Elementi di completamento strutturale in acciaio

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1 STRUTTURE E CALCOLI Elementi di completamento strutturale in acciaio Calcolare lamiere grecate e pannelli coibentati secondo Eurocodici e Norme Tecniche per le Costruzioni Domenico Leone - Adriano Castagnone _00_Leone_Lamiere_romane.indd 3 12/06/

2 2012 Wolters Kluwer Italia S.r.l. Strada I, Palazzo F Milanofiori Assago (MI) I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento totale o parziale, con qualsiasi mezzo (compresi i microfilm e le copie fotostatiche), sono riservati per tutti i Paesi. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume/fascicolo di periodico dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n Le riproduzioni diverse da quelle sopra indicate (per uso non personale cioè, a titolo esemplificativo, commerciale, economico o professionale e/o oltre il limite del 15%) potranno avvenire solo a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da EDISER S.r.l., società di servizi dell Associazione Italiana Editori, attraverso il marchio CLEARedi Centro Licenze e Autorizzazioni Riproduzioni Editoriali. Informazioni: L elaborazione dei testi, anche se curata con scrupolosa attenzione, non può comportare specifiche responsabilità per eventuali errori o inesattezze. Editor : Carlo Olivero Sviluppo e realizzazione software: S.T.A. DATA - Torino Cover design: Sandro Scherling, saegenvier.at Editing : Alma Bellino - Moncalieri (TO) Coordinamento tecnico: Domenico Bellino Fotocomposizione: Finotello - Borgo S. Dalmazzo (CN) Stampa: L.E.G.O. S.p.A. - Lavis (TN) ISBN

3 Prefazione Gli elementi di tamponatura e completamento di una struttura civile o industriale sono presentati in questo testo come componenti strutturali oggetto di progettazione, al pari delle strutture secondarie e principali cui sono collegati. Una definizione generale individua col termine struttura qualunque parte della costruzione atta a trasferire carichi e azioni su altre strutture collegate. Ciascuna componente strutturale è quindi oggetto di progettazione (DBF design by formula e/o DBA design by analysis ) per verificarne l idoneità alla funzione preposta, ovvero resistere alle azioni sollecitanti. Nel seguito saranno esposti i criteri di calcolo previsti dalla normativa europea, in parte ripresa dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC), per le seguenti componenti strutturali: Lamiere grecate semplici in acciaio e alluminio per coperture o pareti; Solai con lamiera grecata collaborante; Pannelli sandwich coibentati per coperture e pareti. Ciascuna componente viene esaminata preliminarmente da un punto di vista teorico, riportando i passaggi fondamentali delle norme pertinenti in modo ordinato e sequenziale. In un secondo momento vengono presentati esempi applicativi, utilizzando programmi costruiti ad hoc in ambiente Excel, in cui le varie fasi di calcolo sono chiaramente esplicitate ed i risultati dei passaggi principali sono costantemente confrontati con quelli ottenuti da un calcolo manuale di riferimento eseguito da terzi (tra cui Enti ufficiali). Gli esempi riportati nei capitoli sono stati utilizzati per la validazione del calcolo automatico e sono accompagnati da considerazioni critiche sia nel merito che nel metodo, evidenziando anche alcuni aspetti non chiari del testo normativo. Il presente volume si rivolge anche ai produttori delle componenti strutturali citate, i cui cataloghi spesso contengono tabelle di capacità di carico nelle quali i dati riportati sono di dubbia provenienza, ovvero se sperimentale o analitica. È evidente che oggi non si può definire esaustiva una relazione di calcolo di una costruzione dichiarando per gli elementi di tamponatura e completamento una capacità di carico desunta da tabelle di portata, bensì si deve produrre, per questi elementi, un calcolo di verifica in conformità alle norme vigenti. Le tabelle di portata dei produttori, se definite in modo analitico, e basate su prove di carico previste dalle norme, hanno valenza di puro riferimento nella fase preliminare di scelta, non potendo tener conto di tutte le variabili progettuali che vanno oltre il carico uniformemente distribuito (azioni locali, gradiente termico, azione del vento in pressione e depressione, effetti delle azioni di lunga durata, resistenza al fuoco, ecc.). Inoltre, è compito dei produttori fornire ai progettisti alcuni parametri caratteristici dell elemento strutturale, ricavabili solo da prove su campione e/o su larga scala per poter eseguire i calcoli in conformità alla normativa applicata. L interazione produttore-progettista caratterizza queste tipologie costruttive ed è necessaria per poter eseguire un progetto completo delle componenti qui trattate, anche se non sempre può essere chiaro dove inizi e dove finisca la responsabilità di ciascuno. Questo aspetto collaborativo viene enfatizzato nella trattazione che segue per quanto riguarda i solai con lamiera collaborante e i pannelli sandwich.

