Nodo Trave-Pilastro nelle costruzioni di acciaio

[Betoniera]

Ciao a tutti
Ho notato qualche difficoltà nei progettisti di acciaio per progettare un nodo adeguato Trave-Pilastro che abbia le seguenti caratteristiche:
- deve consentire la prosecuzione del pilastro,
- deve essere robusto perchè i momenti di incastro sono, in genere elevati,
- deve consentire l'eventuale montaggio e smontaggio della trave dal lato, in modo da consentire eventuali modifiche o variazioni indipendentemente dalla restante parte della struttura che, magari è già stata montata.
Penso di fare cosa gradita rappresentando qui un nodo tipico Trave-pilastro (di fronte e di lato) che non ha mai dato problemi e che ha i seguenti vantaggi:
- I bulloni della trave destra sono accessibili comodamente dallo spazio tra trave e piastre di circa 60 mm.
- I rinforzi ai bordi della trave destra e della trave sinistra sono identici.
Ciao, alla prossima.

 

[Mattymecc]

Ciao betoniera, ci sarebbero molte cose di cui parlare sui nodi...
Intanto ti porgo una domanda: questa tipologia di nodo si può considerare rigida? Oppure semi-rigida, andando incontro a notevoli difficoltà di calcolo?

 

[Betoniera]

Non so cosa si intenda per nodo rigido o semirigido. Io cambierei la definizione in Nodo Robusto con capacita di trasmettere momento flettente e nodo debole che trasmette solo taglio.
Approfitto per mostrare un nodo "debole" Trave-Trave con scarsa capacità di trasmettere momento flettente.
Va bene per le travette secondarie tra trave e trave. Ha il vantaggio di
- estrema semplicità (rispetto ad esempio al collegamento a squadretta).
- facilità di montaggio.
- è più robusto del collegamento con squadrette a L perchè collega le due ali.
Questo nodo non trasmette praticamente momento flettente perchè:
- la tolleranza delle forature dei bulloni consente una certa capacità di rotazione del bordo travetta,
- anche in caso di saldatura, la scarsa inerzia torsionale della trave portante (ad H) non consente di consideraro l'unione come un incastro rigidio.
Ciao.

 

[pisanel]

semplificando

 

[Mattymecc]

Con "rigidezza" di un nodo intendo la sua capacità di opporsi a rotazioni relative fra le aste che collega. Come mostra il grafico di Pisanel. L'eurocodice li distingue in giunti flessibili (assimilabili a cerniere, con rigidezza flessionale nulla), semi-rigidi (dei quali si deve considerare l'effettiva curva momento-rotazione) e rigidi (incastri).

 

[Vincenzo]

Riguardo l'immagine di Betoniera sul nodo trave-pilastro.

L'elemento intermedio di connessione tra il pilastro e la trave di destra, se non ho capito male, è saldato verticalmente all'anima del pilastro nonchè alle ali sopra e sotto orizzontalmente.

Se questo è corretto mi sembra che le ali partecipino alla connessione in maniera puntuale e quindi con "stress" maggiore.

Saldando, invece, la piastra alle ali si distribuisce in maniera più diffusa la sollecitazione e quindi si ha uno stress minore.
Però così si perde la comodità di montaggio non indifferente dello spazio tra piastra e ali del pilastro.

 

[Betoniera]

Non sono entrato nel dettaglio ma, ritengo, che la concentrazione degli sforzi di momento flettente nelle piastre superiori e inferiori dipenda anche dallo spessore delle piastre verticali che non devono essere esili.
Il caso disegnato sopra prevede una trave HEA 360 su pilastro HEB 300. Le piastre verticali accostate sono di mm 300*700*20.
Ora immagina le due piastre accostate che fanno uno spessore di mm 20+20 = 40 mm. Non ci sono dubbi sulla rigidezza del nodo.
D'altro canto si tratta di un soppalco industriale con campate di oltre 9 m.
In ogni modo il post ha lo scopo di fornire un metodo di unione che non dia problemi, ad esempio, per fare un soppalco su 2 livelli.
Il metodo di appoggiare la trave sul pilastro, a mio avviso, è il meno conveniente.
Ciao.

