norme tecniche per le costruzioni d.m. 16 gennaio 2008web.unibas.it/ponzo/files/acciaio/dispensa 9-...
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Costruzioni composte
acciaio-calcestruzzo
Norme Tecniche per le Costruzioni
D.M. 16 gennaio 2008
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
Definizione: Le strutture composte sono costituite da parti realizzate in acciaio per
carpenteria e da parti realizzate in calcestruzzo armato (normale o
precompresso) rese collaboranti fra loro con un sistema di
connessione appropriatamente dimensionato.
4.3.1 Valutazione della sicurezza
I requisiti richiesti di resistenza, funzionalità, durabilità e
robustezza si garantiscono verificando il rispetto degli
stati limite ultimi e degli stati limite di esercizio della
struttura, dei componenti strutturali e dei collegamenti.
4.3.1.1 Stato Limite ultimo
Stato limite di resistenza della connessione acciaio – calcestruzzo, al fine di evitare
la crisi del collegamento tra elementi in acciaio ed elementi in calcestruzzo con la
conseguente perdita del funzionamento composto della sezione.
4.3.1.2 Stato Limite di esercizio
Stato limite di esercizio della connessione acciaio – calcestruzzo, al fine di evitare
eccessivi scorrimenti fra l’elemento in acciaio e l’elemento in calcestruzzo durante
l’esercizio della costruzione.
4.3.1.3 Fasi costruttive
Le fasi costruttive, quando rilevanti, devono essere considerate nella progettazione,
nell’analisi e nella verifica delle strutture composte. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.3 Resistenze di calcolo
Si assumono per i differenti materiali le resistenze caratteristiche fk:
fyk resistenza caratteristica dell’acciaio strutturale
fsk resistenza caratteristica delle barre d’armatura
fpk resistenza caratteristica della lamiera grecata
fck, resistenza caratteristica del calcestruzzo.
Nelle verifiche agli SLU: gC (calcestruzzo) = 1,5;
gA (acciaio da carpenteria) = 1,05;
gS (acciaio da armatura) = 1,15;
gV (connessioni) = 1,25.
Nelle verifiche agli SLE: gM = 1. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.2.1 Classificazione delle sezioni
La classificazione delle sezioni composte è eseguita secondo lo schema
introdotto per le sezioni in acciaio.
In particolare, per le sezioni di classe 1 e 2, l’armatura in trazione As in
soletta, deve essere realizzata con acciaio B450C e rispettare la condizione
seguente:
Dove Ac è l’area della piattabanda di cls, fctm è la resistenza media di
trazione del calcestruzzo, fyk e fsk sono la resistenza caratteristica a
snervamento dell’acciaio di struttura e di quello di armatura, hc è lo
spessore della soletta di cls, z0 è la distanza tra il baricentro della soletta di
cls non fessurata e il baricentro della sezione composta non fessurata , d è
pari ad 1 per le sezioni in classe 2 e a 1.1 per quelle in classe 1.
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4.3.2.2 Metodi di analisi globale
- Gli effetti delle azioni possono essere valutati mediante l’analisi globale
elastica anche quando si consideri la resistenza plastica, o comunque in
campo non-lineare delle sezioni trasversali.
- L’analisi elastica globale deve essere utilizzata per le verifiche agli stati
limite di esercizio, introducendo opportune correzioni per tenere conto degli
effetti non-lineari quali la fessurazione del calcestruzzo, e per le verifiche
dello stato limite di fatica.
- Per sezioni di classe 3 e 4 si debbono considerare esplicitamente gli effetti
della sequenza di costruzione e gli effetti della viscosità e del ritiro.
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4.3.4 Travi con soletta collaborante
TIPOLOGIA DELLE SEZIONI
Qualora la trave di acciaio sia rivestita dal calcestruzzo, le anime possono
essere trattate come vincolate trasversalmente ai fini della classificazione
della sezione purché il calcestruzzo sia armato, collegato meccanicamente
alla sezione di acciaio e in grado di prevenire l’instabilità dell’anima e di ogni
parte della piattabanda compressa nella direzione dell’anima.
