Travi Composte Acciaio-Calcestruzzo del tipo Slim Floor: le verifiche in fase di esercizio

Danilo Di Giacinto R&D Engineer @ Industry AMS s.r.l. 13/07/2017 4134

PARTE 2 - LE VERIFICHE IN FASE DI ESERCIZIO

PREMESSA

Questo secondo articolo sulle travi composte acciaio-calcestruzzo del tipo SlimFloor (Sezione (c), Figura 1) è dedicato alle verifiche in fase di esercizio.


Figura 1 – Travi Composte Acciaio-Calcestruzzo: (a) sezione convenzionale, (b) sezione partially encased, (c) SlimFloor.

Si ricorda che in un sistema a struttura mista acciaio-calcestruzzo, alla soletta di calcestruzzo è affidata la resistenza a compressione, mentre il profilo in acciaio è deputato a resistere agli sforzi di trazione e taglio.

La presenza della soletta in calcestruzzo aumenta la stabilità locale e laterale del profilo in acciaio e la resistenza a momento flettente positivo. Una sezione di tipo SlimFloor si configura come un profilo asimmetrico completamente annegato nel getto di calcestruzzo, ad esclusione della faccia di intradosso dell’ala inferiore.

Tra i vantaggi derivanti dall’utilizzo di una sezione di tipo SlimFloor:

• Riduzione dello spessore dell’impalcato con conseguente aumento dell’altezza netta di interpiano;
• Utilizzo ottimizzato delle resistenze dei materiali, con diminuzione del quantitativo di acciaio in zona compressa;
• L’utilizzo dei connettori a taglio è superfluo;
• Eliminazione del fenomeno del buckling flesso-torsionale in fase di esercizio (calcestruzzo indurito);
• Ulteriore incremento della resistenza a fuoco;
• Riduzione dei costi di costruzione.

Nel precedente articolo [Parte 1] sono state esaminate le verifiche da effettuare in Fase 0, cioè quando il getto di calcestruzzo fluido rappresenta un mero carico e tutte le resistenze sono affidate esclusivamente al profilo in acciaio. In Fase 1 il getto di calcestruzzo diventa solidale, con un completo comportamento composito (Fully Connected Composite Beam) se sono rispettate alcune condizioni. Lo studio della Fase 1 è argomento del presente articolo.


1. Fase 1: comportamento, casi di carico e verifiche.
Si considera la trave SF2 dell’impalcato rappresentato in Figura 2.



Figura 2 – Schema elementare di impalcato costituito da 7 travi di tipo SlimFloor.

In esercizio (sezione resistente composta) la struttura è soggetta a condizione di carico che possono essere ricondotte allo studio dei casi di carico riportati in figura 3:
(i) Carico di esercizio su un solo lato (Torsione);
(ii) Carico di esercizio su entrambi i lati (Pieno Carico).


Figura 3 – Casi di carico in Fase 1 (Fase di esercizio).

In Fase 1, il profilo in acciaio diventa solidale con il getto di calcestruzzo, costituendo la sezione composta acciaio-calcestruzzo. Mentre la resistenza tagliante è affidata esclusivamente all’anima della sezione di acciaio, la capacità flessionale dipende dalla sezione composta, quindi da entrambi i materiali.

In figura 4 è riportato uno schema riassuntivo delle verifiche SLE e SLU in Fase 1.



Figura 4 – Schema di verifica in Fase 1.

Il caso di carico (i) induce la massima torsione nel profilo in acciaio. La verifica dovrebbe essere condotta considerando la sezione composta ma, in maniera conservativa, si affida l’intera resistenza alla sola sezione di acciaio, ai soli fini della verifica della capacità locale. La trave, essendo inglobata nel getto di calcestruzzo, è considerata lateralmente vincolata lungo l’intera lunghezza, quindi si omette la verifica a buckling flesso-torsionale. I carichi si considerano agenti lungo il centro di taglio della trave, i.e. non attraverso la flangia inferiore. La verifica della capacità locale – somma delle tensioni indotte dalla flessione, dalla torsione e dall’ingobbamento – è effettuata allo stesso modo di quella condotta in Fase 0 (vedi articolo precedente).
 

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