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La Progettazione delle Costruzioni in Acciaio per la Sicurezza in caso di Incendio La Progettazione Strutturale degli Edifici in Acciaio

Costruzioni in Acciaio prof. ing. Claudio Bernuzzi - Dipartimento di Ingegneria Strutturale Politecnico di Milano

La Progettazione delle Costruzioni in Acciaio per la Sicurezza in caso di Incendio

La Progettazione Strutturale degli Edifici in Acciaio

Prof. ing. Claudio Bernuzzi Dipartimento di Ingegneria Strutturale

Politecnico di Milano

Costruzioni in Acciaio & Composte in Acciaio-Cls materiale, prodotti e costruzioni valutazione della sicurezza e metodi dellanalisi strutturale verifiche agli stati limite unioni, dettagli costruttivi ed assemblaggio



IL MATERIALE ACCIAIO LEGHE FERRO-CARBONIO:

GHISE: tenore di carbonio non superiore all1.7% (in letteratura si trova a volte indicato come limite il valore del 2%);

ACCIAI: tenore di carbonio inferiore (extra-dolci (C0.75%)

ACCIAI DA CARPENTERIA: tenore di carbonio tra 0.1% e 0.2%.

Il CARBONIO eleva le caratteristiche di resistenza, ma riduce sensibilmente la duttilit e la saldabilit.



Gli acciai secondo DM 9/1/1996



Gli acciai secondo le NTC e EC3- parte 1-1 NORME TECNICHE per le COSTRUZIONI (1/2)



Gli acciai secondo le NTC e EC3- parte 1-1 NORME TECNICHE per le COSTRUZIONI (2/2)



RIFERIMENTI NORMATIVI SUL MATERIALE UNI EN 10025-1-2005, Prodotti laminati a caldo per impieghi strutturali Parte 1:

Condizioni tecniche generali di fornitura; UNI EN 10025-2-2005, Prodotti laminati a caldo per impieghi strutturali Parte 2:

Condizioni tecniche di fornitura di acciai non legati per impieghi strutturali; UNI EN 10025-3-2005, Prodotti laminati a caldo per impieghi strutturali Parte 3:

Condizioni tecniche di fornitura di acciai per impieghi strutturali saldabili a grano fine allo stato normalizzato/normalizzato laminato;

UNI EN 10025-4-2005, Prodotti laminati a caldo per impieghi strutturali Parte 4: Condizioni tecniche di fornitura di acciai per impieghi strutturali saldabili a grano fine ottenuti mediante laminazione termo meccanica;

UNI EN 10025-5-2005, Prodotti laminati a caldo per impieghi strutturali Parte 5: Condizioni tecniche di fornitura di acciai per impieghi strutturali con resistenza migliorata alla corrosione atmosferica;



LANALISI CHIMICA



LA COSTRUZIONE IN ACCIAIO

I PRODOTTI PIANI I PRODOTTI LUNGHI



LE COMPONENTI: I PRODOTTI PIANI



tipico elemento coibentato esempio di lamiera grecata speciale

tipico solaio composto in acciaio e calcestruzzo

dettaglio di un solaio composto in acciaio e calcestruzzo



LE COMPONENTI: I PRODOTTI LUNGHI



Elementi Composti in Acciaio-Cls: SOLETTE TRAVI COLONNE

LE SOLETTE MISTE: aderenza acciaio-cls



Le Travi Composte in Acciaio e Calcestruzzo



Le Colonne Composte in Acciaio e Calcestruzzo



Trasmissione degli sforzi di SCORRIMENTO Aderenza allinterfaccia acciaio-calcestruzzo; Specifici dispositivi detti COLLEGAMENTI A TAGLIO (o anche CONNETTORI).



Struttura ed Impianti



I METODI DI CALCOLO

SISTEMA PORTANTE sicuro per lintera vita della struttura

sollecitazione resistenza

SOLLECITAZIONE azioni interne gravanti sugli elementi che realizzano la struttura, gli stati tensionali di maggiore interesse.

