Nuove funzionalità in BETONexpress 05/2015

Nuove funzionalità in BETONexpress 05/2015:

·   Piastre piane, Punzonamento

·   Progetto di Piastre piane

·   Capacità portante delle fondazioni

·   Plinti per pilastri d’acciaio

·   Serbatoi

·   Muri di ritegno

·   Muri portanti

·   Pareti con carico orizzontale distribuito

Piastre piane

Sezione piastra a taglio-punzonamento

Progetto della sezione della piastra a taglio-punzonamento secondo l’Eurocodice 2 6.4. Verifica della capacità a taglio nel perimetro di verifica attorno ad un pilastro rettangolare. Se il taglio di progetto Ved supera la capacità a taglio Vrd,c, il programma  calcola l’armatura a taglio necessaria (staffe).

Valori di input.

  Sforzo di taglio Ved sulla superficie del pilastro.

• Armatura longitudinale sul pilastro, nelle direzioni x e y.
• Specificare con Si o No se si vuole usare l’armatura a taglio o no. Se Si allora verrà calcolata l’armatura a taglio appropriata se lo sforzo di taglio βVed>Vrd,c.
• Dimensioni pilastro  
• Posizione pilastro (interno, di bordo o d’angolo).

Armatura a taglio-punzonamento.

Se si sceglie l’opzione No per l’armatura a taglio si verifica che il punzonamento sia βVed<=Vrd,c. Se questa condizione non è soddisfatta viene mostrato il messaggio di aumentare lo spessore della piastra. Se si sceglie l’opzione SI per l’armatura a taglio, allora si calcola l’armatura perimetrale attorno ai pilastri.

Per l’armatura si usa il diametro selezionato. Se non è sufficiente, si seleziona un diametro maggiore.

Per l’armatura a taglio il numero minimo di perimetri è 3.

La spaziatura radiale delle staffe non supera 0.75d.

La spaziatura tangenziale delle staffe non supera 1.5d  entro la distanza 2d dalla superficie del pilastro.

Il primo perimetro a taglio è ad una distanza <0.35d dalla superficie del pilastro.

L’ultimo perimetro è ad una distanza 1.5d all’interno del perimetro esterno dove l’armatura a taglio non è più richiesta. Eurocodice 2 Eq. 6.54.  e Fig. 6.22

Progetto Piastre piane

Progetto di piastre piane con dimensioni di campata più interne Lx Ly, e dimensioni di campata alle estremità Lx’ e Ly’.

Specificare Si o No se si vuole usare l’armatura a taglio. Se si seleziona il Si, allora viene calcolata l’armatura a taglio appropriata se lo sforzo di taglio βVed>Vrd,c.

 

Analisi

L’analisi per il momento e lo sforzo di taglio si basa sui coefficienti delle travi continue.

Metodo 1:

          Campate più interne

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.083·γ_G·g+0.111·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.063·γ_G·g+0.075·γ_q·q)·L²/8.

          Campate di estremità

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.125·γ_G·g+0.125·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.080·γ_G·g+0.096·γ_q·q)·L²/8

Metodo 2:

         Campate più interne

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.083·γ_Gxg+0.083·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.063·γ_Gxg+0.063vγ_q·q)·L²/8.

          Campate di estremità

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.111·γ_G·g+0.111·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.077·γ_G·g+0.077vγ_q·q)·L²/8

Metodo 3 Tabella 3.1 BS8110

          Campate più interne

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.063·γ_G·g+0.063·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.063·γ_G·g+0.063·γ_q·q)·L²/8.

          Campate di estremità

             Momenti all’appoggio: Ms= (0.086·γ_G·g+0.086·γ_q·q)·L²/8

             Momenti in campata: Mf= (0.086·γ_G·g+0.086·γ_q·q)·L²/8

I momenti flettenti all’appoggio sono ridotti di (1-cx/Lx) ² e (1-cy/Ly) ² per le direzioni x e y

I momenti flettenti in campata sono ridotti di (1-cx/Lx) e (1-cy/Ly) per le direzioni x e y

Sforzi di taglio

  Pilastri d’angolo Ved=0.25·(Lx’+cx)·(Ly+cy);

  Pilastri di bordo Ved=0.50·(Lx’+cx)·Ly;

  Pilastri più interni Ved=1.25·Lx·Ly;

I momenti flettenti della piastra piana sono ripartiti tra Zona su pilastro e Zona centrale secondo l’Eurocodice 2 Annesso I, come segue:

Momenti negativi: Zona su pilastro 70%, Zona centrale 30%

Momenti positivi: Zona su pilastro 55%, Zona centrale 45%

La Zona su pilastro in entrambe le direzioni x e y è uguale al min(Lx,Ly)/2.