 

[Betoniera]

Dimenticavo di dire che, se si volesse vedere la effettiva distribuzione delle tensioni nel nodo e, quindi, l'effettiva concentrazione degli sforzi nell'ala, è possibile farla modellando il nodo con Ansys ed applicando le relative azioni.
La modellazione meccanica fatta con elementi di volume, consente di vedere dettagli altrimenti non evidenziati dai nostri metodi di verifica.
La modellazione meccanica segue principi e teorie diverse da quelli che utilizziamo noi (Von Mises e non De Saint Venant)
Sotto mostro i risultati di un nodo studiato con Ansys.
Se interessa ne parleremo con post dedicati.
Ciao

 

[Jagermeister]

Dimenticavo di dire che, se si volesse vedere la effettiva distribuzione delle tensioni nel nodo e, quindi, l'effettiva concentrazione degli sforzi nell'ala, è possibile farla modellando il nodo con Ansys ed applicando le relative azioni.
La modellazione meccanica fatta con elementi di volume, consente di vedere dettagli altrimenti non evidenziati dai nostri metodi di verifica.
La modellazione meccanica segue principi e teorie diverse da quelli che utilizziamo noi (Von Mises e non De Saint Venant)
Sotto mostro i risultati di un nodo studiato con Ansys.
Se interessa ne parleremo con post dedicati.
Ciao
Visualizza allegato 219

Non so come sia stato modellato il nodo, ma di sicuro farlo non deve essere stato una passeggiata. Con modellazioni del genere i problemi di contatto non sono assolutamente trascurabili, senza dimenticare che i bulloni stessi e la loro modellazione non è affatto scontata (di solito si modellano beam equivalenti, per evitare tutti i casini relativi alla filettatura e compagnia bella...).

Se però il nodo fosse preminentemente compresso, forse si può semplificare molto. A vedere le tensioni infatti sembra piuttosto simmetrica la distribuzione. Puoi confermare?

 

[otavresir]

Ciao a tutti
Ho notato qualche difficoltà nei progettisti di acciaio per progettare un nodo adeguato Trave-Pilastro che abbia le seguenti caratteristiche:
- deve consentire la prosecuzione del pilastro,
- deve essere robusto perchè i momenti di incastro sono, in genere elevati,
- deve consentire l'eventuale montaggio e smontaggio della trave dal lato, in modo da consentire eventuali modifiche o variazioni indipendentemente dalla restante parte della struttura che, magari è già stata montata.
Penso di fare cosa gradita rappresentando qui un nodo tipico Trave-pilastro (di fronte e di lato) che non ha mai dato problemi e che ha i seguenti vantaggi:
- I bulloni della trave destra sono accessibili comodamente dallo spazio tra trave e piastre di circa 60 mm.
- I rinforzi ai bordi della trave destra e della trave sinistra sono identici.
Ciao, alla prossima.
Visualizza allegato 214

Salve, mi interesserebbe sapere il tipo delle saldature e la sequenza di montaggio del tronchetto a cui si collega la trave di destra.
Grazie

 

[Betoniera]

Ciao otavresir
Le piastre che vedi a sinistra sono saldate al pilastro con saldature d'angolo e sporgono dal pilastro
La trave viene affiancata e imbullonata.
La piastra a cui si imbullona la trave sporge dal pilastro di circa 60 mm, per cui i bulloni sono accessibili dal lato.
Ciao.

 

[otavresir]

Ciao Betoniera, scusa se insisto...
La sequenza del montaggio dell'intero "tronchetto" è:
saldare piastra orizzontale di sotto
saldare piastra verticale perpendicolare all'anima del pilastro
saldare piastra verticale parallela all'anima del pilastro
saldare piastra orizzontale di sopra?
Volendo preassemblare l'intero tronchetto i 6 cm sono sufficienti a saldare il piatto verticale perpendicolare all'anima del pilastro?
Ciao.

 

[Betoniera]

Ciao otavresir
Ovviamente il pilastro e la trave vendono assemblati in officina.
Non ho mai avuto osservazioni o indicazioni di difficoltà nella realizzazione.
Penso che, lasciando la piastre verticali per ultimo, non si ha alcuna difficoltà a saldare le piastre interne.
In ogni modo, se ci sono dei dubbi, si può sempre sentire l'officina che li realizza per capire se ci sono difficoltà.
Nel qual caso si studia un eventuale nodo diverso.
In questo caso ho utilizzato molto spesso quel nodo e non ho mai avuto problemi, quindi vai tranquillo.
Ciao.

 

[pisanel]

ho trovato questo doc che può interessare

https://people.fsv.cvut.cz/~wald/CESTRUCO/CESTRUCO_Engl_2003.pdf

 

[pisanel]

in tema con il post precedente