Introduzione alla struttura

Nell’ambito dell’esercitazione si è proceduto allo studio di una struttura in acciaio adibita a sostegno per

tubazioni, comunemente denominata ponte-tubo sita in Livorno.

Lo schema di base della struttura è una travatura reticolare spaziale alla Warren con sezione triangolare,

alla base della sezione appoggia un tubo di diametro Φ 500 mm. Lateralmente al triangolo di sezione si

aggiungono due passerelle per la manutenzione del tubo stesso, simmetriche in modo da evitare la

torsione della travatura stessa.

Le dimensioni del ponte sono: L 25 m H =1,6 m B =2 m

particolare attenzione è stata posta nella scelta dell’altezza della sezione dalla quale dipende direttamente

lo sforzo nei correnti, un rapporto soddisfacente che è stato scelto è dunque H/L = 1/15

I profili dei correnti e dei montanti sono tutti circolari cavi (CHS – Circolar hollow section) a parte il profilo

su cui appoggia la sella del tubo che è rettangolare in maniera da sfruttare il lato maggiore come appoggio.

La verifica è stata eseguita seguendo le indicazione della Normativa Ntc 2008, mentre l’analisi dei nodi e dei

collegamenti saldati ha necessitato la normativa specifica UNI EN 1993-1-8:2005

Nodi della travatura reticolare

Le limitazioni geometriche imposte dalla UNI EN 1993-1-8:2005 sui profili metallici sono:

- Tutti gli elementi devono appartenere alle classi 1 o 2;

per acciaio S275 scelto deve essere

quindi

Sempre verificato

- Spessore minimo degli elementi tubolari non inferiore a 2.5 mm,

mentre quello massimo deve essere limitato a 25.0 mm; questo

secondo limite è finalizzato a garantire un’adeguata distribuzione

delle tensioni all’interno dello spessore del tubo e per ovviare ai

problemi di strappo lamellare a seguito della saldatura di elementi

ortogonali al tubo.

Spessore minimo 2,6 mm: Sempre verificato

- L’angolo tra elementi di parete (diagonali) e correnti non può

scendere al di sotto dei 30°Sempre verificato

- Il gap “g”, indicato in figura, non deve essere inferiore alla somma degli spessori degli elementi in

esso convergenti, cioè g ≥ t1 +t2 Sempre verificato

Inoltre, per elementi con sezione circolare, in

funzione delle diverse tipologie di nodo (vedi

tabella a fianco), l’EN 1993 – 1 – 8 propone

altre limitazioni geometriche riassunte nel

prospetto a lato:

Si fa inoltre riferimento alla Designed Guide

for circular hollow section redatto dalla

CIDECT

I nodi della travatura sono tutti tridimensionali; per poterli studiare è necessario scomporli nei 2 piani che li

costituiscono e condurre verifiche distinte per ognuno dei piani.

Verifica Nodo “K” del corrente inferiore

Valori geometrici:

Verifica a collasso della faccia del corrente

Verifica a collasso per punzonamento (Da effettuare se )

è dunque da effettuarsi la verifica

Il nodo ha quinfi una resistenza totale pari al minore dei valori sopra calcolati.

In questo caso avviene prima il collasso della faccia del corrente

Il nodo è verificato in quanto il

Giunto flangiato

L’intera struttura ha uno sviluppo che non ne permette il trasporto in un unico pezzo. Inoltre la travatura

reticolare viene costruita e saldata in officina, questo obbliga a creare delle sezioni di sconnessione che

dividono il ponte in 3 parti.

Mediante le unioni bullonate si ripristina completamente la continuità strutturale. E’ necessario verificare le

unioni secondo le specifiche del EN 1993 – 1 – 8 che considera 3 differenti modi di collasso del giunto.

Modo 1: completo snervamento

della piastra di collegamento con la

formazione di 2 cerniere plastiche.

Modo 2: crisi dei bulloni con

snervamento della piastra e

formazione di una cerniera plastica.

Modo 3: crisi dei bulloni senza

deformazioni plastiche della piastra.

Flangia = Φ 215/10 mm Bulloni = M16 – Classe 8.8

Area = 201

Numero Bulloni = 6

Modo 1: Snervamento completo della piastra

e =

= 27 mm

[

Modo 2: Snervamento completo della iastra e crisi dei bulloni

Modo 3: Crisi dei bulloni

Verifica del giunto

Resistenza a taglio dei bulloni

Si riferisce a ogni piano di taglio, anche se il bullone ha un solo piano di taglio

Resistenza punzonamento flangia

Calcolo Centro di Taglio

Nello studio delle azioni trasversali agenti ci siamo posti il problema di trovare il punto di

applicazione delle stesse in modo che non si producessero per quanto possibile azioni torcenti.

Dalla semplificazione di questo quesito è nata la ricerca del centro di taglio della sezione

triangolare, proiezione della sezione della trave, con due metodi differenti.

Metodo dello spessore equivalente

Alla travatura spaziale si è applicato un momento unitario e si

sono calcolati gli sforzi indotti nelle aste come:

Attraverso l’aiuto del software Matlab. Abbiamo calcolato,

applicando il T.L.V., il momento di inerzia J

Che nel nostro caso è Jt = 7.5234 m^4

Ed esprimiamo attraverso la forma di Bredt la

rotazione torsionale dalla quale calcoliamo lo

spessore equivalente. E’ lo spessore che avrebbe

un triangolo bidimensionale per comportarsi come

il nostro traliccio spaziale.

= 6.64 m

Applicando dunque un taglio unitario si valutano le

risultanti delle tensioni nei 3 lati del triangolo. I lati

inclinati hanno risultanti uguali e opposte quindi

per il calcolo all’equilibrio ci interessa solo la

risultante del corrente inferiore che si oppone al

taglio sollecitante.

r = R h/ T = 94 cm

d= 160 – 94 = 66 cm è l’ordinata di applicazione del taglio o Gk

Metodo delle molle

In questo metodo si equipara la rigidezza

assiale dei correnti a delle molle

E = 2.100.000 daN/cm

A1 = 8,69 A2 = 3,25

l1 = 2250 cm l2 = 3200 cm

= 1343 daN/cm

E si calcola a questo punto Ygk facendo

l’equilibrio alla rotazione rispetto alla base.

= 67 cm

Si ha dunque una conferma della posizione del centro di taglio che risulta praticamente

coincidente con i due metodi.