Rinforzo a flessione di travi in acciaio esistenti

[Ale321]

Ciao,
dovrei rinforzare a flessione alcune travi in acciaio esistenti.
Inizialmente pensavo di infittire il numero delle travi in modo da ridurre il carico portato, ma cosi facendo andrei ad appesantire la struttura.
Sulle travi in ferro posso utilizzare le fibre di carbonio?

Quali altre soluzioni potrei adottare?

Grazie

 

[Betoniera]

Ciao Ale321
Occorre qualche indicazione in più sulla struttura.
Se il profilo lo consente si può saldare un profilo UPN di schiena sui lati del profilo.
Sotto vedi un rinforzo che ho fatto per una trave di sostegno di un soppalco industriale.
Ciao

 

[el ingeniero]

Una trave ortogonale in mezzeria è fattibile? Altrimenti come dice Betoniera rinforzi con profili saldati (in alcuni casi se la situazione non è grave è sufficiente anche un solo UPN saldato di schiena alle ali inferiori)

 

[Ale321]

Ortogonalmente non riesco a mettere nulla. Appena arrivo in ufficio vi mando uno schizzo... x il momento grazie ragazzi

 

[Ale321]

Le travi sono delle IPE 120 (zona spogliatoi) che risultano non verificate a Resistenza, stabilita' e deformazione

 

[Ale321]

Saldando un profilo (quale?) su tutte le IPE dovrei soddisfare la verifica a resistenza e deformabilita'.
Inserendo dei collegamenti trasversali tra le IPE (dei ritegni torsionali) tipo scatolati dovrei soddisfare la verifica a stabilita' .
E' corretto?

Grazie

 

[LuckyStarr75]

Saldando un profilo (quale?) su tutte le IPE dovrei soddisfare la verifica a resistenza e deformabilita'.
Inserendo dei collegamenti trasversali tra le IPE (dei ritegni torsionali) tipo scatolati dovrei soddisfare la verifica a stabilita' .
E' corretto?

Grazie

qualsiasi cosa appiccicata sente solo il delta di carico rispetto allo stato iniziale. Corri il rischio di fare un intervento-fuffa se non focalizzi questo concetto nel tuo intervento.

 

[Ale321]

qualsiasi cosa appiccicata sente solo il delta di carico rispetto allo stato iniziale. Corri il rischio di fare un intervento-fuffa se non focalizzi questo concetto nel tuo intervento.

Non ho mai fatto interventi analoghi, ma avevo lo stesso dubbio.

Affinché' funzioni il tutto non occorrerebbe "sollevare la struttura", puntellarla, saldare l'elemento di rinforzo, curare gli appoggi (come?) e poi rimuovere i puntelli?
Forse così potrebbe funzionare... E' corretto?

Inoltre le fibre di carbonio possono essere applicate anche alle putrelle in ferro?

Grazie

 

[el ingeniero]

Sulle fibre di carbonio non so risponderti perchè non mi è mai capitato. In merito all'esito degli interventi ovvio bisgnerebbe capire come è messa la struttura, se le travi fossero gia plasticizzate non mi sognerei mai di fare un "rinforzo" di questo tipo, ma dal post presumo si dovrà intervenire per migliorare sismicamente la struttura o staticamente con i carichi da nuove NTC.... se ho ipotizzato bene allora una saldatura di una trave di rinforzo per quanto riguarda la resistenza la migliora sicuramente, per quanto riguarda la stabilità idem, per quanto riguarda la deformabilità, ovviamente se le travi sono inflesse in campo elastico occorre puntellare "in forza" e scaricare il più possibile le travi

 

[paolo.scarparo]

Il rinforzo flessionale sull'asse forte lo puoi ottenere
1) saldando profili all'intradosso/ai lati, come già hanno proposto
2) inserendo dei rompitratta se possibile
3) con fibre pultruse e resine, mi è capitato di rinforzare dei profili in acciaio in un ospedale di fine ottocento, è fattibile.

