Analisi dei telai in acciaio-cavi nelle coperture di grandi luci

L'oggetto di questa tesi di laurea magistrale è l'analisi statica multi-criteriale e l'ottimizzazione numerica di una copertura a grande luce in acciaio e stralli per capannoni.

Struttura in acciaio e cavi

Nella parte di studio, è stata proposta una classificazione e categorizzazione originale dei sistemi analizzati. Ciò ha permesso di sistematizzare le conoscenze e di spostare con precisione il fulcro dai classici sistemi Beam String Structure (BSS) agli specifici e avanzati sistemi CAS (Cable Arch Structure), che sono diventati l'oggetto principale delle analisi successive. Come punto di riferimento diretto e ispirazione architettonico-strutturale, è stata adottata la struttura di copertura dei binari della stazione Lehrter Bahnhof di Berlino.

Nella parte progettuale, utilizzando l'ambiente di progettazione parametrica (Rhino/Grasshopper), è stato implementato un algoritmo di Form-Finding basato sul metodo della rilassazione dinamica. Ciò ha permesso la modellazione ottimale della geometria iniziale della trave arcuata di copertura in stretta correlazione con l'andamento della curva delle pressioni derivante dalle Combinazioni di carico, minimizzando così i momenti flettenti e riconducendo lo stato tensionale predominante a pura Compressione.

L'analisi strutturale principale del sistema CAS è stata condotta nell'ambiente software Dlubal RFEM 6. A causa della presenza di elementi tesi snelli, i calcoli statici del telaio principale sono stati eseguiti mediante Analisi geometrica-non lineare del 3° ordine (teoria dei grandi spostamenti). Per valutare il comportamento del sistema, la classica verifica di stabilità della trave arcuata è stata ampliata con un'Analisi di instabilità lineare (LBA) e un'analisi avanzata dell'ingobbamento della sezione (7° grado di libertà). Ciò ha permesso una riproduzione precisa del reale comportamento spaziale flesso-torsionale della trave arcuata analizzata. I risultati ottenuti sono stati utilizzati per eseguire un dimensionamento preliminare degli elementi strutturali, inteso come fase preliminare e base per la procedura progettuale vera e propria, completa. I diagrammi di interazione isolati delle forze interne e l'analisi delle forze nel tendon principale hanno permesso di valutare le riserve della sezione e di indicare le aree per ulteriori analisi. Le conclusioni finali formulate rappresentano una sintesi critica di questa fase preliminare di dimensionamento e definiscono le linee guida per i metodi di dimensionamento finali dei sistemi CAS. La tesi dimostra che l'integrazione del Form-Finding parametrico con procedure non lineari agli elementi finiti costituisce uno strumento altamente efficace nella fase concettuale e progettuale iniziale delle moderne strutture a grande luce.