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4.3.2.3 Larghezza efficace
Larghezze efficaci: la larghezza efficace, beff di una soletta in
calcestruzzo può essere determinata mediante la somma dei seguenti
contributi:
b0 è la distanza tra gli assi dei connettori
bei = min (Le / 8; bi-bo/2) è il valore della larghezza collaborante da
ciascun lato della sezione composta.
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4.3.2.3 Larghezza efficace
Per gli appoggi di estremità la formula diviene:
Nelle travi semplicemente appoggiate Le è la luce della trave, nelle
travi continue è la distanza indicata in figura:
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Analisi Elastica
Sezione idealmente omogenea
con n=Ea/Ec
yJW
yhJW
yyJW
yhnJW
nyyAyyAyyAnJJJ
yyAyyAnyyAS
AnyAyAyAy
nAAAA
ai
aas
cs
ccaaca
aacc
ccaa
ca
/
/'
/'
/
//
/
//
/
222
Conservazione delle sezioni
piane
Si trascura il contributo del
calcestruzzo teso
Calcestruzzo totalmente compresso
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Analisi Elastica
Calcestruzzo parzialmente teso
Teoria statica Convenzionale del C.A.
Si trascura il contributo del calcestruzzo teso
Si considera attiva l’armatura longitudinale in soletta
Asse Neutro: Sx=0
A'c y /n y'c y y A y y Aa ya y 0
A’c , y
’c riferite alla zona compressa del calcestruzzo
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Analisi Elastica
Calcestruzzo totalmente teso
Teoria statica Convenzionale del C.A.
Si procede come nel caso 2°trascurando completamente il
contributo della soletta
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4.3.2.2.2 - Analisi Plastica
L’analisi plastica può essere utilizzata per eseguire le verifiche allo stato
limite ultimo quando:
- tutti gli elementi sono in acciaio o composti acciaio-calcestruzzo;
- quando i materiali hanno caratteristiche opportune;
- quando le sezioni sono di classe 1;
-quando i collegamenti trave-colonna sono a completo ripristino di
resistenza plastica e sono dotati di adeguata capacità di rotazione o di
adeguata sovraresistenza.
Inoltre, nelle zone in cui è supposto lo sviluppo delle deformazioni
plastiche (cerniere plastiche), è necessario
- che i profili in acciaio siano simmetrici rispetto al piano dell’anima,
- che la piattabanda compressa sia opportunamente vincolata,
- che la capacità rotazionale della cerniera plastica sia sufficiente.
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4.3.2.2.3 - Analisi Non Lineare
I materiali devono essere modellati considerando tutte le
loro non-linearità e deve essere tenuto in conto il
comportamento della connessione a taglio tra gli elementi
delle travi composte. L’influenza delle deformazioni sulle
sollecitazioni interne deve essere tenuta in conto,
rappresentando opportunamente le imperfezioni
geometriche.
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Resistenza a flessione: il momento resistente della sezione può essere ricavato utilizzando
differenti metodi:
- Metodo Elastico: applicabile a qualunque tipo di sezione e limitato al comportamento
lineare dei materiali. Si trascura il contributo del calcestruzzo teso;
- Metodo Plastico: quando la sezione è di classe 1 o 2 (sezione duttile);
- Metodo Elasto-plastico: applicabile a qualunque tipo di sezione.
4.3.4.2. Resistenza delle sezioni
Resistenza a Taglio: può essere determinata in via semplificata considerando la sola
resistenza dell’anima della trave in acciaio
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4.3.4.2. Resistenza delle sezioni
Il momento resistente, Mpl,Rd di una sezione composta di classe 1 o 2 si
valuta nell’ipotesi di conservazione delle sezioni piane, assumendo un
diagramma equilibrato delle tensioni nella sezione e considerando nullo il
contributo del calcestruzzo teso.
