Il collegamento a giunzione 'semplice'

Quando mi è stato chiesto di scrivere un articolo di blog sul collegamento a giunzione ho pensato "ottimo".  È stato uno dei primissimi collegamenti che ho progettato molto tempo fa, quando ero all'università.

Da allora molto è cambiato (incluso l'uso dei computer).

Una giunzione è qualcosa che unisce un elemento a un altro. Lo vediamo ogni giorno ma probabilmente non ce ne rendiamo conto: quanto può essere lungo un cavo, uno scarico o una tubazione dei freni di un treno?  Tutte le cose hanno una lunghezza o un peso finito. A volte esiste un limite imposto su quanto qualcosa possa essere lungo o pesante. Una giunzione è un modo per aumentare quella lunghezza o quel peso. 

Nelle strutture in acciaio ciò si traduce nell'aumento della lunghezza di un pilastro, di una trave o persino di una capriata. Introducendo questi giunti di giunzione, possiamo sfruttare una maggiore efficienza nel progetto aumentando la dimensione di un pilastro man mano che si scende o suddividendo una trave lunga in elementi più corti per facilitarne l'installazione. Comprendere i vincoli e le forze in gioco è una cosa; saperli applicare correttamente è un'altra. È qui che IDEA StatiCa può essere di grande aiuto nel flusso di lavoro, esaminando le varie condizioni e combinazioni di carico per garantire che il giunto sia sia sicuro che efficiente.

Giunto di giunzione

Quando pensiamo a un giunto di giunzione tendiamo generalmente a pensare a una giunzione di pilastro. Questo esempio evidenzia l'interazione tra costruzione, analisi e documentazione, che spesso viene messa da parte o considerata come un ripensamento. Quando iniziamo a pensare al posizionamento di questi giunti, di solito lo facciamo dopo la modellazione iniziale e l'analisi globale. Qui si nasconde un possibile problema: questi giunti dovrebbero essere modellati nelle posizioni corrette fin dall'inizio e con i parametri corretti?

Se assumiamo di avere un telaio in acciaio a più piani, esiste una lunghezza finita per i pilastri che possiamo ottenere, e questi vengono solitamente suddivisi dopo due (e qualcosa) piani. Il tratto superiore avrà generalmente una sezione di pilastro più piccola. Su una serie di piante si vedrà il cambiamento della sezione del pilastro. Se lo stesso modello viene utilizzato (o anche ricreato) per l'analisi e il progetto, il cambio di pilastro coinciderà probabilmente con le travi di piano. La giunzione non può essere posizionata nella stessa posizione delle travi di piano, ma a uno scostamento prestabilito – questo riflette il modo in cui l'edificio viene costruito. 

Ciò solleva la domanda: cosa accade alle forze in corrispondenza di questo scostamento? Come si confrontano con la posizione ipotizzata? Quali sono i requisiti del collegamento? Tutto questo prima ancora di esaminare i requisiti di fabbricazione della giunzione, che molti dimenticano: piastrine di compensazione dell'ala (1), piastrine di compensazione dell'anima (2), rettifica a filo per ottenere un contatto (quasi) perfetto o piastre superiori (3).

Giunzione di trave

Esaminando una giunzione di trave, ne vediamo troppe posizionate per facilità di accesso: a metà campata. Non è una buona idea nella migliore delle ipotesi. Gli ingegneri hanno l'obbligo di progettare in sicurezza e ciò richiede la comprensione di come le travi verranno installate - da qui la necessità di giunzioni di trave (specialmente nei progetti più piccoli). Tuttavia, se eseguita in modo errato, la progettazione della giunzione di trave può avere un effetto catastrofico sull'operazione di un edificio. L'uso di bulloni errati può portare a scorrimenti nei fori con gioco, aumentando la freccia. È noto che i bulloni possono cadere se l'inversione del carico o le vibrazioni non sono state prese in considerazione. L'orientamento dei bulloni è talvolta importante quanto avere il tipo corretto di bullone.

Forze nei giunti di giunzione

Le forze da utilizzare nella progettazione di qualsiasi giunzione devono essere le forze in quella posizione. Ha perfettamente senso. Un'analisi globale del telaio che abbia utilizzato ipotesi errate fornirà anche risultati errati. In IDEA StatiCa Connection esiste il concetto di elemento portante (o terminato). Questo è l'elemento che sostanzialmente supporta un altro. È il quadrato rosso che appare all'estremità dell'elemento. Gli effetti del carico vengono quindi applicati agli elementi che formano la giunzione.

Con gli elementi corretti, nella posizione giusta e con gli effetti del carico corretti applicati, IDEA StatiCa eseguirà la verifica normativa del collegamento a giunzione secondo uno dei diversi codici di tutto il mondo.  Ma può farlo solo con l'ingegnere al controllo.

È giusto discutere il ruolo del modello analitico - dopotutto, senza di esso non conosceremmo le dimensioni e il materiale degli elementi in questione né le forze che agiscono su di essi. IDEA StatiCa dispone di un insieme di collegamenti BIM che possono semplificare notevolmente il flusso di lavoro e garantire anche l'utilizzo degli elementi e delle forze corretti dalle combinazioni di carico utilizzate nel modello di analisi. Meno ricreazione di un modello dobbiamo fare, meglio è, con il vantaggio aggiuntivo che eliminiamo virtualmente il rischio di inserire valori errati e le forze applicate sono in equilibrio o bilanciate.

In senso orario dall'alto a destra: forma deformata, forze di taglio, momenti, tutti importati in IDEA StatiCa. Con l'approccio corretto, è possibile progettare le giunzioni molto facilmente con IDEA StatiCa Connection.