Progettazione di sezione trasversale composita precompressa in RCS

Creazione di un nuovo progetto 

Inizialmente, è necessario impostare un nuovo progetto come elemento 1D a fasi/precompresso/composito.

Elemento di progetto

Dopo aver definito la geometria della sezione trasversale e la disposizione dell'armatura, viene definita la sequenza temporale nella scheda Fasi di costruzione. Vengono definiti tutti i punti temporali importanti durante la costruzione (come il getto della prima parte della sezione trasversale della trave prefabbricata, la precompressione, il getto della seconda parte della sezione trasversale della soletta composita, i carichi permanenti aggiuntivi e il momento della vita utile di progetto). Le fasi di costruzione definite vengono automaticamente propagate nella scheda Fasi di azione.

Fasi di azione

Dal punto di vista della verifica normativa delle sezioni trasversali composite, la scheda Fasi di azione è la più importante. La definizione dello stato di tensione iniziale della sezione trasversale calcolato mediante l'Analisi Dipendente dal Tempo (TDA) è fondamentale, poiché la discontinuità di tensione (il piano di scorrimento delle deformazioni) all'interfaccia tra due calcestruzzi diversi può determinare il meccanismo di rottura allo stato limite.

Lo stato iniziale della sezione trasversale

Lo stato iniziale della sezione composita è impostato nella tabella "Effetti nelle componenti della sezione trasversale". È possibile scegliere due opzioni per la definizione dello stato iniziale: forze interne e piani di deformazione. È molto più semplice definire le forze interne ottenute dalla TDA calcolata da software di terze parti (Midas, SCIA, ecc.)

La tabella "Effetti nelle componenti della sezione trasversale" contiene le forze interne come somma di:

• Tutti i carichi permanenti agenti nella fase di costruzione considerata
• L'effetto totale della precompressione (gli effetti primari e secondari dei tendini interni aderenti e non aderenti, gli effetti primari e secondari dei tendini esterni)
• Reologia (viscosità, ritiro)

La maggior parte dei software di terze parti (Midas, SCIA, ecc.) presenta le forze interne di ciascuna parte della sezione trasversale composita riferite al baricentro della parte di sezione trasversale considerata (ad esempio, il momento flettente nella trave prefabbricata è riferito al baricentro della trave prefabbricata C_g,1). L'applicazione RCS riferisce le forze interne al baricentro della sezione trasversale effettiva (il pulsante "Effettiva" nella barra multifunzione) o al baricentro della sezione composita finale C_g,i (il pulsante "Intera" nella barra multifunzione). La trasformazione delle forze interne ottenute da software di terze parti in RCS può essere eseguita secondo le seguenti formule:

\[N_{i}^{T} = N_{i}\] 

\[M_{i}^{T} = M_{i}-N_{i}\times e_{i}\]

N_i^T  .   .   .   .   la  forza normale nella parte considerata della sezione composita trasformata al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata

M_i^T .   .   .   .    il  momento flettente nella parte considerata della sezione composita trasformato al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata

N_i     .   .   .   .    la  forza normale nella parte considerata della sezione composita riferita al baricentro della parte di sezione trasversale considerata

M_i   .   .   .   .   il  momento flettente nella parte considerata della sezione composita riferito al baricentro della parte di sezione trasversale considerata

Nota: È importante mantenere la convenzione dei segni presentata nella figura seguente per ricalcolare le forze interne.

C_g,i  .   .   .   .   il baricentro della sezione composita idealizzata (si considera E_cm(28))

C_g,1 .   .   .   .   il baricentro della parte uno – trave prefabbricata (parte grigio chiaro)

C_g,2 .   .   .   .   il baricentro della parte due – soletta composita (parte grigio scuro)

e_y,1 .   .   .   .   la distanza da C_g,1 a C_g,i

e_y,2 .   .   .   .   la distanza da C_g,2 a C_g,i

e_p   .   .   .   .   la distanza dal baricentro dell'armatura di precompressione a C_g,i

Le forze interne N1, My,1, N2 e My,2 sono ottenute per la struttura composita modellata in software di terze parti e soggetta alla direzione verticale. Per il corretto inserimento delle forze interne nell'applicazione RCS, è necessario eseguire un ricalcolo come segue:

 Parte 1 (trave prefabbricata)

\[N_{1}^{T} = N_{1}\] 

\[M_{y}^{T},_{1} = M_{y},_{1}-N_{1}\times e_{y},_{1}\]

N₁^T  .   .   .   .   la  forza normale nella trave prefabbricata trasformata al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,I (valore negativo per forza di compressione)

M_y,1^T  .   .   .   il  momento flettente nella trave prefabbricata trasformato al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i

N₁    .   .   .   .   la  forza normale nella trave prefabbricata riferita al baricentro della trave prefabbricata C_g,1

M_y,1   .   .   .    il  momento flettente nella trave prefabbricata riferito al baricentro della trave prefabbricata C_g,1

e_y,1 .   .   .   .   la distanza del baricentro della trave prefabbricata C_g,1 dal baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i (in questo caso si considera il valore negativo dell'eccentricità)

Parte 2 (soletta composita)

\[N_{2}^{T} = N_{2}\] 

\[M_{y}^{T},_{2} = M_{y},_{2}-N_{2}\times e_{y},_{2}\]

N₂^T  .   .   .   .   la  forza normale nella soletta composita trasformata al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i

M_y,2^T  .   .   .    il  momento flettente nella soletta composita trasformato al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i

N₂    .   .   .   .   la  forza normale nella soletta composita riferita al baricentro della soletta composita C_g,2

M_y,2   .   .   .     il  momento flettente nella soletta composita riferito al baricentro della soletta composita C_g,2

e_y,2   .   .   .   .   la distanza del baricentro della soletta composita C_g,2 dal baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i (in questo caso si considera il valore positivo dell'eccentricità)

Grazie a questa trasformazione, è possibile determinare le forze interne totali nella sezione trasversale composita.

\[N=N_{1}^{T}+N_{2}^{T}\]

\[M_{y}=M_{y}^{T},_{1}+M_{y}^{T},_{2}\]

Nota: Il processo di trasformazione delle forze interne agenti in direzione orizzontale è lo stesso descritto sopra.