L’armatura longitudinale in soletta si ipotizza plasticizzata, sia in trazione sia
in compressione, così come l’acciaio strutturale. A momento positivo, la
parte compressa della sezione efficace della soletta in calcestruzzo si
considera uniformemente compressa con tensione di compressione pari
0,85fcd, e la risultante di compressione è detta Ncf.
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Si dice grado di connessione h il rapporto h=Nc/Ncf tra il massimo sforzo
trasmissibile dalla connessione Nc e la risultante delle compress. in soletta Ncf.
Nel caso di connessione a pieno ripristino (h=1) si ha Nc=Ncf .
La resistenza del calcestruzzo a trazione è trascurata ed in genere la
connessione a taglio è sufficiente a trasferire la risultante di trazione delle barre
d’armatura in soletta, calcolata ipotizzando le barre d’armatura completamente
snervate e soggette ad una tensione pari ad fsd, Figura (C4.3.2.).
4.3.4.2. Resistenza delle sezioni
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
Quando la connessione a taglio è a parziale ripristino di resistenza (h<1) e
realizzata con connettori “duttili”, il momento resistente, MRd, è calcolato
utilizzando il metodo rigido-plastico ed il valore ridotto della risultante delle
compressioni in soletta, Nc. In particolare, può assumersi una relazione
lineare tra il grado di connessione h ed il momento resistente ottenibile,
rappresentata dalla formula
dove Mpl,a,Rd è il momento plastico della sola sezione in acciaio.
4.3.4.2. Resistenza delle sezioni
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.4.3 Sistemi di Connessione
Nelle strutture composte si definiscono sistemi di
connessione i dispositivi atti ad assicurare la trasmissione
delle forze di scorrimento tra acciaio e calcestruzzo.
- Connessioni a Taglio;
- Connessioni a Staffa ;
- Connessioni composte da connettori a taglio e a staffa;
- Connessioni ad attrito.
Per le travi, sull’intera lunghezza devono essere previsti
connettori ed armatura trasversale in grado di trasmettere la
forza di scorrimento tra soletta e trave di acciaio, trascurando
l’effetto dell’aderenza tra le due parti.
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
- Connessioni a Taglio;
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
- Connessioni a Taglio;
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.4.3 Sistemi di Connessione
- Connessioni a Staffa e miste;
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
- Connessioni ad attrito
Si utilizzano in genere in presenza di solette
prefabbricate
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
La resistenza di calcolo a taglio di un piolo dotato di testa, saldato in
modo automatico, con collari di saldatura normale, posto in una
soletta di calcestruzzo piena può essere assunta pari al minore dei
seguenti valori
4.3.4.3.1.2 Resistenza dei connettori
dove
gV è il fattore parziale =1,25
ft è la resistenza a rottura dell’acciaio del piolo
fck è la resistenza cilindrica del calcestruzzo della soletta,
d è il diametro del piolo, compreso tra 16 e 25 mm;
hsc è l’altezza del piolo dopo la saldatura, non minore di 3 volte il diametro del gambo del
piolo; a = 0,2 ( hsc / d + 1 ) per 3 ≤ hsc / d ≤ 4,
a = 1,0 per hsc / d > 4.
(Acciaio)
(Calcestruzzo)
gc = 1.5 (calcestruzzo)
ga = 1.05 (acciaio da carpenteria)
gs = 1.15 (acciaio da armatura)
gv = 1.25 (connessioni)
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
4.3.4.3.1.2 Resistenza dei connettori Fattore riduttivo per lamiere
Greche parallelamente all’asse del profilo
Greche orientate trasversalmente al profilo
nr : è il numero dei pioli posti dentro ogni greca Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.4.3.3 Valutazione del Taglio
Distribuzione dello sforzo di scorrimento
Qd=qdi= sforzo di scorrimento
qd= (VdSc)/J = sforzo di scorrimento
unitario
Sc=(Acyc)/n= momento statico della
soletta
Vd= taglio
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4.3.4.3.3 Valutazione del Taglio
Per le connessioni a completo ripristino di resistenza, in sezioni progettate
utilizzando il calcolo plastico, la forza totale di scorrimento con cui
progettare la connessione tra la sezione di massimo momento positivo e un
appoggio di estremità è data da
dove Aa, Ac ed Ase sono le aree,rispettivamente, del profilo in acciaio, della
soletta di calcestruzzo e dell’armatura compressa.
