I nodi flangiati trave-colonna nelle strutture di acciaio

Metodi e strumenti per il progetto e la verifica

Nelle strutture di acciaio i nodi trave-colonna sono componenti essenziali che influenzano in modo significativo la risposta globale (Della Corte et al., 2002).

Pertanto, la previsione del comportamento meccanico dei nodi è di fondamentale importanza per un’adeguata previsione della risposta di tali sistemi sia in fase di progetto che di valutazione della sicurezza. La letteratura scientifica propone diversi metodi per il calcolo della rigidezza e della resistenza plastica dei nodi trave-colonna, metodi basati sulla diretta caratterizzazione sperimentale oppure su formulazioni empiriche, numeriche, analitiche o meccaniche (Faella et al., 2000). Tra i modelli meccanici il cosiddetto “metodo delle componenti” è certamente la procedura di analisi più completa e generale (Jaspart, 2000; Faella et al., 2000; Lemonis e Gantes, 2009), applicabile nelle situazioni più diverse, purché le componenti costituenti il nodo siano adeguatamente caratterizzate e assemblate. Tale metodologia è oggi la procedura proposta dall’Eurocodice 3 (EC3) (UNI EN 1993-1-8:2005) per la caratterizzazione meccanica dei nodi. Tuttavia, spesso i progettisti considerano il metodo delle componenti troppo laborioso, soprattutto per l’applicazione nelle prime fasi del progetto, allorquando richiedono stime veloci seppure meno approssimate delle caratteristiche meccaniche necessarie per l’analisi globale delle strutture.

La presente memoria riassume gli studi condotti per sviluppare strumenti semplificati di analisi/progettazione dei nodi trave-colonna basati su modelli analitici derivati applicando il metodo delle componenti. Lo studio si riferisce, per ora, unicamente ai collegamenti flangiati realizzati mediante piatto d’estremità bullonato, tagliato a filo con le ali della trave oppure esteso secondo le configurazioni note, con terminologia anglosassone, come “flush end-plate connection” (Figura 1a) e “extended end-plate connection” (Figura 1b).

Dopo una breve descrizione del metodo delle componenti, viene mostrato un esteso confronto tra i valori teorici e sperimentali, in termini di resistenza plastica e rigidezza iniziale. Questo confronto è importante e necessario perché consente di apprezzare le approssimazioni della risposta reale insite nell’attuale metodo delle componenti. In seguito, attraverso l'applicazione parametrica del metodo delle componenti, sono proposti abachi per il progetto/analisi dei nodi flangiati. Infine, partendo da un’attenta analisi dei dati raccolti, sono proposte espressioni approssimate per il calcolo speditivo delle proprietà meccaniche (rigidezza e resistenza) dei nodi flangiati con piatto di estremità esteso.

Figura 1. Nodi flangiati con piatto di collegamento a filo trave (a) o esteso (b).

La ricerca presentata è stata supportata dalla Comunità Europea, attraverso il fondo RFCS (Research Fund for Coal and Steel), ed è parte del progetto denominato “DiSTEEL – Displacement Based Design of STEEL Moment Resisting Frame Structures”.

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All'interno:

  • IL METODO DELLE COMPONENTI
    • La procedura
    • Accuratezza del metodo nella previsione della risposta dei nodi flangiati
  • ANALISI PARAMETRICHE ED ABACHI DI PROGETTO
    • Ipotesi di base
    • Risultati
  • ESPRESSIONI APPROSSIMATE
  • CONCLUSIONI

 


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