare M. S k è accoppiata al momento di ineria superficiale ciò corrisponde ad uno sbandamento in direione dell'asse, ortogonale rispetto al piano oriontale di sollecitaione. s Lunghea libera di flesso-torsione: analogamente alla lunghea libera di inflessione, che sintetia geometricamente il fenomeno della flessione a carico di punta, la lunghea libera di flesso-torsione descrive il problema dell instabilità flesso-torsionale, inteso come piegamento laterale della briglia compressa, associato ad una torsione della seione. La descriione geometrica di s è la lunghea della semionda di deformaione in direione. Per il puntello a sbalo si applica circa il doppio della lunghea del sistema, analogamente alla flessione a carico di punta. Dal punto di vista della statica del sistema, la lunghea libera di flesso-torsione delle travi corrisponde di norma alla distana dei supporti a forcella che sostengono la seione in altea. La distana dei puntellamenti trasversali della briglia compressa può essere seleionata nella campata come valore predefinito. La descriione, sul piano della fisica, del problema semplificato del svergolamento nelle costruioni in legno secondo DN 105 (1988) si basa sulle seguenti ipotesi: sistema sostenuto da forcelle alle estremità dell'asta, seione rettangolare, sollecitaione da momento costante, formulato secondo la teoria di ordine (Theorie. Ordnung). La lunghea libera di flesso-torsione può essere modificata in funione dei dati differenti del sistema statico o di sollecitaione, secondo DN 105 (E000). Programma HO1 11

12 Carichi Le verifiche alle sollecitaioni vengono eseguite nelle condiioni di carico P e PC. Una eccentricità aggiuntiva positiva alla sommità del puntello determina l applicaione di un momento positivo relativo alla fibratura tratteggiata (si vedano gli schii di sistema). PC e q sono positivi per definiione in base alla teoria delle travi, se generano un momento di campata positivo nel puntello pendolare oppure un momento d incastro negativo nel puntello a sbalo. Vale la regola che le aste costituite da più elementi possono essere sottoposte solamente a carico centrico; i puntelli possono essere sollecitati perpendicolarmente all'asse seione materiale ridotto esclusivamente da sovraccarichi. V e H q in altea Condiione di carico Carico verticale al puntello. Deve corrispondere alla fora normale massima di norma determinante per la flessione a carico di punta. La prova di stabilità viene eseguita con un metodo equivalente ad aste: per questo motivo devono essere impostati come carichi le caratteristiche di sollecitaione interna secondo la teoria di 1 ordine (Theorie. Ordnung). Eccentricità per il carico verticale sulla sommità del puntello. Si definisce positiva l'eccentricità quando in ognuno dei tre sistemi risulta alla sommità del puntello un momento di taglio positivo. (L'eccentricità positiva viene raffigurata nella grafica in senso contrario alla direione del carico oriontale positivo, a sinistra dell'asse del sistema). La cosiddetta fibratura tratteggiata si trova per definiione a destra. Carico concentrato oriontale [kn] agente in direione (nella grafica è definito positivo quello da sinistra verso destra). Deve essere impostato insieme all'altea [cm] del punto di applicaione della fora, misurato a partire dalla base. Carico lineare uniformemente distribuito oriontale [kn/m] agente in direione (nella grafica è definito positivo quello da sinistra verso destra). H o q positivi generano un momento di campata positivo nel puntello pendolare e un momento d incastro negativo nel puntello a sbalo. Altea [cm] del punto di applicaione del carico oriontale H misurato a partire dal punto di base. La combinaione di sollecitaione predefinita può essere attribuita alla condiione di carico (P) o a quella (PC). 1 F+L - progettaione strutturale