La forza di scorrimento tra una sezione soggetta al minimo momento
flettente e la sezione soggetta al massimo momento flettente (appoggio
intermedio e campata) è pari a
dove Aap è l’area della lamiera grecata, da considerarsi solo se è dimostrata
la sua efficacia, fyp la sua tensione di snervamento e As e fsk sono,
rispettivamente, l’area e la tensione di snervamento delle barre d’armatura. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.4.3.4 Dettagli costruttivi
Il copriferro al di sopra dei connettori a piolo deve essere almeno 20 mm.
Lo spessore del piatto a cui il connettore è saldato deve essere sufficiente
per l’esecuzione della saldatura e per una efficace trasmissione delle azioni
di taglio. La distanza minima tra il connettore e il bordo della piattabanda
cui è collegato deve essere almeno 20 mm.
L’altezza complessiva del piolo dopo la saldatura deve essere almeno 3
volte il diametro del gambo del piolo, d. La testa del piolo deve avere
diametro pari ad almeno 1,5 d e spessore pari ad almeno 0,4 d. Quando i
connettori a taglio sono soggetti ad azioni che inducono sollecitazioni di
fatica, il diametro del piolo non deve eccedere 1,5 volte lo spessore del
piatto a cui è collegato.
Quando i connettori a piolo sono saldati sull’ala, in corrispondenza
dell’anima del profilo in acciaio, il loro diametro non deve essere superiore
a 2,5 volte lo spessore dell’ala. Quando i connettori sono utilizzati con le
lamiere grecate per la realizzazione degli impalcati negli edifici, l’altezza
nominale del connettore deve sporgere non meno di 2 volte il diametro del
gambo al di sopra della lamiera grecata. L’altezza minima della greca che
può essere utilizzata negli edifici è di 50 mm.
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4.3.4.3 Sistemi di Connessione
4.3.4.3.5 Armatura trasversale L’armatura trasversale della soletta deve essere progettata in modo da prevenire la
rottura prematura per scorrimento o fessurazione longitudinale nelle sezioni
critiche della soletta di calcestruzzo a causa delle elevate sollecitazioni di taglio
create dai connettori.
L’area di armatura trasversale in una soletta piena
non deve essere minore di 0,002 volte l’area del
calcestruzzo e deve essere distribuita
uniformemente.
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Effetti del Ritiro
RITIRO (11.2.10.6).
La deformazione totale da ritiro si può esprimere come:
ecs ecd eca
ecd, = kh ec0 Valore medio a t∞ della deformazione per ritiro da essiccamento
eca, = -2.5*(fck-10)*10-6 Valore medio a t∞ della deformazione per ritiro
autogeno
h0 =2*Ac/u Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
Effetti del Ritiro
Trazione nella soletta
Compressione nella trave
metallica
Stato di tensione risultante
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Effetti della Viscosità
VISCOSITA’ (11.2.10.6).
Ec,eff.=Ecm/(1+t) Modulo elastico efficace
t=∞(1-e-t); dove ∞ dipende dal tipo di stagionatura del cls.
In presenza di carichi permanenti, lo stato tensionale iniziale della soletta subisce
nel tempo una progressiva riduzione con parallelo incremento dello stato
tensionale nel profilo metallico.
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Sezioni miste utilizzate nei ponti
1) Impalcati a sezione aperta (travi ad I e controventi di parete con
funzione di traverso)
2) Impalcati a sezione chiusa
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-Date le dimensioni delle travi da ponte, le sezioni risultano quasi
sempre di classe 4;
-In tali opere risulta fondamentale considerare le varie fasi
costruttive.
