Progettazione strutturale e verifica normativa di un telaio in acciaio (EN)

1 Nuovo progetto

Inizia avviando IDEA StatiCa e seleziona l'applicazione Member (scarica la versione più recente).

Crea un nuovo progetto, digita il nome e seleziona una cartella in cui salvarlo. Quindi scegli il codice di progetto, le proprietà iniziali dei materiali e il tipo di topologia. Aggiungi le coordinate dei nodi del dettaglio strutturale e aggiungi gli elementi tra questi nodi. Infine, fai clic su Crea progetto e inizia a modellare il dettaglio strutturale.

2 Elementi analizzati

Qui puoi visualizzare e modificare i parametri degli elementi aggiunti per l'analisi. Modifica la sezione trasversale della colonna AM1 in HEB260.

3 Elementi correlati

Per aggiungere elementi correlati, che fungono da supporti e parti di trasferimento del carico per il dettaglio strutturale, fai clic sul cubo del nodo nella scena 3D o seleziona il CON# nell 'elenco ad albero. Qui puoi aggiungere elementi correlati terminati o continui facendo clic sulle direzioni degli assi X, Y, Z secondo il sistema di coordinate globale. >Aggiungi 2 elementi terminati nella direzione Y.

Quindi seleziona l'elemento correlato RM4 nella scena 3D o nell'elenco ad albero e modificane le proprietà come sezione trasversale, lunghezza, orientamento e vincoli alle estremità libere.

E modifica di conseguenza l'elemento correlato RM5.

4 Carichi

Nel menu Carichi, puoi aggiungere e modificare gli effetti del carico. Un effetto del carico rappresenta un gruppo a cui puoi aggiungere uno o più carichi distribuiti su qualsiasi elemento analizzato o correlato. In alternativa, all'interno di un effetto del carico, puoi inserire le forze interne nodali alle estremità degli elementi.

Un effetto del carico contenente un insieme di carichi lineari è stato generato automaticamente per tutti gli elementi. Elimina 2 di essi facendo clic con il tasto sinistro del mouse su ciascuna riga nella scheda e selezionando Elimina oppure facendo clic sull'icona nella barra multifunzione.

Quindi assegna un carico distribuito all'elemento AM2 e modifica la sua intensità a -300 kN/m e la larghezza a 300mm per adattarla alla trave.

5 Collegamenti

Successivamente, puoi progettare i giunti. Seleziona un cubo del nodo nella scena 3D o seleziona un CON# nell'elenco ad albero e fai clic su Modifica collegamento.

Inizia con il giunto CON1 alla base della colonna sinistra. Si apre il modulo applicativo IDEA StatiCa Connection e puoi progettare il giunto selezionando uno dei modelli predefiniti.

In questo caso, fai clic sul pulsante Proponi nella barra multifunzione e seleziona il primo modello parametrico.  

Dopodiché, configura i parametri secondo l'immagine seguente e chiudi l'applicazione Connection.

Successivamente, scegli il giunto CON2 e fai clic su 'Modifica collegamento' nel modulo IDEA StatiCa Connection.

In base agli screenshot seguenti, definisci il collegamento. Prima di tutto, aggiungi l'operazione Taglio.

Quindi seleziona Piastra d'estremità.

Definisci le Squadrette. 

Aggiungi un Allargatore.

Definisci gli Irrigidimenti.

Di conseguenza, il tuo collegamento dovrà apparire come nell'immagine seguente. 

Continua modificando il giunto CON3.

Qui, aggiungi solo un'operazione Taglio e imposta il metodo di taglio su Taglio a Inglese per creare un collegamento rigido.

Infine, modifica il giunto CON4. Anche se il software ci offre la possibilità di replicare semplicemente lo stesso progetto di CON1, modificheremo il collegamento per crearne uno diverso.

Aggiungi l'operazione Piastra di base e modifica i parametri secondo l'immagine seguente. 

Aggiungi Allargatori a tutte le parti.

