GIUNTI TRAVE COLONNA: GENERALITA

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1 GIUNTI TRAVE COLONNA: GENERALITA (revisione..003) Flangia d'estremità Irrigidimenti trasversali aldature ridotte vantaggi economici per spese di manodopera ridotte Facilità di trasporto i realizza il moncherino e gli irrigidimenti in oicina Velocità di montaggio

2 APPENDICE J DELL EUROCODICE 3: INTRODUZIONE L appendice J dell Eurocodice 3 presenta i criteri per la determinazione delle caratteristiche di resistenza e di deormailità di alcuni tra i più ricorrenti tipi di giunto nelle strutture in acciaio. Essi sono: a) Giunti ullonati con langia d estremità a ilo dell ala della trave ) Giunti ullonati con langia d estremità estesa oltre l ala della trave c) Giunti ullonati con squadrette d ala d) Giunti saldati Tra le ipotesi di ase dell Appendice J vi sono: - sezioni ad I o H laminate e saldate di classe, o 3 - collegamenti nei quali le travi sono connesse alle ali delle colonne - al più due ulloni per ila

3 6.4.. Classiicazione secondo la rigidezza Collegamenti a cerniera () Un collegamento a cerniera deve essere progettato in modo tale che non possa sviluppare momenti apprezzaili che potreero avere un eetto negativo sui componenti della struttura. () I collegamenti a cerniera devono essere capaci di trasmettere le orze calcolate nel progetto e devono essere in grado di assorire le relative rotazioni Collegamenti rigidi () Un collegamento rigido deve essere progettato in modo che la sua deormazione non aia un inluenza apprezzaile sulla distriuzione delle orze e dei momenti interni della struttura, né sulla deormazione gloale. () Le deormazioni dei collegamento rigidi devono essere tali da non ridurre la resistenza della struttura di oltre il 5%. (3) I collegamenti rigidi devono essere capaci di trasmettere le orze e i momenti calcolati nel progetto Collegamenti semirigidi () Un collegamento che non soddisa i criteri per un collegamento rigido o per un collegamento a cerniera deve essere classiicato quale collegamento semirigido. e si impiega l analisi gloale elastica, interessa classiicare un giunto trave-colonna in ase alla sua rigidezza. Per i giunti semirigidi si può inserire la rigidezza rotazionale nel modello di calcolo della struttura, ottenendo così interessanti possiilità di ridistriuzione delle azioni interne. Per la classiicazione, la rigidezza rotazionale del giunto va messa in relazione con la rigidezza rotazionale EJ /L della trave. Calcoliamo con il metodo delle orze il momento d incastro di una trave vincolata all estremità con molle rotazionali di rigidezza e soggetta ad un carico p uniormemente distriuito. p L 3

4 Introduciamo le iperstatiche e scriviamo l equazione di congruenza: p M M Φ Φ Φ M + Φ0 = 0 L L = + 3 EJ 6 EJ p L = 4 EJ Il momento all incastro vale quindi: M Φ = Φ 0 p L 4 EJ = = L + EJ 3 EJ + L p L Per un dato proilo la rigidezza lessionale varia solo con la lunghezza L. Quindi: se L ha un valore elevato (trave molto lessiile), il collegamento tende a comportarsi come un incastro peretto ( M pl / ); se L ha un valore limitato (trave molto rigida), il collegamento tende a comportarsi come una cerniera ( M 0 ). Per deinire i criteri di classiicazione dei collegamenti in ase alla rigidezza, issati i valori di momento di estremità considerati suicientemente vicini a quello di incastro (M = pl / ) e di cerniera (M =0). Per i telai controventati l EC3 issa: pl (limite rigido-semirigido) M 0,8 0, 8 8 EJ / L + EJ / L pl (limite semirigido-cerniera) M 0, 0, 0.5 EJ / L + EJ / L 4

5 rigido, ini 8EI / L semirigido 3 cerniera J, ini 0,5EJ / L rigido,ini 5EI / L semirigido 3 cerniera J, ini 0,5EJ / L Vedere EC3 #6.9.6 e Annex J. 5

6 Caratteristiche del collegamento: Momento resistente di progetto M,Rd Capacità di rotazione di progetto Φ Cd Rigidezza rotazionale M,Rd /3 M,Rd,ini/3,ini/,ini φcd φ Diagramma momento-rotazione idealizzato Il primo tratto del diagramma, per valori di M,d ino a /3 M,Rd, è elastico lineare con rigidezza,ini. egue un tratto con sviluppo delle prime plasticizzazioni, raccordato con il pianerottolo plastico. In genere per giunti langiati si assume: per lo stato limite di servizio =, ini per lo stato limite ultimo =,ini Le caratteristiche meccaniche del giunto vengono valutate con il metodo per componenti. 6