Sezioni miste utilizzate nei ponti
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4.3.6 Solette composte con lamiera grecata
Soletta composta in calcestruzzo gettata su una lamiera grecata, in cui
quest’ultima, ad avvenuto indurimento del calcestruzzo, partecipa alla
resistenza dell’insieme costituendo interamente o in parte l’armatura inferiore.
La trasmissione delle forze di scorrimento all’interfaccia fra lamiera e
calcestruzzo non può essere affidata alla sola aderenza, ma si devono adottare
sistemi specifici che possono essere:
• a ingranamento meccanico fornito dalla deformazione del profilo metallico o
ingranamento ad attrito nel caso di profili sagomati con forme rientranti;
• ancoraggi di estremità costituiti da pioli saldati o altri tipi di connettori, purchè
combinati a sistemi ad ingranamento, (c);
• ancoraggi di estremità ottenuti con deformazione della lamiera, purchè
combinati con sistemi a ingranamento per attrito, (d).
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Nel caso in cui le solette siano calcolate come travi continue si possono fare:
(a) analisi lineare con o senza ridistribuzione;
(b) analisi globale plastica, a condizione che, dove vi sono richieste di rotazione plastica,
le sezioni abbiano sufficiente capacità rotazionale;
(c) analisi elasto-plastica che tenga conto del comportamento non lineare dei materiali.
I metodi lineari di analisi sono idonei sia per gli stati limite ultimi, sia per gli stati limite di
esercizio.
Una soletta continua può essere progettata come una serie di campate semplicemente
appoggiate; in corrispondenza degli appoggi intermedi si raccomanda di disporre
armature secondo le indicazioni del successivo § 4.3.6.3.1.
4.3.6.1 Analisi per il calcolo delle sollecitazioni
4.3.6 Solette composte con lamiera grecata
Larghezza efficace per forze concentrate o lineari
Diffusione a 45°sino al lembo superiore
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- resistenza a flessione;
- resistenza allo scorrimento;
- resistenza al punzonamento ed al taglio.
Ai fini della verifica allo scorrimento occorre conoscere la resistenza a taglio
longitudinale di progetto tu,Rd tipica della lamiera grecata prevista.
4.3.6.2 Verifiche di resistenza allo stato limite ultimo
4.3.6 Solette composte con lamiera grecata
- Verifiche a fessurazione: nelle regioni di momento negativo di solette continue
nella mezzeria di solette semplicemente appoggiate
- Verifiche di deformabilità: Effetto dello scorrimento
Calcolo delle frecce
4.3.6.3 Verifiche di resistenza allo stato limite di esercizio
4.3.6.4 Verifiche della lamiera grecata nella fase di getto
- Verifiche agli stati limite di esercizio < L/180 o 20 mm
- Verifiche di resistenza della lamiera grecata (UNI EN1993-1-3)
Se si consideri efficace la sola lamiera grecata, attribuendo al calcestruzzo
esclusivamente la funzione di contrasto all’imbozzamento locale profilati sottili di
acciaio formati a freddo (UNI EN1993-1-3) Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.6 Solette composte con lamiera grecata
C4.3.6.2 Verifiche di resistenza allo stato limite ultimo (solette composte)
Si assume per il calcestruzzo un modello stress-block con tensione massima pari a
0,85fck/γc mentre le tensioni normali nella lamiera e nelle barre d’armatura sono
assunte pari al limite plastico.
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4.3.6 Solette composte con lamiera grecata
4.3.6.5 Dettagli costruttivi
Spessore minimo delle lamiere grecate:
non deve essere inferiore a 0,8 mm, potrà essere ridotto a 0,7 mm quando in fase
costruttiva vengano studiati idonei provvedimenti atti a consentire il transito in sicurezza
di mezzi d’opera e personale.