Tutte queste tre soluzioni però appunto entrano in funzione solo quando si supera l'attuale carico. Per renderle attive subito è necessario puntellare il solaio e dare una sorta di contromonta minima, eseguire gli interventi, mettere in forza il tutto, scaricare il solaio

4) cavi di post tensione. La soluzione che amo per acciaio e legno. Quello che in genere si fa con la postensione esterna sui ponti in cls, puoi farla anche qui (con cavi in acciaio normale e non trefoli armonici ma il concetto è lo stesso). Regolando il tiro dei cavi puoi fare entrare subito in funzione il rinforzo e per assurdo pure dare contromonta al solaio per recuperare eventuali frecce che si son manifestate negli anni


Tutto questo per il solo rinforzo flessione asse forte. Per l'instabilità flessotorsionale bisogna o aumentare la rigidezza inscatolando i profili, o inserendo dei ritegni torsionali appunto. La le travi in acciaio sopra hanno una lamiera grecata con getto e connettori?

Altri parametri da considerarsi sono, ovviamente,
Costi
velocità di esecuzione e interdizione del solaio durante il cantiere
Facilità di Realizzazione da parte dell'impresa
Durabilità e test dello scemo (le fibre son parecchio delicate sia per posa che per manutenzione e durabilità, un cavo viva dio si spera non lo si tranci così facilmente, un profilo saldato sotto, è difficile andarlo a togliere o lesionare completamente per sbaglio). Quindi bisogna bilanciare costi, realizzabilità, spazi a disposizione e tutto quello che alla fine si fa in ogni progetto

 

[Betoniera]

Ad occhio il profilo IPE 120 dovrebbe essere lungo più di 4 m.
Se è così ci potrebbe essere un problema di instabilità flesso-torsionale.
C'è una limitazione del rapporto L/i < 200 per travi primarie e L/i < 250 per travi secondarie, indipendentemente dal carico.
Essendo il raggio giratore di inerzia dell'IPE 120 iy=1,45, la lunghezza massima del profilo è 1,45*250 = 362 cm.
Occorre comunque un rompitratta per dimezzare la luce.
Si potrebbe allora installare una robusta trave rompitratta in ogni campata e sostenerla trasversalmente con travi altrettanto robuste appese alla orditura di travi rettangolari.
Ovviamente sono indicazioni di cui verificare la fattibilità (non c'è la sezione).
L'idea di rivestire le travi con fibra di carbonio, penso, non sia fattibile.
Ciao.

 

[Ale321]

... il problema e' che non posso inserire travi ortogonali di sostegno alle IPE.
Sopra alle IPE 120 vi e' una lamiera grecata con getto di cls che impedisce l'instabilità flesso torsionale giusto?

 

[Betoniera]

Prova a studiare questa soluzione (UPN 100 saldata sotto).
Ciao.

 

[Ale321]

Grazie

 

[Ale321]

la post tensione con cavi e' sicuramente un ottima soluzione ma non sarei in grado di trattarla ... anche se non e' che sulle altre soluzioni proposte sia molto piu' preparato

Indicativamente penso di procedere così ....
Cosa ne pensate?

 

[Betoniera]

Piccola precisazione.
Se metti il rinforzo UPN100, il raggio giratore iy del profilo composto non è più 1,45, ma almeno 3,91 cm (iy del solo UPN100).
Quindi la lunghezza ammissibile per travi secondarie è 250*3,91=977 cm maggiore dei 400 cm (stimata) del profilo IPE120
Non occorre, quindi, alcun rompitratta (colore ciano) parchè il profilo è stabile.
Ciao.

 

[Ale321]

grazie betoniera.
Con il mio programma di calcolo non si riesce a verificare travi assemblate (IPE+UPN) quindi provo a verificarle manualmente

Domanda:
Essendo tutta la struttura metallica imbullonata e realizzata nel 1985, vorrei prevedere una verifica totale della serratura dei bulloni.
Che serraggio dovrei considerare? Che prescrizioni dovrei dare?