7 IL METODO PER COMPONENTI Il collegamento viene scomposto in un insieme di componenti ondamentali Tali componenti di ase sono collocati nelle tre zone di compressione, trazione e taglio Zona soggetta a taglio Zona soggetta a trazione M Zona soggetta a compressione Componenti ase del giunto: Zona soggetta a taglio - pannello d anima della colonna a taglio Zona soggetta a compressione - anima della colonna compressa Zona in trazione - anima della colonna in trazione - ala della colonna a lessione - langia d estremità a lessione - ulloni tesi Tre asi: a) Identiicazione dei singoli componenti ) Valutazione delle caratteristiche di rigidezza (k i ) e resistenza (F Rd,i ) di ognuno dei componenti c) Assemlaggio per la valutazione delle caratteristiche dell intero collegamento 7

8 La rigidezza iniziale del collegamento si ricava dalla relazione:,ini E z = 0 i= k i Il momento resistente del giunto si calcola con: M,Rd = r essendo: ki = coeiciente di rigidezza del componente i-esimo. z = raccio della coppia interna Ftr,Rd = resistenza eicace della ila di ulloni r (r =,,..) hr = distanza dell asse della ila di ulloni r dal centro di compressione. h r F tr,rd 8

9 MODALITA DI COLLAO In queste tipologie di giunti le veriiche più delicate riguardano la colonna che può cedere con le seguenti modalità di collasso: - per snervamento o instailità dell anima in compressione - per lessione dell ala soggetta a trazione - per distacco dall ala tesa dall anima - per snervamento o instailità del pannello d anima a taglio Ballio #7.6.. Veriiche in corrispondenza del lemo compresso Diusione a 45 nella langia d estremità della trave Diusione a 68 nella colonna e =t + t +5(t c +r c ) Resistenza a compressione: F σ = t e w Resistenza all instailità (da norme statunitensi) hw t w 30 35/ d d Ballio #7.6.. Veriiche in corrispondenza del lemo teso della trave 9

10 a) Resistenza dell ala della colonna L ala della colonna è inlessa dalla orza F trasmessa dalla trave. Nel caso di giunto saldato, per prevenire il meccanismo di collasso deve essere: F 4 m = 6t res yd essendo: F=M/d orza trasmessa dall ala della trave m res t = Wpl yd = yd momento resistente plastico per unità di 4 lunghezza dell ala della colonna Nel caso di giunto a completo ripristino di resistenza, la orza F trasmessa dalla trave è: F = A yd t A yd 4 yd t A A ) Resistenza anima della colonna y t A dove e è calcolata come per la zona compressa w e y t w A e c) Inoltre prove sperimentali hanno evidenziato che si può ritenere eicace solo una lunghezza del cordone di saldatura ala trave-ala colonna pari a e = t + 7 t w e le veriiche non sono soddisatte saranno necessarie delle costole di irrigidimento 0

11 Inlessione dell ala della colonna Per comprendere la relazione F 4 m consideriamo l ala della colonna soggetta al carico distriuito p=f/ trasmesso dall ala della trave (v. igura). res Il momento per unità di lunghezza che sollecita l ala della colonna vale: p M 4 p F m = = = = Fu = 4 mu e 4 4 In realtà, essendo la langia della trave molto rigida, non viene applicato un carico p costante ma una deormazione costante e il meccanismo di rottura si instaura per F u = 4 m. Il valore della larghezza eicace e =/ si ottiene considerando che il carico elementare p dx provoca all incastro della mensola una σ max che si può calcolare considerando una sezione di larghezza x. i ha pertanto: u dm = p dx x x = p dx m = / 0 dm = p / = F 4

12 Ballio # Veriiche del pannello d anima soggetto all azione tagliante a) Veriica di resistenza Taglio resistente V Rd = t w h w yd / 3 ) Veriica di resistenza all instailità a taglio [EC3 #5.4.6 (7)]. Va eseguita se: - per anima di colonna non irrigidita d t w > 69 ε - per anima di colonna irrigidita d t w essendo: d t w > 30 ε k τ altezza dell anima spessore dell anima ε = k τ 35 y coe. d imozzamento [EC3 #5.6.3]. e il pannello è quadrato k τ =9,34 e la condizione diventa: d t w > 9, 7 ε Quando la veriica a taglio del pannello d anima non è soddisatta è necessario porre degli irrigidimenti diagonali.