RESISTENZA valore limite di tensione, proprio di ogni materiale,

LA STRUTTURA DEVE QUINDI RISULTARE SICURA DURANTE TUTTO IL SUO UTILIZZO E SE CI NON SI VERIFICA NE SONO RESPONSABILI PRINCIPALMENTE TUTTI I SOGGETTI COINVOLTI NELLA PROGETTAZIONE (IL PROGETTISTA, IL DIRETTORE DEI LAVORI, IL COSTRUTTORE ED IL COLLAUDATORE).



CODICE DI HAMMURABI (1792-1750 A.C) legge del taglione: se la costruzione crolla e causa la morte del padrone, il costruttore verr ucciso; se il figlio del padrone muore, il figlio del costruttore verr ucciso; se uno schiavo del padrone muore, il costruttore dar uno schiavo al padrone; se la costruzione ha qualche inconveniente durante il suo uso, sar ricostruita a spese del

costruttore.



LA PROTEZIONE UNI EN ISO 12944-1:2001 Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di

strutture di acciaio mediante verniciatura - Introduzione generale. UNI EN ISO 12944-2:2001 Pitture e vernici - - Classificazione degli ambienti. UNI EN ISO 12944-3:2001 Pitture e vernici - - Considerazioni sulla

progettazione. UNI EN ISO 12944-4:2001 Pitture e vernici - - Tipi di superficie e loro

preparazione. UNI EN ISO 12944-5:2008 Pitture e vernici - Sistemi di verniciatura

protettiva. UNI EN ISO 12944-6:2001 Pitture e vernici - - Prove di laboratorio per le

prestazioni. UNI EN ISO 12944-7:2001 Pitture e vernici - - Esecuzione e sorveglianza dei

lavori di verniciatura. UNI EN ISO 12944-8:2002 Pitture e vernici - - Stesura di specifiche per

lavori nuovi e di manutenzione.



LATTUALE QUADRO NORMATIVO

Legge 5 Novembre 1971 n 1086, Norma per la disciplina delle opere in conglomerato cementizio, normale e precompresso ed a struttura metallica, (pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana n. 321 del 21 Dicembre 1971).

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Decreto Ministeriale 14 gennaio 2008, Approvazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni,, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4.2.2008, supplemento ordinario n. 30.

Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Circolare 2 febbraio 2009, n. 617 C.S.LL.PP., Istruzioni per lapplicazione delle Norme Tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 27 del 26.2.2009, supplemento ordinario n. 27.



Normativa Europea - Strutture di ACCIAIO-EC3 UNI EN 1993-1-1:2005: Eurocodice 3 - Progettazione delle strutture di acciaio - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici

UNI EN 1993-1-2:2005 Eurocodice 3 - - Parte 1-2: Regole generali - Progettazione strutturale contro l'incendio

UNI EN 1993-1-3:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-3: Regole generali - Regole supplementari per l'impiego dei profilati e delle lamiere sottili piegati a freddo

UNI EN 1993-1-4:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-4: Regole generali - Regole supplementari per acciai inossidabili

UNI EN 1993-1-5:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-5: Elementi strutturali a lastra UNI EN 1993-1-6:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-6: Resistenza e stabilit delle strutture a guscio

UNI EN 1993-1-7:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-7: Strutture a lastra ortotropa caricate al di fuori del piano

UNI EN 1993-1-8:2005 Eurocodice 3 - - Parte 1-8: Progettazione dei collegamenti

UNI EN 1993-1-9:2005 Eurocodice 3 - - Parte 1-9: Fatica UNI EN 1993-1-10:2005 Eurocodice 3 - - Parte 1-10: Resilienza del materiale e propriet attraverso lo spessore

UNI EN 1993-1-11:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-11: Progettazione di strutture con elementi tesi

UNI EN 1993-1-12:2007 Eurocodice 3 - - Parte 1-12: Regole aggiuntive per l'estensione della EN 1993 fino agli acciai di grado S 700