13 Seione b d a, a Eta combustione Eta Sigma ef Lambda Larghea della seione del puntello in direione ; ortogonale alla direione di sollecitaione principale. Altea della seione del puntello in direione ; nella direione di aione oriontale del carico. Distana luce delle aste. È possibile (in un puntello a due pei) definire l'asse x oppure l'asse come "asse rigido". Asse rigido significa che la rigidità flessionale per le sollecitaioni agenti nella direione scelta è indipendente dal collegamento. La predefiniione di una distana luce a permette di sottoporre il puntello a sollecitaioni di flessione perpendicolari al suo asse seione materiale ridotto (ammesso esclusivamente per carichi da vento o altri sovraccarichi). L'attivaione della proteione antincendio conforme alla nuova norma DN 410 viene per ora rimandata a causa di dubbi nel trattamento di seioni composte. Raffigura il grado di utilio massimo per le sollecitaioni determinanti per la seione. Rapporto di snellea del sistema a puntelli; secondo DN 105 questo valore deve essere valutato in modo diverso, in funione del campo di impiego dell elemento costruttivo. l limite superiore è di 150, nel caso di monoasta normale sollecitata a compressione, e di 175 per puntelli a seione composita. Programma HO1 13

14 nput supplementare - ndebolimento della seione La possibilità di modificare singoli valori del sistema consente, indipendentemente dal profilo in legno massiccio predefinito, di prendere in consideraione problemi speciali come ad es. aste composte o a più pei oppure la cedevolea di un meo di collegamento. ndebolimento della seione Se è seleionata questa opione, gli indebolimenti della seione predefiniti sono attivi e vengono quindi presi in consideraione nelle verifiche alle sollecitaioni. Nella parte di seione ridotta vengono verificate la sollecitaione consueta σ D (σ Z ) e la compressione sul corrente. da dl das Detraione della superficie per l intera seione del puntello. Detraione per il momento di ineria superficiale di ordine; questo valore serve poi per calcolare l indebolimento del momento di resistena Wn. Detraione per la superficie di pressione che agisce sul corrente l programma calcola i valori determinanti e li mette a disposiione per la modifica: Superficie della seione A [cm ] Momenti di ineria superficiale, [cm 4 ] Momenti di resistena W, W [cm 3 ] Verifica per x Coordinata misurata a partire dal basso per il punto di verifica da seleionare. Se viene impostato 0, le verifiche vengono eseguite nei punti dove le sollecitaioni assumono rispettivamente i valori massimi. La possibilità di modificare singoli valori del sistema consente, indipendentemente dal profilo in legno massiccio predefinito, di prendere in consideraione problemi speciali come ad es. aste composte o a più pei oppure la cedevolea di un meo di collegamento. 14 F+L - progettaione strutturale

15 Corrente - Condiioni di vincolo Questo campo di immissione viene visualiato per la seleione del puntello ligneo monopeo. h Altea della seione del corrente; il valore della seione condiiona il criterio limite per la sporgena del corrente. ua la Eta Sporgena del corrente relativa al margine di applicaione del carico, misurata nella direione della fibratura del corrente. Lunghea della superficie di pressione sul corrente, misurata nella direione della fibratura. Le misure h, ua, la devono essere interpretate in funione della costellaione di carico per superfici di pressione corte secondo DN 105 parte 1, se ndica il grado di utiliaione della compressione sul corrente. Programma HO1 15

16 Meo di collegamento Questo settore di immissione viene visualiato per la seleione del puntello ligneo a due pei. Fattore c per meo di collegamento: Colla c 1 Tassello sistema particolare c,5 Chiodi c 3 Spinotto, bullone calibrato c 3 Cliccando sul meo di collegamento nella lista a sinistra, vengono visualiate finestre di dialogo corrispondenti per le ulteriori immissioni di dati. l pulsante finestra di dialogo. consente, in modo analogo, di visualiare la corrispondente Se la luce a/b oppure a/b è maggiore di, possono essere seleionati solamente tasselli o bulloni calibrati come mei di collegamento, poiché sono in grado di assorbire le fore di traione agenti trasversalmente rispetto alla fibratura. Per la determinaione della coppia di fore D o Z causate dal momento flettente dalla fora di taglio devono essere impostate la distana del baricentro del meo di collegamento e la distana dal bordo estremo e1. Se la lunghea del legno distaniatore l è < e1+e, essa viene calcolata nuovamente dal programma. legni distaniatori devono essere posiionati con interasse s1, o almeno alle estremità delle aste e nei punti delle tere parti. Se Lambda1 supera 60, il programma imposta automaticamente per s1 la distana minima. L Lunghea del legno distaniatore. e Distana del baricentro dei gruppi di mei di collegamento che rappresentano one di pressione e di traione. e1 La distana dal bordo estremo corrisponde alla distana fra meo di collegamento estremo ed estremità del legno distaniatore. s1 È il maggiore degli interassi seleionati dei legni distaniatori. 16 F+L - progettaione strutturale

