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Costruzioni di acciaio: materiale e verifiche di resistenza e
stabilità
Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Università degli Studi di Firenze
www.dicea.unifi.it
Maurizio Orlando
Costruzioni di acciaio
Acciaio per strutture metalliche
Prescrizioni specifiche per acciai da carpenteria in zona sismica
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
Acciaio laminatoNei componenti strutturali e nei collegamenti delle costruzioni in acciaio i tre tipidi acciaio Fe360, Fe430 e Fe510 assumono la nuova dicitura S235, S275, S355.A questi tipi di acciaio si aggiunge l’acciaio ad alta resistenza S460.
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
Prescrizioni specifiche per acciai da carpenteria in zona sismica
Per i valori caratteristici della tensione di rottura ftk e della tensione disnervamento fyk si assumono a favore della sicurezza i valori nominali: fy = ReHe ft = Rm riportati nelle norme di prodotto.
Richieste aggiuntive già introdotte dall’Ordinanza 3274:qualora l’acciaio impiegato sia di qualità diversa da quella prevista inprogetto si dovrà procedere ad una ricalcolazione della struttura perdimostrarne l’adeguatezza
VerificheVerifiche agli stati limite ultimi
Resistenza delle membrature
Costruzioni di acciaio
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
4.2.4.1.1 Resistenza di calcoloResistenza di calcolo delle membrature Rd:
Rk = valore caratteristico della resistenza (NEd, MEd, VEd, etc.) dellamembratura, determinata dai valori caratteristici della resistenza delmateriale fyk e dalle caratteristiche geometriche degli elementi strutturali,dipendenti dalla classe della sezione.
Verifica Coefficiente parziale di sicurezza del materiale
Resistenza delle Sezioni di Classe 1-2-3-4 M0=1,05Resistenza all’instabilità delle membrature M1=1,05Resistenza all’instabilità delle membrature di ponti stradali e ferroviari
M1=1,10
Resistenza, nei riguardi della frattura, delle sezioni tese (indebolite dai fori)
M2=1,25
M
kd γ
RR
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
Osservazione su M
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
Incertezza nei valorirappresentativi delle azioni
Incertezza di modello nelle azioni enegli effetti delle azioni
Incertezza di modello nellaresistenza strutturale
Incertezza nei valorirappresentativi delle resistenze
f
Sd
Rd
m
F
M
comprensivi delleincertezze di modello
Rd = 1,05
m = 1,00
Le verifiche di resistenza dipendono dalla classe delle sezioni
Verifica in campo elastico (applicabile a tutte le classi)
(4.2.5)
TrazioneNEd / Nt,Rd ≤ 1
Qualora il progetto preveda la gerarchia delle resistenze, come avvienein presenza di azioni sismiche, la resistenza plastica della sezione lorda,Npl,Rd, deve risultare minore della resistenza a rottura delle sezioniindebolite dai fori per i collegamenti, Nu,Rd.
202
,,2
,2
, /3 MykEdEdxEdzEdzEdx f
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
CompressioneNEd / Nc,Rd ≤ 1
doveNc,Rd = A fyk / M0 per sezioni di classe 1, 2 e 3Nc,Rd = Aeff fyk / M0 per sezioni di classe 4
non è necessario dedurre l’area dei fori per collegamenti bullonati ochiodati, purché in tutti i fori siano presenti gli elementi di collegamento enon siano presenti fori sovradimensionati o asolati.
Maurizio Orlando Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Firenze
Flessione retta (o monoassiale)MEd / Mc,Rd ≤ 1doveMc,Rd = Mpl,Rd = Wpl fyk / M0 per sezioni di classe 1 e 2Mc,Rd = Mpl,Rd = Wel,min fyk / M0 per sezioni di classe 3Mc,Rd = Mpl,Rd = Weff,min fyk / M0 per sezioni di classe 4 Weff,min ècalcolato eliminando le parti della sezione inattive a causa dei fenomenidi instabilità locali
M / Wel,min
M / Wel,max M / Wpl
M / Wpl
fy
fy
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Flessione retta (o monoassiale) in presenza di giunti bullonati
Si può trascurare la presenza dei fori se è verificata la seguentecondizione:
dove Af = area della piattabandaAf,net = area netta della piattabanda
02
90
M
ykf
M
tkf,net
γfA
γ f A,
)355(643,0)275(591,0)235(603,0
,
SASASA
A
f
f
f
netf
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TaglioVEd / Vc,Rd ≤ 1 dove Vc,Rd = Av fyk / (3 M0)
Av = area resistente a taglio
Come si calcola l’area resistente a taglio ?per profilati ad I e ad H caricati nel piano dell’animaAv = A – 2 b tf + (tw + 2 r) tf
per profilati a C o ad U caricati nel piano dell’animaAv = A – 2 b tf + (tw + r) tf
per profilati ad I e ad H caricati nel piano delle ali wwv thAA
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TaglioCome si calcola l’area resistente a taglio ?per profilati a T caricati nel piano dell’anima