Normativa Europea- Strutture MISTE-EC4 UNI EN 1994-1-1:2005 Eurocodice 4 - Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici

UNI EN 1994-1-2:2005 Eurocodice 4 Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo - Parte 1-2: Regole generali - Progettazione strutturale contro l'incendio

UNI EN 1994-2:2006 Eurocodice 4 - Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo - Parte 2: Regole generali e regole per i ponti



Il Metodo Semi-Probabilistico agli Stati Limite

Il valore di progetto Xd di una propriet del materiale viene definito come:

mjk

dX

X

=

in cui Xk e mj (indicato a volte come Mj) rappresentano rispettivamente il valore caratteristico della propriet del materiale ed il suo coefficiente parziale di sicurezza.

mj dipendono essenzialmente dalla resistenza che si considera, ossia prevalentemente da quella del materiale di base oppure del dettaglio costruttivo) e dalla modalit di rottura (duttile o fragile). Ad eccezione della verifica di slittamento delle giunzioni ad attrito, vengono usualmente associati alle verifiche nei confronti degli stati limite ultimi.



Tipi di Analisi



Effetti del II ordine



Plasticit



Instabilit locale



LA CLASSIFICAZIONE DELLE SEZIONI

Plasticit Instabilit locale



PROFILI IN CLASSE 4

EN 1993-1-3 Design of Steel Structures : Cold-formed thin gauge members and sheeting

EN 1993-1-5 Design of Steel Structures: Plated structural elements



Profili Presso-Inflessi



Effetti del II ordine



Il termine cr



LE IMPERFEZIONI GEOMETRICHE



RIFERIMENTI NORMATIVI PER I PRODOTTI UNI EU 54: 1981 Piccoli profilati di acciaio ad U laminati a caldo UNI 5679: 1973 Prodotti finiti di acciaio laminati a caldo. Dimensioni e tolleranze UNI 5397: 1978 Prodotti finiti di acciaio laminati a caldo. Travi HE ad ali larghe parallele.

Dimensioni e tolleranze UNI 5398: 1978 Prodotti finiti di acciaio laminati a caldo. Travi IPE ad ali larghe parallele.

dimensioni e tolleranze UNI EN 10024:1996 Travi ad I ad ali inclinate laminate a caldo. Tolleranze dimensionali e

di forma. UNI EN 10034:1995 Travi ad I e ad H di acciaio per impieghi strutturali. Tolleranze

dimensionali e di forma. UNI EN 10055: 1998 Profilati a T ad ali uguali e a spigoli arrotondati di acciaio laminati a

caldo Dimensioni e tolleranze dimensionali e di forma. UNI EN 10279: 2002 Pofilati a U laminati a caldo Tolleranze sulla forma, dimensioni e

sulla massa



I Nuovi Casi di Carico

LE IMPERFEZIONI DEL SISTEMA STRUTTURALE scostamenti relativi di piano delle colonne; scostamenti tra le basi delle colonne; variazioni in termini di luce delle travi; variazioni in termini di altezze di piano delle colonne.



00,00050,001

0,00150,002

0,00250,003

0,00350,004

0,00450,005

0 2 4 6 8 10 12 14 16numero di colonne

a

n

g

o

l

o

d

i

f

u

o

r

i

p

i

o

m

b

o

(

r

a

d

)

IMP_SUP IMP_inf



)]([ tghNM =

tg() =

== NhMF



LE FORZE SUI SISTEMI DI CONTROVENTO



CASO di CARICO: FORZE INSTABILIZZANTI SUI CONTROVENTI

STABILIZZAZIONE DELLALA COMPRESSA DELLA CAPRIATA



Calcolo del momento massimo per la data combinazione di carico Calcolo della massima forza di compressione NEd