 

Armatura a taglio-punzonamento.

Se si seleziona No per l’armatura a taglio il punzonamento è verificato in modo che βVed<=Vrd,c. Se questa condizione non è soddisfatta viene mostrato il messaggio di aumentare lo spessore della piastra. Se si seleziona SI per l’armatura a taglio, allora si calcola l’armatura perimetrale attorno ai pilastri.

Per l’armatura si usa il diametro selezionato. Se non è sufficiente si seleziona un diametro maggiore.

Per l’armatura a taglio il numero minimo di perimetri è 3.

La spaziatura radiale delle staffe non supera 0.75d.

La spaziatura tangenziale delle staffe non supera 1.5d  entro la distanza 2d dalla superficie del pilastro.

Il primo perimetro a taglio è ad una distanza <0.35d dalla superficie del pilastro.

L’ultimo perimetro è ad una distanza 1.5d all’interno del perimetro esterno dove l’armatura a taglio non è più richiesta. Eurocodice 2 Eq. 6.54.  e Fig. 6.22

 

Capacità portante delle Fondazioni

Le base per il progetto delle fondazioni è la capacità portante del terreno.

La capacità portante di progetto può essere calcolata usando il metodo analitico o quello semi-empirico. L’Annesso D dell’Eurocodice 7 EN1997:2004 descrive un metodo per ottenere la resistenza di progetto del terreno.

I metodi dell’Annesso D per condizioni drenate e  non drenate sono implementati nel programma.

La portata di progetto del terreno è calcolata per condizioni EQU, STR e GEO.

Il calcolo della portata di progetto è per condizioni drenate e  non drenate del suolo. Per condizioni drenate del terreno le proprietà importanti del suolo sono l’ Angolo di attrito φk [°] e la Coesione efficace c [kPA]. Per condizioni non drenate del terreno la proprietà importante del suolo è Resistenza al taglio non drenata  c_u [kPa].

Per il calcolo della portata di progetto altri parametri sono le dimensioni e l’altezza della fondazione del plinto, così come i carichi e le eccentricità dei carichi. 

Nel programma, per il progetto della fondazione, per la resistenza del terreno usiamo la tensione di compressione sul terreno quk (N/mm2). Cioè una resistenza del terreno corrispondente alla pressione ammissibile del terreno. Nel progetto della fondazione usiamo come tensione di compressione sul terreno di progetto q_ud = q_uk/γ_qu, dove γqu è il fattore parziale per la resistenza non confinata. (Eurocodice 7, Annesso A). Quindi per essere consistenti la resistenza di progetto calcolata dall’Annesso D dell’Eurocodice7 con la tensione di compressione sul terreno usata nel programma, il valore di progetto deve essere moltiplicato per  γ_qu.

È γ_qu =1.40 per EQU e 1.00 e 1.4 per (STR-GEO).

Cliccare  nel progetto delle fondazioni o nel progetto dei muri di sostegno, e si apre la finestra di calcolo della capacità portante di progetto.

Dai parametri del terreno e delle fondazioni si ha il calcolo della resistenza portante del terreno q_uk che si può usare nel programma.

Se qui si spunta  includi i calcolo nella relazione, allora la resistenza portante di progetto sarà impostata al minimo calcolato e i calcoli saranno inclusi nella relazione del progetto dei plinti. (ricorda che se vuoi cambiare le dimensioni o i carichi bisogna ricalcolare q_uk).

Plinti per pilastri d’acciaio

Il plinto in calcestruzzo per strutture in acciaio deve essere progettato per assorbire la pressione del terreno per il massimo carico verticale e deve avere un peso sufficiente per assorbire la forza di sollevamento (vento o forze sismiche).

Si possono progettare fondazioni alla base dei pilastri Incernierate o  a Incastro.

Si può anche specificare se la fondazione ha un tirante orizzontale per assorbire le forze orizzontali verso l’esterno o no.

Carichi sulle fondazioni:

Le azioni finali dopo la moltiplicazione per il coefficiente di sicurezza (γ_G e γ_Q). Eurocodice-19990-1-1, Tab.A1.2

Per carico verso il basso in genere γ_G =1.35(sfavorevole), γ_Q=1.50.

Per carico verso l’alto in genere γ_G =0.90(favorevole), γ_Q=0.00.

Va specificata l’altezza dalla superficie della fondazione dell’applicazione del carico.

 

 

 Tirante in acciaio e spinta passiva del terreno.

 

Le alte forze orizzontali agenti alla base agiscono verso l’esterno come risultato della flessione nel pilastro dovuta al carico verticale sul tetto.

Questo è assorbito in due modi.