per profilati rettangolari cavi “profilati a caldo” di spessore uniformeper carico parallelo altezza profilo
per carico parallelo base profilo
per profili circolari cavi e tubi di spessore uniforme
hbhAAv
hbbAAv
AAv 2
fv tbAA 9,0
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TaglioLa verifica a taglio può essere eseguita in termini tensionali (verificaelastica) nel punto più sollecitato della sezione
(4.2.27)
doveEd è valutata in campo elastico lineare
0,13 0
Myk
Ed
f
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Flessione composta biassiale (N, My, Mz)
per le sezioni ad I o ad H di classe 1 e 2 doppiamente simmetriche,soggette soggette a presso o tenso flessione biassiale, la condizione diresistenza può essere valutata come
con n = NEd / Npl,Rd ≥ 0,2
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Flessione deviata per n < 0,2 e comunque per sezioni generiche diclasse 1 e 2, la verifica può essere condottacautelativamente controllando che
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4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature
4.2.4.1.3.1 Aste compresse
Le NTC2008, così come l’EC3, esprimono la snellezza di un’asta in formaadimensionale come rapporto tra la snellezza λ (λ=L0/ρmin) e la snellezza criticaλcr:
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secondariemembrature250
principalimembrature200
cr
yk
cr NfA
casi nei quali si può omettere la verifica di stabilità di un’asta compressa:
≤ 0,2 oppure NEd ≤ 0,04 Ncr
4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature4.2.4.1.3.1 Aste compresse
per le sezioni di classe 1, 2 e 3
per le sezioni di classe 4
dove: con
dove il parametro α è il “fattore di imperfezione”
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1,
M
ykRdb
fAN
1,
M
ykeffRdb
fAN
0,1122
22,015,0
curva a0 a b c d 0,13 0,21 0,34 0,49 0,76
dipende dalla snellezza adimensionale e dal tipo di sezione
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C4.2.4.1.3.1.5 Sezioni composte da elementi ravvicinati collegati con calastrelli oimbottiture
La verifica di aste composte costituite da due o quattro profilati, vedi Figura C4.2.10, postiad un intervallo pari alle spessore delle piastre di attacco ai nodi e comunque ad unadistanza non superiore a 3 volte il loro spessore e collegati con calastrelli o imbottiture,può essere condotta come per un’asta semplice, trascurando la deformabilità a taglio delcollegamento, se gli interassi dei collegamenti soddisfano le limitazioni:
≤ 15 imin ≤ 70 imin
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C4.2.4.1.3.1.5 Sezioni composte da elementi ravvicinati collegati con calastrelli oimbottiture……………………Nel caso di angolari a lati disuguali, tipo (6) di Figura C4.2.10, l’instabilità dell’asta coninflessione intorno all’asse y di Figura C4.2.10 può essere verificata considerando unraggio d’inerzia
(C4.2.29)
dove i0 è il raggio d’inerzia minimo dell’asta composta.
C4.2.4.1.3.1.5 Sezioni composte da elementi ravvicinati collegati con calastrelli oimbottitureSe non si rispettano le limitazioni viste, è possibile determinare un’appropriata snellezzaequivalente dell’asta ricorrendo a normative di comprovata validità (ad es. CNR 10011):
(per elementi ravvicinati collegati da imbottiture)21
2 yeq
15,10iiy
4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature……….. Aste inflesse
dove:
(C4.2.30)
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1,
M
ykyLTRdb
fWM
ff
LTLTLTLT
LT11
0,111222
cr
ykyLT M
fW 2
0,15,0 LTLTLTLTLT
nelle NTC2008 compare per errore Tcr
Tycr
cr GJEJ
LGJEJ
LM
2
1
4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature……….. Aste inflesse
(C4.2.31)
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2
3,005,175,1
A
B
A
B
MM
MM MA
MB
132,1
285,1
365,1
La costante di ingobbamento per profili ad H o doppio T è definita come:
J = Jz (h-tf)2 / 4
4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature……….. Aste inflesse
= 1 (0,75 per sezioni laminate e composte saldate)
LT,0 = 0,2 (0,4 per sezioni laminate e composte saldate)
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a b c d
LT 0,21 0,34 0,49 0,76
28,00,2115,01 LTckf
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Fattore correttivokc
casi nei quali si puòomettere la verifica asvergolamento[6.3.2.2(4) EC3-1-1]:
oppure
0,LTLT
20,LT
cr
Ed
MM
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Aste presso-inflesse
Metodo A Circolare
(C4.2.32)
se il momento flettente varia lungo l’asta si assume, per ogni asse principale diinerzia,
Meq,Ed = 1,3 Mm con la limitazione 0,75 Mmax,Ed ≤ Meq,Ed ≤ Mmax,Ed
Meq,Ed = 0,6 MA – 0,4 MB ≥ 0,4 MA(con│ MA │ ≥ │ MB │)
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