6 Verifica

Procediamo alla scheda Verifica ed eseguiamo l'analisi. L'analisi in IDEA StatiCa Member viene calcolata in tre fasi utilizzando la tecnologia CBFEM. Prima si esegue l'analisi MNA (analisi non lineare materiale) per verificare la capacità strutturale, poi si calcola l'LBA (analisi di biforcazione lineare) per indagare la stabilità strutturale e infine si inseriscono le imperfezioni iniziali nelle appropriate forme di instabilità e si calcola la GMNIA (analisi non lineare geometrica e materiale).

Prima di tutto, per questo particolare progetto complesso, è necessario aumentare il Numero di iterazioni di analisi a 40 e il Conteggio delle iterazioni divergenti a 10 nella Configurazione del codice per fornire sufficiente capacità computazionale per il calcolo.

Quindi seleziona l'analisi MNA e premi Calcola.

I risultati dell'analisi MNA vengono visualizzati e puoi verificare lo stato di ciascuna parte strutturale nonché i risultati nella finestra 3D, ad esempio la distribuzione delle deformazioni nella parte analizzata della struttura.

Successivamente, passa all'analisi LBA e ripeti il Calcolo.

Puoi leggere i fattori della forma di instabilità nella scheda e visualizzare la prima forma di instabilità 1.

Puoi sfogliare la visualizzazione delle altre forme di instabilità selezionandole nella scheda, ad esempio la forma di instabilità 6.

Poiché almeno uno dei fattori delle forme di instabilità è inferiore a 15, passa alla GMNIA per eseguire l'analisi non lineare della stabilità strutturale. In conformità con EN 1993-1-1, scegli la forma di instabilità più critica o una combinazione di forme di instabilità e inserisci l'imperfezione iniziale dell'elemento critico. In questo caso, scegli la prima forma di instabilità 1 come la più critica. Passa alla scheda GMNIA nel pannello di destra e determina l'imperfezione di 9 mm (0,5xL/300 = 0,5*5400/300 = 9 mm), che inserisci come Ampiezza nella colonna 1. 

Quindi fai nuovamente clic sul pulsante Calcola. In questo caso, l'analisi potrebbe richiedere alcuni minuti.

Mentre esamini i risultati, puoi notare che i carichi applicati nella GMNIA non hanno raggiunto il 100%, il che significa che sotto i carichi applicati la struttura perde stabilità. Per superare le verifiche di stabilità, è necessario rinforzare il telaio.

7 Operazioni

Torna alla scheda Progetto e nel menu ad albero, naviga fino a Operazioni, fai clic con il tasto destro su AM2 e aggiungi irrigidimenti trasversali per rinforzare l'angolo del telaio più sollecitato e ridurre gli effetti di instabilità.

Nell'operazione STIFF T1, imposta lo spessore a 20mm e la posizione X a 5200 mm come mostrato nell'immagine seguente. 

Quindi modifica i parametri dell'irrigidimento e aggiungi un altro irrigidimento trasversale alla stessa trave AM2 e un altro alla colonna AM3 e posizionali correttamente.

Copia l'operazione STIFF T1 e imposta le nuove proprietà secondo l'immagine seguente. 

Crea una nuova operazione di irrigidimento per AM3 e imposta le proprietà come mostrato nell'immagine seguente. 

Ora torna alla scheda Verifica e ripeti il calcolo in tre fasi - MNA, LBA, GMNIA. Il telaio progettato ha superato le verifiche normative di stabilità con le imperfezioni iniziali applicate e puoi esaminare i risultati come la distribuzione delle deformazioni e il diagramma delle forze interne.

8 Relazione

Infine, vai alla scheda Relazione. IDEA StatiCa offre una relazione completamente personalizzabile da stampare o salvare in un formato modificabile.

Hai progettato, ottimizzato e verificato normativamente un telaio in acciaio come dettaglio strutturale secondo l'Eurocodice (EN).