Metodi semplificati ed avanzati di verifica di travi composte parzialmente rivestite soggette ad incendio

Memoria tratta dagli Atti del XXIV CONGRESSO CTA, Torino 30 settembre - 2 ottobre 2013

SOMMARIO
Il presente lavoro è dedicato alla valutazione della resistenza in condizioni di incendio di travi composte acciaio-calcestruzzo con profilo metallico parzialmente rivestito.
Per questa tipologia di travi composte è stata effettuata un'analisi parametrica comparativa, applicando metodologie semplificate ed avanzate per il calcolo della resistenza flessionale in caso di incendio, finalizzata alla valutazione del grado di affidabilità dei metodi semplificati rispetto a quelli avanzati.
La metodologia semplificata implementata è quella proposta nell'Annesso F di EN 1991-1-2. Per la valutazione accurata della resistenza della trave in caso di incendio, invece, è stata implementata una procedura incrementale-iterativa, che fornisce i diagrammi momento-curvatura della sezione in diversi istanti di tempo durante il transitorio termico (Metodo MC), nei quali la resistenza ultima della sezione è assunta pari al valore massimo del momento.
Un'altra procedura, comunque accurata ai fini della valutazione del momento resistente allo stato limite ultimo, è costituita dal metodo plastico, in cui l'analisi meccanica della sezione viene effettuata secondo la teoria plastica sulla base del campo di temperature dedotto mediante l'analisi termica dell'elemento strutturale.
Ulteriore obiettivo di questo lavoro è la proposta di un metodo semplificato alternativo. Tale metodo si basa sull'assunzione di un campo termico uniforme nelle diverse parti significative in cui la tipologia di sezione composta parzialmente rivestita può essere suddivisa, sulla base del quale viene calcolata la resistenza ultima della sezione in accordo con la teoria plastica.

INTRODUZIONE
Le prestazioni delle strutture di acciaio in caso di incendio sono penalizzate da fattori, quali l'elevata conducibilità termica dell' acciaio, il degrado delle sue caratteristiche meccaniche con l'aumento della temperatura e gli esigui spessori dei profili, che possono comportare significative riduzioni di resistenza e di rigidezza durante lo sviluppo dell' incendio. Questi aspetti richiedono un'attenta progettazione che può condurre all'impiego di adeguati rivestimenti protettivi necessari per garantire la sicurezza in caso di incendio.
Le strutture composte acciaio-calcestruzzo conseguono, invece, il significativo vantaggio di utilizzare l'accoppiamento dei materiali dal punto di vista delle resistenze e beneficiare nel contempo della naturale protezione dal fuoco che il conglomerato offre al profilo metallico [ 1].
Il riferimento normativo europeo inerente la resistenza al fuoco delle strutture composte acciaio-calcestruzzo è costituito dalla "Parte Fuoco" dell'Eurocodice 4 (EN1994-1 -2, 2005 [2]) strettamente legato alla corrispondente parte fuoco dell'Eurocodice 1 (EN1991 -1-2, 2002 [3]) per la definizione delle combinazioni di carico da utilizzare nelle verifiche di sicurezza in caso di incendio. In ambito nazionale, nel 2008, a seguito della necessità di armonizzare le normative con gli Eurocodici, vengono emanate le "Norme tecniche per le costruzioni" (D.MIN. II.TT. del 14 gennaio 2008 [4]), in cui l'incendio viene introdotto, per la prima volta in Italia, tra le azioni eccezionali da considerare nella valutazione della sicurezza strutturale.