17 Tassello sistema particolare n seguito alla definiione del tipo di tassello e del suo diametro d d, vengono richiamati automaticamente nel file HDATH i valori di diametro del bullone, della rondella e del carico ammissibile. (La seguente funione dovrà essere ancora implementata: il diametro della rondella può essere seleionato quando la luce è superiore a [DZ1].) Per legno di conifera sono consentiti esclusivamente tasselli a scomparsa del tipo A o. Tassello sistema particolare Seleione dei tipi di tassello, classificati nella DN 105, parte. Diametro Diametro esterno tassello dd [mm] secondo DN 105 T Ad un lato/a due lati ndica se le grappe dei tasselli sono posiionate su uno o due lati. Per i collegamenti acciaio/legno sono possibili solo tasselli ad un lato. nclinaione fora-direione fibratura A seconda dell'angolo predefinito, varia la fora del tassello ammessa. n questo modo è possibile calcolare anche collegamenti obliqui. Diametro esterno tassello dd [mm] secondo DN 105 T Diametro nominale bullone/vite db [mm] db min 8 mm Seione di sollecitaione bulloni As [mm ] (secondo DN 13) Diametro rondella rotonda dus [mm] dus min 30 mm Carico amm/meo di collegamento N amm [kn] Verifica del rispetto delle dimensioni minime dei legni, della distana dal bordo estremo e1 e della distana del tassello e edp, nonché della lunghea del legno distaniatore L 3 edp. Programma HO1 17

18 Unione ad una seione resistente con chiodi Devono essere immessi il diametro del chiodo d n e la sua lunghea ln. chiodi disponibili secondo DN 1151 (bullette rotonde) vengono visualiati nella guida degli input. Deve essere rispettata la profondità minima di penetraione di 6 d n, valida per collegamenti su un lato con capacità di carico chiodi della categoria ; il carico del chiodo ammissibile viene ridotto in rapporto alla profondità di penetraione effettiva/profondità di penetraione nominale (1 d n ), analogamente allo spessore minimo del legno di d n (3+ 0,8 d n ). l programma non tiene conto della preforatura e della disposiione dei chiodi. Nei legni di conifera è ammesso un carico maggiorato 1,5 volte. Diametro chiodo d n in [1/10mm] d n min 0 [1/10mm] Lunghea chiodo Ln in [mm] Ln min 6 d n +b Spinotti e bulloni calibrati l diametro di spinotti e bulloni calibrati deve essere seleionato con un valore compreso fra > 8 e < 30 mm. Con una luce > sono ammessi esclusivamente bulloni calibrati; in aggiunta viene richiesto quindi il diametro della rondella. Le superfici delle seioni di sollecitaione dei bulloni vengono calcolate automaticamente. Diametro spinotto dd [mm] ds min 8 mm Diametro nominale bullone/vite db [mm] db min 8 mm Seione di sollecitaione bullone As [mm ] secondo DN 13 Diametro rondella rotonda dus [mm] dus min 30 mm Carico amm/meo di collegamento N amm [kn] Si verifica se la larghea della seione è 8 dd oppure uguale a 8 db, e se la lunghea del legno distaniatore L >16 dd oppure uguale a db. Per la determinaione del carico ammissibile viene applicato un collegamento su un lato. ibliografia /1/ Holbau - Statische erechnungen Teil 1, Holwirtschaftlicher Verlag der Arbeitsgemeinschaft Hol e.v., Düsseldorf 1988 // DN 105 (Ausgabe 1988) Holbauwerke /3/ DN 410 (1981) Feuerschut /4/ DN 1055 Lastannahmen Teil 4 (Ausgabe 1986) und Teil 5 /5/ eispiele NGENEUR-HOLZAU, erechnung und Konstruktion, Andresen, K., Scheer, C., Holwirtschaftlicher Verlag Düsseldorf F+L - progettaione strutturale

19 ndice analitico asi di calcolo... 4 ibliografia C Carichi... 1 Corrente - Condiioni di vincolo nput supplementare - ndebolimento della seione M Meo di collegamento S Seione mput nel sistema nput nel sistema Programma HO1 19