Progetta pareti di trasferimento facilmente utilizzando il BIM Link di ETABS

Parete di trasferimento

La progettazione di pareti di trasferimento è un argomento complesso perché spesso si comporta come regioni D, dove l'ipotesi di sezione piana non è valida, quindi le normali formule empiriche presenti nelle norme di progettazione non possono essere utilizzate. Ciò significa che la funzione di progettazione all'interno del software FEA globale, che spesso utilizza un'ipotesi di progettazione a trave o colonna, non è adatta a questo problema.

Nella parete mostrata sopra, gli ingegneri hanno due opzioni per progettare la parete. Una è utilizzare il metodo Puntone-e-tirante; sebbene sia un metodo valido e appropriato, comporta molto lavoro manuale e tentativi ed errori, il che può richiedere molto tempo. La seconda è utilizzare un'approssimazione nel software FEA globale valutando le tensioni principali di trazione per determinare i requisiti di armatura e verificando che le tensioni principali di compressione rimangano al di sotto della resistenza di progetto del calcestruzzo.

La seconda opzione sembra una scelta più pratica ed efficiente in termini di tempo, ma nasconde un pericolo.

Trazione trasversale

Quando il calcestruzzo è sottoposto a forte compressione, spesso sperimenta deformazioni di trazione nella direzione perpendicolare, fenomeno noto come trazione trasversale. Quando ciò accade, iniziano a formarsi piccole fessure e il calcestruzzo diventa meno confinato e più debole a compressione. Questo effetto, noto come ammorbidimento a compressione, significa che il calcestruzzo fessurato non può sopportare la stessa forza di compressione del calcestruzzo non fessurato. Nelle norme di progettazione, questo effetto viene considerato nella progettazione, ad esempio, di una trave alta. Nei puntoni e nei nodi delle travi alte, un fattore k nell'Eurocode (o β nell'ACI) con valori diversi, a seconda della situazione, viene utilizzato per ridurre la capacità massima a compressione del calcestruzzo a causa dell'effetto di ammorbidimento a compressione.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail utilizza il CSFM (Metodo del Campo di Tensioni Compatibile), che può gestire accuratamente sia le regioni B che le regioni D. Detail incorpora inoltre gli effetti di ammorbidimento a compressione nella sua analisi utilizzando un fattore kc2, fornendo così una valutazione più realistica e sicura della capacità del puntone compresso in calcestruzzo.

IDEA StatiCa 25.1 fornisce l'importazione di elementi parete da ETABS in IDEA StatiCa Detail. Utilizzando questo BIM Link, gli ingegneri possono importare facilmente le pareti da ETABS per un'analisi più approfondita in IDEA StatiCa Detail.

Di seguito è mostrata la stessa parete importata da ETABS e analizzata in IDEA StatiCa Detail. Si può vedere nell'angolo in alto a sinistra che, con l'armatura di base fornita, l'analisi allo SLU mostra un collasso anche se le tensioni di compressione sono simili (circa 15 MPa). Perché?

Questo collasso allo SLU è causato esattamente dalla considerazione dell'effetto di ammorbidimento a compressione tramite il fattore kc2, che riduce la capacità del calcestruzzo di un fattore 0,75. Pertanto la capacità del calcestruzzo è ora σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,75 = 15 MPa. Ecco perché con 15 MPa di tensione di compressione, lo sfruttamento (σc/σc,lim) risulta pari al 99,5%.

La soluzione consiste nell'aggiungere armatura supplementare per ridurre parte della tensione di compressione nel calcestruzzo. In questo modo, la parete di trasferimento può superare la verifica normativa come mostrato di seguito. Il requisito di aggiungere armatura compressa supplementare verrebbe altrimenti trascurato se gli ingegneri non utilizzassero IDEA StatiCa Detail.

Se non lo si è notato, nell'angolo in alto a sinistra viene considerato anche il risultato allo SLE, che include la limitazione delle tensioni, la freccia (con effetto a lungo termine) e l'ampiezza delle fessure, anch'esso valutato all'interno di IDEA StatiCa Detail. Il risultato allo SLE è qualcosa che i due approcci descritti sopra non sono in grado di fornire. 

Quindi, utilizzando IDEA StatiCa Detail, gli ingegneri possono essere pienamente informati sul comportamento della loro parete di trasferimento, non solo allo SLU, ma anche allo SLE.

Relazione di calcolo

Una volta completata la progettazione, gli ingegneri possono produrre una relazione di calcolo completa che mostra tutti i risultati dell'analisi per la presentazione. Inoltre, può essere generato anche il computo delle armature a fini di produzione.

Conclusione

La progettazione delle pareti di trasferimento richiede un'attenta considerazione delle complesse interazioni di tensione che si verificano nelle regioni D. Approcci semplificati o l'utilizzo diretto dei risultati del software FEA globale possono trascurare effetti importanti come l'ammorbidimento a compressione, portando a una sovrastima della capacità del calcestruzzo. Utilizzando IDEA StatiCa Detail e la sua analisi basata sul CSFM, gli ingegneri possono tenere conto accuratamente di questi comportamenti non lineari, garantendo che i requisiti sia allo SLU che allo SLE siano correttamente verificati.

Risorse

• Tutorial per il BIM Link da ETABS a Detail