• Tirante in acciaio alla base del pilastro Un tirante gettato nella piastra in calcestruzzo connessa alla base dei pilastri. Questo andrebbe considerato come il metodo più sicuro per assorbire le forze orizzontali alla base dei pilastri.

• Spinta passiva del terreno al lato della  fondazione. In questo caso il terreno di riempimento sul lato della fondazione deve essere compattato con cura, in modo che la spinta passiva del terreno sia pienamente operativa. La larghezza trasversale della fondazione By e l’altezza Bh sono usate per calcolare l’area attiva per la spinta passiva del terreno.

Se si preme il pulsante per il predimensionamento  , le dimensioni della fondazione (se non verificata) sono progettate dal programma in modo che il peso della fondazione sia sufficiente per assorbire le forze di sollevamento. La larghezza By e l’altezza devono anche garantire una spinta passiva del terreno adeguata per assorbire le forze orizzontali alla base verso l’esterno.

 

Serbatoi

Il progetto è per Serbatoi rettangolari. La soluzione è per una sezione bidimensionale lungo la dimensione minore (larghezza) del serbatoio.

Le dimensioni di base sono la larghezza del serbatoio B [m] (1),  la lunghezza del serbatoio L [m](2), e la profondità del serbatoio H [m]( (3).

Si assume che il serbatoio sia su terreno elastico ed è analizzato con l’analisi a elementi finiti. Le pareti del serbatoio sono suddivise in 2 elementi di trave di lunghezza H/2. Il pavimento del serbatoio è modellato con 16 elementi trave con punti nodali connessi al terreno con molle elastiche. La rigidezza delle molle elastiche è calcolata dal modulo di Winkler della fondazione Ks [kN/m²/m] (4).

Le condizioni di carico includono tutti i casi di carico secondo l’Eurocodice 0, (EQU, STR e GEO) per

• serbatoio vuoto (solo spinta del terreno),
• serbatoio pieno senza spinta del terreno
• serbatoio pieno con spinta del terreno

Il progetto del cemento armato include anche la verifica di esercizio, con apertura delle fessure limite specificato in (5).

Muri di ritegno

I muri di ritegno sono pareti fondate su zoccoli di fondazione. Ci sono due tipi di muri di ritegno:

• Muri con solo il fondo vincolato contro il movimento laterale,
• Muri con il fondo e la sommità vincolati contro il movimento laterale

Nel primo caso lo scorrimento della parete è evitato vincolando il movimento della base. La spinta attiva del terreno è calcolata usando le teorie di Coulomb(1776) o Rankine (1857). Eurocodice 7 9.5.1. 

Nel secondo caso (quando anche la sommità della parete è vincolata contro il movimento laterale), le condizioni della spinta attiva del terreno sono ottenute per Ko in condizioni a riposo secondo Jaky (1948), Eurocodice 7 9.5.2.

 

Muri portanti

Muri portanti con carico verticale od orizzontale sulla sommità senza nessuna spinta del terreno.

Il carico orizzontale sulla sommità può essere definito dall’Eurocodice 1-1-1:2001 Tabella 6.12 secondo gli Annessi Nazionali, e l’uso del valore comune nelle costruzioni qk~ 0.50 - 1.00 (kN/m)

Il carico orizzontale sulla sommità può essere definito anche secondo l’Eurocodice 1-1-7:2006, nel caso di carico d’impatto.

 

Pareti con carico orizzontale distribuito

 

In caso di carico vento, la spinta del vento è secondo l’Eurocodice1-1-4:2005

qw = 0.001·Cpe·Cz(0)·0.625·vb², (kN/m²)

Cpe: coefficiente di spinta per pareti verticali,

secondo la Tabella 7.1 EN1991-1-1,

  Cpe = +0.80 (pressione) sulla superficie anteriore della parete

  Cpe = -1.20 (depressione) sulla superficie posteriore della parete

  Cz(0) coefficiente di esposizione, a seconda del terreno. Per vari terreni secondo la 1991-1-1 4.5 al livello del suolo Cz(0) è tra 1.20 e 2.00.

Vb è la velocità del vento di base in m/sec. Questo valore è dato nell’Annesso Nazionale dell’Eurocodice 1-1-4, per le varie regioni di un Paese. Valori comuni di Vb sono tra 25 e 40 m/s.

Così un calcolo del carico vento su un pannello è circa

qw~0.001x(0.80+1.20)x2.0x0.625x30.0²~ 2.25 kN/m²

 

Fondazioni delle strutture di acciaio

 

Fondazioni del piede dei pilastri incernierati

 

Fondazioni del piede dei pilastri incastrati

 

Ancoraggio della piastra di base del pilastro in acciaio