Generale
Il modulo aggiuntivo RF-/CONCRETE Columns progetta elementi compressi in cemento armato con il metodo della curvatura nominale come descritto nell'Eurocodice 2, paragrafo 5.8.8. Altre normative descrivono questo metodo come metodo della colonna modello. Un articolo precedente descrive in dettaglio la determinazione delle eccentricità del carico che si devono applicare quando si utilizza il metodo della curvatura nominale. Per questo motivo, la determinazione delle singole eccentricità non sarà descritta in dettaglio in questo articolo.
Progetto separato in direzione dell'asse principale senza considerare l'interazione del momento biassiale
Secondo 5.8.9 (2), EN 1992-1-1 [1], è consentito progettare una colonna con eccentricità del carico biassiale separatamente in entrambe le direzioni dell'asse principale senza considerare l'interazione del momento, se si rispettano i limiti delle equazioni 5.38a e 5.38b [1]. Le equazioni sono descritte nell'articolo collegato sopra. Questi limiti e l'approccio alla progettazione si basano sul fatto che una delle due eccentricità di carico rappresenta il valore dominante e la seconda rappresenta il valore subordinato. Quando si progetta nelle direzioni separate dell'asse principale, l'eccentricità aggiuntiva dall'imperfezione deve essere considerata solo nella direzione dominante, il che significa nella direzione determinante. La figura 01 mostra quali aree non devono essere considerate per la flessione biassiale. Se la forza assiale eccentrica si trova nelle aree ombreggiate, è possibile progettare la colonna separatamente in entrambe le direzioni principali. Si noti che le eccentricità di carico devono essere considerate secondo l'analisi del secondo ordine nelle rispettive direzioni dell'asse principale. Questo è anche mostrato nella figura 01. I punti A e B nella figura 01 rappresentano due esempi di una possibile posizione di carico in cui l'influenza dell'eccentricità secondo l'analisi del secondo ordine ha effetti diversi. Senza considerare l'analisi del secondo ordine (e2), entrambi i punti si trovano in aree ombreggiate e ammissibili dove la verifica a flessione biassiale può essere trascurata. Quando si considera l'eccentricità secondo l'analisi del secondo ordine, l'eccentricità del carico biassiale è ridotta per il punto A, mentre per la posizione del carico B, la flessione biassiale viene aumentata e il carico viene spostato fuori dal campo consentito.
Progetto separato in direzione dell'asse principale tenendo in considerazione l'interazione del momento biassiale
Se le condizioni dell'equazione 5.38a e dell'equazione 5.38b [1] non sono soddisfatte, i prerequisiti per il progetto separato nella direzione dell'asse principale senza considerare l'interazione del momento biassiale secondo 5.8.9 (2) non saranno soddisfatti. La sezione (4) del Capitolo 5.8.9 [1] utilizza l'equazione 5.39 per descrivere un approccio semplificato che può essere utilizzato per considerare l'interazione del momento biassiale con la verifica precedente delle singole direzioni dell'asse principale.
La seguente equazione 5.39 [1] tiene conto dell'interazione del momento in modo semplificato.
dove
MEd,z/y = momento di progetto attorno all'asse corrispondente, compresi i momenti nominali del secondo ordine
MRd,z/y = resistenza a flessione attorno all'asse corrispondente
a = 2 per sezioni trasversali ed ellittiche, secondo la figura 02 per le sezioni trasversali rettangolari
La figura 02 mostra l'esponente a in funzione del rapporto NEd/N Rd. NRd è il valore di progetto della resistenza assiale centrica e può essere determinata con NRd = Ac ⋅ fcd + As + fyd. Ac rappresenta l'area della sezione trasversale lorda, As l'area dell'armatura longitudinale, e fcd e fyd le resistenze di progetto dei materiali utilizzati.
Quando si utilizza l'equazione 5.39 [1], si noti che le due resistenze a flessione MRdy e MRdz devono essere prese dai diagrammi di interazione di progetto per le due direzioni principali quando si ha una forza assiale costante (vedere figura 03).
La figura 03 mostra un quadrante di un diagramma di interazione tridimensionale My-Mz-N. L'equazione 5.39 si basa sulla semplificazione di una sezione orizzontale a NEd utilizzando il diagramma di interazione 3D e generando un diagramma di interazione My-Mz dei momenti semplificato con l'esponente a. Nella figura 03, il diagramma di interazione dei momenti My-Mz per la forza assiale NEd (sezione orizzontale) è mostrato ombreggiato in rosso. Anche il diagramma di interazione semplificato secondo l'equazione 5.39 è ombreggiato in rosso per il confronto. La figura 04 mostra, a seconda dell'esponente a, la distribuzione dell'interazione del momento applicata nell'Equazione 5.39 [1].
Il vantaggio di questo approccio semplificato secondo l'equazione 5.39 [1] è che gli elementi compressi con eccentricità biassiale possono anche essere progettati rapidamente e facilmente per mezzo dei noti diagrammi di interazione di M-N per flessione uniassiale con forza assiale.
Progetto esatto della sezione trasversale con eccentricità del carico biassiale
Un progetto preciso di una sezione trasversale con forza assiale e flessione biassiale richiede un calcolo iterativo delle deformazioni della sezione trasversale. Il calcolo delle deformazioni della sezione trasversale è possibile solo con uno strumento di calcolo. Il progetto allo stato limite ultimo è soddisfatto se il carico è all'interno del diagramma di interazione Mres-N (zona grigia ombreggiata in figura 03) o nel diagramma del momento Mz-My determinato esattamente (area in rosso ombreggiata in figura 03). Determinando con precisione le curve limite, è possibile generare capacità di carico aggiuntive per il progetto.
Sommario
Per un'eccentricità con carico biassiale, la norma consente diverse varianti di progetto a seconda della posizione del carico. Rispettando le condizioni al contorno delle equazioni 5.38a e 5.38b [1], l'interazione del momento biassiale può essere trascurata e il progetto può essere eseguito nelle direzioni dell'asse principale. Se si superano i limiti sopra menzionati, l'interazione del momento deve essere considerata nel progetto. Ciò è possibile in modo semplificato con la formula dell'interazione secondo l'equazione 5.39 [1] o mediante un'analisi accurata della sezione trasversale biassiale. Tutti gli approcci progettuali descritti sono possibili con il modulo aggiuntivo RF-/CONCRETE Columns.
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