Spessore della soletta:
- altezza complessiva del solaio composto non deve essere minore di 80mm (*90mm);
- spessore del calcestruzzo hc non deve essere minore di 40 mm (*50mm).
*soletta e trave:membratura composta; soletta: utilizzata come diaframma orizzontale
Inerti:
La dimensione nominale dell’inerte dipende dalla più piccola dimensione dell’elemento
strutturale nel quale il calcestruzzo è gettato.
Appoggi:
- larghezza di appoggio minima di 75mm (*100mm);
- dimensione di appoggio del bordo della lamiera grecata di almeno 50mm (*70mm)
*solette composte sostenute da elementi di diverso materiale Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
Vantaggi travi composte acciaio-cls
Vantaggi di elementi inflessi composti acciaio – calcestruzzo rispetto
a travi in c.a. normale:
Stabilità: l’elemento composto presenta, rispetto ad una trave in c.a. la parte in
acciaio quasi totalmente tesa, eliminando così problemi legati alla compressione
come l’instabilità locale e quella flesso-torsionale;
Leggerezza: nelle travi composte il cls è in minima parte o per nulla teso, questo
produce una sensibile riduzione di peso;
Durabilità: i problemi di fessurazione vengono del tutto eliminati, almeno nelle
travi con schema di semplice appoggio;
Praticità: è possibile in molti casi eliminare la casseratura in fase di getto, perché
sostituita dalla lamiera grecata o dalle predalles.
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4.3.5 Colonne Composte
(a) sezioni completamente rivestite di calcestruzzo;
(b) sezioni parzialmente rivestite di calcestruzzo;
(c) sezioni scatolari rettangolari riempite di calcestruzzo;
(d) sezioni circolari cave riempite di calcestruzzo.
Si considerano colonne composte soggette a compressione centrata, presso-
flessione e taglio, costituite dall’unione di profili metallici, armature metalliche
e calcestruzzo, con sezione costante:
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4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.2 Rigidezza flessionale, snellezza e contributo meccanico dell’acciaio
Il contributo meccanico del profilato in acciaio è definito dalla formula
La rigidezza flessionale istantanea della sezione composta, EJeff, da utilizzarsi per
la definizione del carico critico euleriano è data dalla formula
dove ke è un fattore correttivo pari a 0,6, mentre Ja, Js e Jc sono i momenti di
inerzia rispettivamente del profilo in acciaio, delle barre d’armatura e del
calcestruzzo ed Ecm è il modulo elastico istantaneo del calcestruzzo.
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4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.2 Rigidezza flessionale, snellezza e contributo meccanico dell’acciaio
La snellezza adimensionale della colonna è definita come:
dove Ncr è il carico critico euleriano definito in base alla rigidezza flessionale
efficace della colonna composta e Npl,Rk è il valore caratteristico della resistenza a
compressione dato da:
In fase di verifica allo stato limite ultimo, invece, occorre tenere conto degli effetti
del secondo ordine, cosicché il valore della rigidezza flessionale diventa
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.3 Resistenza delle sezioni
4.3.5.3.1 Resistenza a compressione della sezione
La resistenza plastica della sezione composta a sforzo normale può essere
valutata, nell’ipotesi di completa aderenza tra i materiali, secondo la formula
dove Aa, Ac, As sono, rispettivamente, le aree del profilo in acciaio, della parte
in calcestruzzo e delle barre d’armatura.
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4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.3 Resistenza delle sezioni
4.3.5.3.1 Resistenza a taglio della sezione
La sollecitazione di taglio VEd agente sulla sezione deve essere distribuita tra la
porzione in acciaio e la porzione in calcestruzzo in modo da risultare minore o
uguale della resistenza di ognuna delle due parti della sezione.
dove Mpl,Rd è il momento resistente della sezione composta mentre Mpl,a,Rd è il
momento resistente della sola sezione in acciaio. In generale la sollecitazione di
taglio sulla parte in acciaio, Va,Ed, non deve eccedere il 50% del taglio resistente
della sola sezione in acciaio, Vc,Rd.