Calcolo della forza instabilizzante



Stati limite di servizio: deformazioni o spostamenti in grado di compromettere laspetto esteriore o un utilizzo efficiente della

struttura o che possano diventare causa di danni a finiture o elementi non strutturali; vibrazioni che possano creare fastidio alle persone, danni alledificio o ai suoi contenuti o che ne

limitano il servizio. Stati limite ultimi:

superamento, in qualche punto di una sezione dellelemento strutturale in esame, della deformazione unitaria corrispondente al limite elastico del materiale (s. l. elastico della sezione);

collasso per eccessiva deformazione della struttura o di una sua parte, considerando anche i vincoli e le fondazioni;

collasso per perdita di stabilit della struttura o di una sua parte, considerando anche i supporti e le fondazioni;

rottura localizzata per sollecitazioni cicliche con elevato numero di cicli (> a 104) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte, considerate come corpo rigido; collasso per rottura della struttura o di una sua parte, considerando anche i vincoli e le fondazioni; rottura fragile alle basse temperature.



Premonta: Mai con CALDE



LILILILINSTABILITNSTABILITNSTABILITNSTABILIT MMMMODALIT DI ODALIT DI ODALIT DI ODALIT DI CCCCOLLASSO PER OLLASSO PER OLLASSO PER OLLASSO PER IIIINSTABILIT NSTABILIT NSTABILIT NSTABILIT AAAAPPROPRIATAPPROPRIATAPPROPRIATAPPROPRIATA

VALUTAZIONE DELLA LUNGHEZZA LIBERA DI VALUTAZIONE DELLA LUNGHEZZA LIBERA DI VALUTAZIONE DELLA LUNGHEZZA LIBERA DI VALUTAZIONE DELLA LUNGHEZZA LIBERA DI INFLESSIONEINFLESSIONEINFLESSIONEINFLESSIONE----SNELLEZZASNELLEZZASNELLEZZASNELLEZZA



VERIFICA DI STABILIT-LUNGHEZZA LIBERA DI INFLESSIONE

a) b)



12111

11 KKKK

KK

c

c

+++

+=

22212

22 KKKK

KK

c

c

+++

+=

in cui K rappresenta il coefficiente di rigidezza definito come rapporto tra il momento di inerzia della trave I e la sua luce L (K=I/L), mentre i pedici identificano le componenti convergenti nel nodo e sono riferiti alla situazione descritta nella figura 3.7. Nel caso di travi in un telaio di un edificio con solai, i coefficienti di rigidezza K della trave dipendono dalla condizione di vincolo della trave e sono differenziati in funzione del modo di instabilit della colonna.

per i telai a nodi fissi:

22121 )(055,0)(14,05,0 ++++= oppure

2121

2121

247,0)(364,02265,0)(145,01

+

++=

per i telai a nodi spostabili: 2121

2121

6,0)(8,0112,0)(2,01

++

+=



2

2

20

2

pipi

EA

LEINN Edcrcr ===



Deformata antisimmetrica del telaio ???



Assegnata condizione di carico ????



Assegnata condizione di carico ???? PALLET+DEAD+NEVE:

cr = 10.27 PALLET+VENTO+NEVE+DEAD:

cr = 9.63



Osservazioni sullanalisi di BUCKLING



UNIONIUNIONIUNIONIUNIONI BULLONATE BULLONATE BULLONATE BULLONATE



Unioni ad ATTRITO



Il Precarico (Circolare allegata alle NTC)



Si ragiona per LOTTO



UNI EN 1990-2 INTRODUZIONE

La presente norma europea specifica i requisiti per lesecuzione di strutture in acciaio, al fine di assicurare assicurare un adeguato livello di resistenza meccanica e stabilit, capacit di impiego e durabilit.

La presente norma europea specifica i requisiti per lesecuzione di strutture in acciaio, nello specifico di quelle che sono progettate nel rispetto di tutte le parti della EN 1993 e delle parti relative alle strutture in acciaio, miste ed in calcestruzzo progettate in conformit a tutte le parti dell EN 1994

La presente norma europea presuppone che il lavoro venga espletato con la necessaria qualifica professionale, con adeguate attrezzature e risorse al fine di realizzare un opera in conformit alla specifiche di esecuzione ed ai requisiti della noma europea.

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