Progettazione del telaio metallico

I piedritti ed il traverso inferiore vengono realizzati con HEA 220 mentre il traverso superiore con doppio profilo UPN 220 (vedi elaborato sotto riportato).

Quando le pareti su cui gravano le capriate tendono a ribaltare, il telaio metallico si oppone a tale ribaltamento stabilizzandole. L’obiettivo è quello di quantificare la forza stabilizzante del telaio. A tale scopo si è considerato il telaio con i piedritti incernierati agli estremi inferiori ed incastrati a quelli superiori. Risolvendo lo schema statico riportato in figura si è valutata la massima forza orizzontale applicata ai nodi superiori che mette in crisi il telaio. Il telaio si risolve per tentativi incrementando di volta in volta la forza applicata ai nodi in corrispondenza del traverso superiore. La forza applicata ai suddetti nodi che mette in crisi un qualunque elemento del telaio è quella massima che il telaio riesce a sopportare. Nel nostro caso, la massima forza che riesce a sopportare il telaio è di 3120 daN applicate su entrambi i nodi superiori dello stesso telaio (vedi figura sotto).

La forza di 3120 daN è da considerarsi a vantaggio di sicurezza. I piedritti del telaio sono stati considerati vincolati con cerniere in corrispondenza dell’attacco con il traverso inferiore. In realtà il vincolo si avvicina di più ad un incastro (considerare un incastro comporta resistere ad una forza maggiore in corrispondenza dei nodi – la forza stabilizzante per la parete sarebbe stata maggiore dei 3120 daN ottenuti con il vincolo cerniera). Inoltre, non si tiene conto di eventuali effetti dovuti alla compressione dei piedritti.

Verifica degli elementi

Per le ipotesi fatte, il traverso inferiore del telaio deve trasmettere alla muratura sottostante una forza orizzontale pari a 2 ∙ 3120 = 6240 daN (3120 per ognuno dei due piedritti). Il traverso inferiore del telaio viene collegato alla muratura attraverso perforazioni armate imbullonate al profilo ed iniettate nella muratura (vedi elaborato sopra riportato). Tali perforazioni vengono realizzate con interasse di circa 60 cm con l’obiettivo di distribuire l’azione orizzontale su tutta la lunghezza della parete su cui poggia il traverso. Il distacco del traverso dalla muratura si può verificare per due motivi: il primo è per rottura a taglio dei connettori, il secondo per rottura a taglio della muratura. Per valutare quale dei suddetti meccanismi è più probabile che si verifichi, facciamo delle considerazioni numeriche (anche in maniera approssimativa, se pur a vantaggio della sicurezza). Si utilizzano per i connettori barre di armatura di tipo B450C con diametro pari a = 14 mm (resistenza di calcolo 3913 daN/cm²). Tenendo conto che si realizza una perforazione armata ogni 60 cm, per l’intera lunghezza della parete (vedi elaborato sopra riportato) occorre realizzare 15 perforazioni. L’intera forza orizzontale di 6240 daN deve essere distribuita su 15 ferri, per cui su ognuno gravano V = 6240 / 15 = 416 daN. Nota l’espressione che definisce la tensione tangenziale massima per una sezione circolare, è possibile calcolare la massima tensione su ogni connettore:

La tensione ideale massima è:

La tensione ideale raggiunta in ogni elemento è notevolmente inferiore a quella limite del materiale, per cui si può affermare che i connettori non rappresentano un punto di debolezza per il collegamento telaio – parete.

Per verificare l’aderenza tra traverso e muratura si fa affidamento alla resistenza tangenziale della muratura. La tensione tangenziale limite può essere valutata dalla seguente:

dove ₀ è la tensione tangenziale in assenza di carichi verticali, mentre ₀ è la tensione normale media in corrispondenza della sezione di verifica. La forza di taglio massima (V_max) di aderenza si ottiene dalla seguente:

dove A è la superficie di contatto tra profilo e muratura. Trascurando gli effetti della tensione normale (₀ = 0), tenendo conto della tensione tangenziale del materiale ( = 0.56 daN/cm² – valutata per muratura a spacco con buona tessitura e per livello di conoscenza LC1), del coefficiente di sicurezza (_m = 2), del fattore di confidenza (FC = 1.35), che la muratura si considera con malta buona (si moltiplicano i parametri meccanici per il coefficiente 1.3 – vedi punto C8A.2 della Circolare 617/2009) e che il traverso è collegato alla muratura attraverso connettori trasversali (si può tenere conto delle connessioni incrementando la resistenza dei parametri meccanici per il coefficiente 1.3 – vedi punto C8A.2 della Circolare 617/2009), si ottiene la tensione tangenziale di calcolo:

Poiché la lunghezza del traverso inferiore è pari a 884 cm e la larghezza del profilo è di 22 cm, la superficie di contatto è pari a 884 ∙ 22 = 19448 cm². In definitiva si ottiene una forza di aderenza pari a:

             V_max = 0.35 ∙ 19448 = 6807 > 6240 daN

La verifica si ritiene soddisfatta

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