4 VI Elementi di completamento strutturale in acciaio Il volume è integrato da un software su piattaforma Excel in versione light, che consente comunque il calcolo completo di elementi semplicemente appoggiati. In particolare: Il programma denominato ColdFormEC3 (versione professional light) esegue la verifica in campo elastico (e se possibile in campo elasto-plastico) di lamiere grecate semplici in acciaio, con flange e anima eventualmente irrigidite da pieghe, soggette ad un carico uniformemente distribuito. Il programma denominato ColdFormEC4 (versione professional light) esegue la verifica di solette in c.a. normale o alleggerito, collaborante con lamiera grecata high bond diversamente irrigidita ed esaminata sia in fase iniziale di costruzione che in fase finale di sezione mista collaborante. La collaborazione è garantita da pieghe o imbutiture o ancora da pioli elettrosaldati sugli appoggi di estremità. Il programma denominato Sandwich (versione professional light) esegue la verifica di pannelli monolitici coibentati con facce in lamiera di vari materiali, piane o irrigidite e con anima in materiale coibente tipo PUR, PIR, o altro di caratteristiche meccaniche e fisiche note, soggetti a carico uniformemente distribuito di breve o lunga durata, e a gradiente termico tra le facce. Domenico Leone Adriano Castagnone

5 Indice Prefazione pag. V Capitolo 1 Lamiere grecate semplici in acciaio e alluminio 1.1 Generalità » Norme di riferimento » Tipologie, materiali e campi di applicazione » Definizione della sezione efficace » Concetti generali » Calcolo della sezione efficace » Anime di profili in acciaio » Anime di profili in alluminio » Progettazione di lamiere grecate semplici » Criteri di calcolo » Resistenza al momento flettente » Resistenza al taglio » Resistenza alla reazione di appoggio » Combinazione momento-taglio e momento-reazione di appoggio » Resistenza al fuoco » Elementi non protetti » Elementi protetti da materiale resistente al fuoco » Esempio di calcolo completo » Commenti all esempio di calcolo » Creazione automatica di tabelle di portata » 47 Capitolo 2 Solai con lamiera grecata collaborante 2.1 Generalità » Norme di riferimento » Tipologie e caratteristiche delle lamiere hi-bond » Analisi dei carichi per la fase di getto e per la fase consolidata » Progettazione di solai con lamiera grecata collaborante » Criteri di calcolo per la fase di getto » Criteri di calcolo per la fase consolidata » Flessione » Taglio longitudinale per solette collaboranti » 57

6 VIII Indice Metodo di interazione parziale pag Metodo m-k » Taglio verticale » Deformazione » Resistenza al fuoco » Modello di calcolo e dati di base [6] » Solette non protette: criterio I » Solette non protette: criterio R » Esempio di calcolo completo » Esempio applicativo » Esempio applicativo » Creazione automatica di tabelle di portata » 104 Capitolo 3 Pannelli sandwich coibentati 3.1 Generalità » Norme di riferimento » Tipologie, materiali e campi di applicazione » Carichi di progetto, combinazioni e sicurezza » Progettazione di pannelli di copertura e parete » Pannelli a facce piane o poco profilate » Pannelli con una faccia profilata ed una piana o poco profilata » Resistenza al raggrinzamento e allo scorrimento » Resistenza al raggrinzamento » Resistenza allo scorrimento » Esempio di calcolo completo » Pannello semplicemente appoggiato » Pannello continuo su 3 appoggi » Creazione automatica di tabelle di portata » Effetto del gradiente di temperatura tra le facce » 149 Conclusioni » 157 Bibliografia » 158 Guida all utilizzo dei moduli del software Saitu : ColdFormEC3, ColdFormEC4, Sandwich » 159