La EN 1993-1-1 [1] definisce le seguenti quattro classi di sezioni trasversali (mostrate anche nell'immagine 1):
- Classe 1: sezioni trasversali che possono formare una cerniera plastica con la capacità di rotazione necessaria per l'analisi plastica senza riduzione della resistenza
- Classe 2: sezioni trasversali che possono sviluppare una resistenza a momento plastico, ma hanno una capacità di rotazione limitata a causa dell'instabilità locale
- Classe 3: sezioni trasversali in cui la tensione calcolata nella fibra di compressione estrema dell'asta può raggiungere la sua resistenza di prova, ma l'instabilità locale è suscettibile di impedire lo sviluppo del momento resistente plastico completo
- Le sezioni trasversali di classe 4 sono quelle in cui si verificherà un instabilità locale prima del raggiungimento della resistenza allo snervamento in una o più parti della sezione trasversale
La classificazione viene eseguita separatamente per tutte le parti della sezione trasversale confrontando i rapporti larghezza-spessore forniti con i valori limite per ciascuna classe come indicato dalla norma. Pertanto, la classe di ciascuna parte della sezione trasversale è definita e quella con il valore meno favorevole governa per l'intera sezione trasversale. I valori limite dipendono da:
- Condizione del vincolo esterno delle parti della sezione trasversale (su uno o entrambi i lati)
- Resistenza allo snervamento dell'acciaio utilizzato sotto forma di coefficiente ε
- Curva di tensione nelle parti della sezione trasversale
- Grandezza della resistenza a compressione
L'Eurocodice 3 fornisce tabelle in base alle quali è possibile calcolare i rapporti larghezza-spessore massimi per le parti della sezione trasversale e confrontarli con i valori limite. Ad esempio, i rapporti larghezza-spessore massimi per classificare una parte interna compressa come classe 3 sono determinati dai fattori mostrati nell'immagine 2.
Il valore limite per le parti interne soggette esclusivamente a compressione o flessione è determinato dal coefficiente ε, che è correlato al carico di snervamento dell'acciaio. Per le parti soggette sia a flessione che a compressione, invece, la distribuzione delle tensioni è rilevata dal parametro α (plastica, Classi 1 e 2) o ψ (elastico, Classe 3).
Il primo rappresenta la lunghezza percentuale della tensione di compressione nella parte della sezione trasversale, mentre il secondo rappresenta il rapporto tra le tensioni al contorno (Figura 3). Pertanto, oltre al coefficiente ε, il valore limite dei rapporti larghezza-spessore per le parti soggette a flessione e compressione coinvolge il parametro α per le classi 1 e 2 e il parametro ψ per la classe 3.
Classificazione delle sezioni in RFEM 6
L'add-on Steel Design offerto in RFEM 6 per la progettazione di strutture in acciaio esegue una classificazione dettagliata delle sezioni trasversali su ciascuna posizione di progetto prima dell'esecuzione della progettazione. La classificazione della sezione trasversale per ciascun tipo di verifica di progetto è disponibile nei dettagli della verifica di progetto associata.
Ciò è dimostrato per la trave mostrata nell'immagine 4 (IPE 300, acciaio S355), per la quale è stata calcolata l'add-on Steel Design e sono già disponibili i risultati per ciascun tipo di progetto. Se, ad esempio, si visualizzano i dettagli della verifica di progetto, è possibile notare che anche la classificazione della sezione trasversale è fornita in dettaglio (Figura 5).
Come già spiegato, la classificazione viene eseguita separatamente per tutte le parti della sezione trasversale (denominate sottopannelli in RFEM 6; cinque, in questo caso). Quindi, diverse classi di sezioni trasversali possono essere assegnate a ciascun sottopannello, ma quella con il valore meno favorevole regola per l'intera sezione trasversale. In questo modo, la sezione trasversale di interesse è classificata come classe 4 per la prova di sezione secondo 6.2.4, che è la classe della sezione trasversale del sottoquadro numero 3.
Poiché il sottopannello nr. 3 è supportato su entrambi i lati ed è soggetto a compressione, la sua classificazione è fatta secondo la Tabella 5.2 dall'Eurocodice 3 [1]. Il carico di snervamento dell'acciaio è 355 N/mm2 e quindi il valore del coefficiente ε è 0,814 (Figura 5). Sulla base di questo fattore, i valori limite dei rapporti larghezza-spessore per le classi 1, 2 e 3 sono calcolati (λ1, λ2, e λ3, rispettivamente) secondo la tabella di cui sopra. Successivamente, il rapporto c/t viene calcolato sulla base della lunghezza (c) e dello spessore (t) della parte della sezione e viene confrontato con i valori limite per le classi di sezioni trasversali. Per questo sottopannello, il rapporto c/t fornito è maggiore di quello calcolato per la classe di sezione 3 e quindi la classe 4 è assegnata al sottopannello.
Dato che gli altri sottopannelli sono classificati come classe 1, questo è il sottopannello (ad esempio, sottopannello nr. 3) con il valore meno favorevole che governa per l'intera sezione trasversale. Per questo motivo, la sezione trasversale di interesse è classificata come classe 4 per la prova di sezione secondo 6.2.4.
Per comprendere meglio la classificazione delle sezioni trasversali, è possibile visualizzare i singoli sottopannelli della sezione trasversale nella scheda Sottopannelli della finestra Informazioni sulla sezione (Figura 6).
Osservazioni finali
La classificazione della sezione trasversale in RFEM 6 per la progettazione di aste in acciaio è effettuata secondo le disposizioni dell'Eurocodice 3 [1]. La classificazione viene eseguita separatamente per tutte le parti della sezione trasversale confrontando i rapporti larghezza-spessore forniti con i valori limite per ciascuna classe come indicato dalla norma.
I valori limite dipendono dalle condizioni del vincolo esterno delle parti trasversali, dalla resistenza allo snervamento dell'acciaio, dalla curva di tensione nelle parti trasversali e dall'entità della resistenza a compressione. Una volta calcolato, il rapporto larghezza-spessore viene confrontato con questi e viene definita la classe di ciascuna parte della sezione trasversale. Infine, la classe meno favorevole ottenuta per i singoli sottopannelli è assegnata all'intera sezione trasversale.
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