Classificazione della sezione trasversale in caso di flessione monoassiale e sforzo normale

Articolo tecnico

Il modulo aggiuntivo RF-/STEEL EC3 esegue la classificazione dettagliata della sezione traversale prima che ogni verifica venga eseguita, valutando la suscettibilità all'instabilità locale di tutte le parti della sezione traversale. La classe della sezione trasversale influenza la determinazione della resistenza e della capacità rotazionale.

Classi della sezione trasversale

L'Eurocodoce 3 [1] introduce quattro classi della sezione trasversale:

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La classificazione della sezione trasversale fornisce i seguenti parametri e condizioni al contorno:
- Vincolo di una parte della sezione trasversale (su uno o entrambi i lati)
- Lunghezza c della parte della sezione trasversale
- Spessore t della parte della sezione trasversale
- Tensione di snervamento dell'acciaio usato sotto forma di coefficiente epsilon
- Distribuzione delle tensioni sulla parte della sezione trasversale
La classe della parte della sezione trasversale con valore più sfavorevole determina la classe dell'intera sezione trasversale. Per sezioni a I e a H, solitamente è l'anima l'elemento determinante.

La distribuzione delle tensioni viene determinata dal parametro alpha (plastica, classe 1 e 2) o psi (elastica, classe 3). In questo caso, alpha rappresenta la lunghezza in compressione della parte della sezione trasversale mentre psi il rapporto delle tensioni di bordo.

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Nota:
- Le tensioni esistenti sono sempre calcolate sopra o sotto la tensione di snervamento.
- Le tensioni di compressione sono sempre positive, quelle di trazione sempre negative.

Nel caso di flessione monoassiale in una sezione trasversale doppiamente simmetrica, la determinazione di alpha e psi è banale. La considerazione di un ulteriore sforzo normale richiede invece maggiori considerazioni. È interessante chiedersi fino a che punto possiamo applicare lo sforzo normale? Ci sono due approcci ed entrambi sono implementati in RF-/STEEL EC3.

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La seconda opzione "Incrementa NEd e MEd uniformemente" è selezionata come impostazione predefinita in RF-/STEEL EC3. Per una distribuzione di tensioni elastiche, le tensioni esistenti sono incrementate dal rapporto tra la tensione di snervamento e la massima compressione. Il parametro psi risulta dalla relazione tra la tensione di compressione e di trazione. Se la distribuzione delle tensioni è plastica, il momento e la forza assiale vengono incrementati fino a quando una della condizioni di interazione specificate in [1] viene soddisfatta, raggiungendo lo stato limite plastico. Vedere spiegazione in [2], pagina 13.

RF-/STEEL EC3 usa la condizione di interazione secondo la formula 6.2 perché è più facilmente tracciabile e valida per tutti i tipi di sezione trasversale. Il grafico seguente mostra un esempio di IPE 360, S 235, con le seguenti forze interne e resistenze plastiche:
- My,Ed = 125.0 kNm NEd = 300.0 kN
- My,Rd = 239.5 kNm NRd = 1709.0 kN

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L'estrapolazione delle tensioni esistenti porta alle seguenti forze interne limite:
- MN,y,Rd = 179.2 kNm NMy,Rd = 430.1 kN

Sulla base della forza assiale limite, le dimensioni del blocco delle tensioni può essere ora determinato e applicato alla sezione trasversale. Considerando i blocchi di tensione rimanenti del momento flettente, è possibile determinare la lunghezza della tensione di compressione nella parte della sezione trasversale e quindi il parametro alpha.

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La prima opzione "NEd fisso, incrementa MEd per raggiungere fyd" può essere facilmente spiegata su una distribuzione plastica delle tensioni. La forza assiale non viene estrapolata ma applicata alla dimensione agente. Ciò comporta che l'area in compressione e alpha sono generalmente minori quando si usa questa opzione.

La determinazione dei valori limite di c/t può essere trovata in [1], Tabella 5.2.

Bibliografia

[1] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[2] SEMI-COMP+: Berechnungsrichtlinie für die Querschnitts- und Stabbemessung nach Eurocode 3 mit Schwerpunkt auf semi-kompakten Querschnitten. (2011). Graz: TU Graz - Institut für Stahlbau.

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