Per semplicità è possibile procedere assegnando tutta l’azione di taglio VEd alla
sola parte in acciaio. Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.4 Stabilità delle membrature
4.3.5.4.1 Colonne compresse
La resistenza all’instabilità della colonna composta è data dalla formula
dove Npl,Rd è la resistenza definita in § 4.3.5.3.1 e c è il coefficiente riduttivo che
tiene conto dei fenomeni di instabilità, definito in funzione della snellezza
adimensionale dell’elemento l
α è il fattore di imperfezione, ricavato dalla Tab. 4.3.III.
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.4 Stabilità delle membrature
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.4 Stabilità delle membrature
4.3.5.4.2 Instabilità locale
I fenomeni di instabilità locale possono essere ignorati nel calcolo delle colonne se
sono rispettate le seguenti disuguaglianze:
dove b e tf sono rispettivamente la larghezza e lo spessore delle ali del profilo ad I
o H; d e t sono invece il diametro e lo spessore della sezione dei profili cavi; c è il
copriferro esterno delle sezioni interamente rivestite.
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4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.4 Stabilità delle membrature
4.3.5.4.3 Colonne pressoinflesse
La verifica a presso-flessione della colonna composta è condotta controllando che
dove MEd, associato allo sforzo normale NEd, è il massimo valore del momento
flettente nella colonna e Mpl,Rd(NEd) il momento resistente disponibile, funzione di
NEd.
Il coefficiente aM è assunto pari a 0,9 per gli acciai compresi tra le classi S235 ed
S355, mentre per l’S420 e l’S460 è posto pari a 0,8.
Effetti del secondo ordine
Incremento dei momenti
ottenuti dall’analisi elastica
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
C4.3.5.4.3 Stabilità delle membrature: dominio di interazione N-M
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
4.3.5 Colonne Composte
C4.3.5.4.3 Stabilità delle membrature: dominio di interazione N-M
- I punti A e B corrispondono, rispettivamente, alle sollecitazioni di forza
normale centrata e flessione pura.
- I punti C e D sono ottenuti fissando lo sforzo normale al valore Npm,Rd e 0,5
Npm,Rd, rispettivamente, essendo Npm,Rd lo sforzo normale resistente della sola
porzione di calcestruzzo della sezione composta, ovvero:
- Dal dominio resistente si ricava il momento resistente plastico associato allo
sforzo normale NEd della combinazione di calcolo come:
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4.3.5 Colonne Composte
4.3.5.5 Trasferimento degli sforzi tra componente in acciaio e
componente in calcestruzzo
4.3.5.5.1 Resistenza allo scorrimento fra i componenti
La resistenza allo scorrimento fra profili in acciaio e calcestruzzo è
dovuta alle tensioni di aderenza, all’attrito all’interfaccia acciaio-
calcestruzzo nonché al collegamento meccanico
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Vantaggi colonne composte acciaio-cls
Vantaggi di elementi compressi composti acciaio – calcestruzzo
rispetto a colonne in solo acciaio o in c.a. normale:
Protezione dal fuoco: Nel caso di colonne completamente rivestite di cls e
parzialmente, viene garantita una adeguata resistenza al fuoco;
Eliminazione problemi di instabilità: la presenza del calcestruzzo tende a ridurre,
se non eliminare, i problemi di instabilità dell’acciaio, comportando oltre che ad
risparmio di acciaio, anche ad un collasso di tipo plastico della colonna;
Praticità: Durante la costruzione i pilastri possono anche essere montati prima e
poi solo successivamente riempiti di calcestruzzo;
Aumento di resistenza del cls: nel caso di colonne cave riempite di calcestruzzo,
l’acciaio esercita un’azione di confinamento sul cls che ne aumenta sia la rigidezza
in fase elastica che la sua resistenza ultima.
Prof. Ing. Felice Carlo Ponzo
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