Grazie

 

[Betoniera]

Vista la fatica che mi è costata mostro il programma Inerzia della sezione calcolata per punti presi da una polilinea.
Nel tuo programma basta che inserisci manualmente le caratteristiche geometriche della sezione ed esegui la verifica.
in alternativa fai un calcolo manuale. Prudenzialmente utilizza i moduli di resistenza elastici e non plastici.
Ciao.


Caratteristiche geometriche della sezione
Tipo di sezione Per punti
Titolo Sezione

Materiale Acciaio S 235 (Fe 360)
Peso specifico psm = kg/m3 7860
Modulo elastico E = kg/cm2 2060000
Area sezione As = cm2 27,49
Peso p = kg/m 21,61
Ascissa baricentro xg = cm 4,99
Ordinata baricentro yg = cm 7,22
- Analisi elastica
Inerzia baricentro asse X Jx = cm4 746,51
Modulo resistenza minimo X Wxmin = cm3 76,39 punto 19
Inerzia baricentro asse Y Jy = cm4 237,5
Modulo resistenza minimo Y Wymin = cm3 47,49 punto 10
Inerzia polare Jp = cm4 984,02
Modulo resistenza minimo polare Wpmin = cm3 95,64 punto 20
Raggio giratore inerzia X (Jx/A)^0,5 ix = cm 5,21
Raggio giratore inerzia Y (Jy/A)^0,5 iy = cm 2,93
- Analisi plastica
Ascissa metà area sezione xc = cm 4,99
Ordinata metà area sezione yc = cm 4,99
Modulo di resistenza plastico x Wplx = cm3 102,81
Modulo di resistenza plastico y Wply = cm3 64,09
Punti della sezione
Punto X(cm) Y(cm) Wx(cm3) Wy(cm3) Wp(cm3)
1 0 0 103,27 47,5 111,96
2 0,2 0 103,27 49,48 113,41
3 0,68 0,43 109,8 54,98 122,16
4 0,93 3,53 201,84 58,36 178,94
5 1,85 4,4 263,92 75,41 232,46
6 8,14 4,4 263,92 75,62 232,81
7 9,06 3,53 201,84 58,48 179,15
8 9,31 0,43 109,8 55,09 122,24
9 9,8 0 103,27 49,47 113,4
10 10 0 103,27 47,49 111,95
11 10 5 334,98 47,49 179,73
12 8,18 5 334,98 74,67 253,37
13 8,18 5,63 467,01 74,67 276,43
14 5,92 5,63 467,01 257,97 533,44
15 5,21 6,32 821,71 1127 1055
16 5,21 15,67 88,43 1127 116,53
17 5,92 16,37 81,66 257,97 107,1
18 8,18 16,37 81,66 74,67 101,66
19 8,18 17 76,39 74,67 95,75
20 1,78 17 76,39 73,77 95,64
21 1,78 16,37 81,66 73,77 101,53
22 4,07 16,37 81,66 255,56 107,09
23 4,78 15,67 88,43 1082 116,53
24 4,78 6,32 821,71 1082 1052
25 4,07 5,63 467,01 255,56 532,19
26 1,78 5,63 467,01 73,77 273,77
27 1,78 5 334,98 73,77 251,32
28 0 5 334,98 47,5 179,77

 

[Ale321]

così facendo il programma riporta soltanto le tensioni raggiunte dalla sezione composta a seguito delle sollecitazioni caricate.

Sai dirmi qualcosa sulla verifica del serraggio dei bulloni? Dopo quasi 40 anni ha senso farla?

 

[Betoniera]

Sai dirmi qualcosa sulla verifica del serraggio dei bulloni?
In tutta sincerità l'ho sempre trascurata, nè mai ho avuto problemi o richieste in questo senso.
In ogni modo è indicata nella UNI 1090-2. Le indicazioni le puoi scaricare nel file allegato.
La UNI 10011, non più in vigore, riportava una tabella molto più semplice.
Ciao.