Tensione nell'armatura

Il passo successivo importante è la determinazione della tensione iniziale nelle barre di armatura e nei tendini di precompressione. L'applicazione RCS può calcolare automaticamente la tensione nelle barre di armatura, pertanto si raccomanda di mantenere l'impostazione "Basata sullo stato iniziale del componente".

Se è prevista l'armatura di precompressione, è necessario definire la tensione in ciascun tendine per tutte le fasi di costruzione esistenti (vedere Capitolo 2). L'applicazione RCS consente la definizione del valore di tensione nei tendini dopo le perdite a lungo termine calcolate dalla TDA ("Tensione dopo le perdite a lungo termine") o la definizione delle perdite a breve e lungo termine stimate ("Stima delle perdite di precompressione").

Effetti totali della precompressione

L'applicazione RCS riconosce due tipi di effetti di precompressione: gli effetti primari e secondari della precompressione. Si assume che entrambi i tipi agiscano sulla sezione composita finale. Gli effetti di precompressione sono definiti per ciascuna fase di costruzione al fine di cogliere le perdite di precompressione a lungo termine. Gli effetti primari della precompressione vengono calcolati automaticamente in base alle proprietà del tendine (la posizione nella sezione trasversale, l'area del tendine e la tensione nel tendine nella fase di costruzione considerata). Le forze interne dovute alla precompressione primaria al tempo di 10 giorni sono calcolate come:

\[N_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\]

\[M_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\times e_{p}\]

N_p,10^P  .   .   .   la forza normale in una sezione trasversale dovuta agli effetti primari dell'armatura di precompressione aderente nel tempo considerato (10 giorni)

M_p,10^P  .   .   .   il momento flettente in una sezione trasversale dovuto agli effetti primari dell'armatura di precompressione aderente nel tempo considerato (10 giorni)

A_p    .   .   .   .   l'area dell'armatura di precompressione aderente

σ_p,10     .   .   .   la tensione nell'armatura di precompressione nel tempo considerato (10 giorni)

e_p     .   .   .   .   la distanza dal baricentro dell'armatura di precompressione al baricentro della sezione trasversale composita finale idealizzata C_g,i

Gli effetti secondari della precompressione vengono sempre definiti dall'utente. Le forze interne definite nella tabella comprendono:

• Gli effetti totali dell'armatura di precompressione non aderente o esterna (se l'utente ha definito questo tipo di armatura nel modello di calcolo globale).

La somma degli effetti primari e secondari definiti nella tabella mostrata sopra viene automaticamente copiata nella tabella della sezione "Forze interne". È necessario definire la precompressione con attenzione e correttezza per evitare risultati errati.

Forze interne

È necessario eseguire alcuni ultimi passaggi per la corretta verifica normativa della sezione trasversale composita. In "Sezione", è necessario definire gli "Estremi" per ciascun momento in cui deve essere eseguita la verifica normativa. I tempi degli estremi definiti devono corrispondere ai tempi definiti nelle "Fasi di costruzione" (cap. 2). I valori corretti delle forze interne per il calcolo dello stato iniziale della sezione trasversale verranno quindi prelevati dalla scheda "Fasi di azione".

Gli altri tipi di forze interne agenti devono essere definiti nella scheda "Forze interne". Le forze interne sono definite separatamente per ciascun estremo.

Carico permanente

Le righe denominate "Somma permanente G_dj" servono come input per il valore di combinazione dei carichi permanenti (inclusi i coefficienti di carico) agenti nella fase di costruzione considerata.

Le forze interne permanenti possono essere definite manualmente o importate dalle "Fasi di azione" tramite i comandi nella barra multifunzione. Quando si importano le forze interne allo SLU dalle "Fasi di azione", il coefficiente di carico per il carico permanente può essere impostato dall'utente.

Importando le forze interne permanenti dalle "Fasi di azione", vengono applicate le seguenti regole:

• Il valore di combinazione delle forze interne per le verifiche SLU è calcolato come

Somma permanente = (Effetti iniziali della sezione – Effetti totali della precompressione) ·γ_Gj,sup

• I valori di combinazione delle forze interne per le verifiche SLE sono calcolati come

Somma permanente = Effetti iniziali della sezione – Effetti totali della precompressione

Carico variabile

Il valore risultante delle forze interne dovuto a un carico variabile (inclusi i coefficienti di combinazione dei carichi) è definito manualmente dall'utente. Questi valori vengono solitamente ottenuti dall'analisi strutturale globale.

Effetti della precompressione

Gli effetti totali della precompressione vengono automaticamente importati dalla scheda "Fasi di azione" come somma degli effetti primari e secondari della precompressione definiti nella scheda "Effetti totali della precompressione" (cap. 3.3). Questi valori non possono essere modificati dall'utente.