MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Capitolo 2

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

2.1 Vincoli costruttivi

La struttura in esame presenta numerosi vincoli costruttivi, che guidano il progettista verso soluzioni di già provata efficienza, lasciando poco spazio a nuove soluzioni. Se si analizza la struttura si evince immediatamente che le sue dimensioni sono in stretta relazione con gli elementi che è tenuta a sostenere.

Tali elementi sono:

¾ Pannelli per la trasmissione UHF;

¾ Pannelli per la trasmissione VHF;

¾ Pannelli per la trasmissione MF.

In misura minore la torre antenna è influenzata anche dalla presenza:

¾ Delle parabole;

¾ Del traliccio porta cavi;

¾ Delle scale di accesso alla struttura.

La torre antenna presenta antenne onmidirezionali per la trasmissione del

segnale UHF, VHF e MF, questo comporta la presenza di pannelli su tutti e

quattro i lati di cui si compone la struttura. Affinché il lobo di irradiazione

Capitolo 2 Modellazione della struttura

orizzontale sia il più possibile simile a un cerchio, in modo da avere su tutta la circonferenza la stessa qualità del segnale, bisogna che tali elementi stiano tra loro a distanze ben definite, funzione del tipo di pannello applicato e della frequenza del segnale che deve emettere. Esistono però dei piccoli margini nei quali il progettista può muoversi, dovuti al fatto che una maggiore dimensione della struttura di sostegno, può essere compensata da una riduzione delle dimensioni delle strutture di ancoraggio dei pannelli alla torre. La presenza delle parabole influenza la modellazione, perché porta il progettista ad effettuare incrementi di larghezza della sezione del traliccio al fine assicurarsi un miglior comportamento all’esercizio, cioè a parità di profili utilizzati minor deformabilità. Infine l’esistenza del traliccio porta cavi e delle scale interne di accesso alla struttura influenza la modellazione dei ripiani realizzati ai vari livelli della struttura, difatti affinché il traliccio porta cavi possa attraversare tali ripiani bisogna che questi presentino delle opportune aperture. Lo stesso problema si pone per le scale di accesso interno, in molti ripiani sono state create delle singolarità ( diversa distribuzione degli elementi al suo interno ), al fine di garantire gli spazzi necessari al passaggio della stessa. La figura 1 mostra la forma della struttura in esame, successivamente per ognuna delle parti di cui si compone verrà effettuata una breve analisi.

2.2 Torrino finale

La forma di tale elemento è condizionata da due fattori contrastanti, il primo

dalla presenza dei pannelli UHF, che devono avere una certa distanza relativa

fra di loro, al fine di garantire un diagramma di irradiazione il più possibile

simile ad un cerchio (fig.2). Il secondo dalla necessità di garantire al suo interno

l’inserimento di una scala a pioli senza guardiacorpo, per permettere ad un

tecnico di raggiungere i pannelli posti ai vari livelli al fine di effettuere

operazioni di manutenzione o sostituzione (fig.3). L’accesso ai pannelli è

comunque consentito anche dall’esterno, questo perché su tali elementi, si può

arrampicarsi. Difatti anche se dall’esterno si presentano privi di appigli, essi

hanno la possibilità di aprire a libro il rivestimento esterno tramite due cerniere

fornendo al loro interno appositi agganci (fig.4). Resta però più sicura l’accesso

5°

3°

6°

Secondo angolo di rastremazione Primo angolo di rastremazione

Torrino finale

Tronco iniziale rastemato Terzo ampliamento Tronco per sostegno pannelli MF

Secondo ampliamento Tronco per sostegno pannelli VHF

Primo ampliamento

Terzo angolo di rastremazione Traliccio porta cavi

Capitolo 2 Modellazione della struttura

per via interna. La dimensione media di un pannello per trasmissione UHF è di 50 cm, considerando un incremento per lato di 10 cm si arriva ad avere una sezione di base 60x60 cm, che considerando lo spessore degli elementi costituenti la struttura, la presenza dei cavi di trasmissione e degli ancoraggi dei pannelli rende piuttosto difficoltoso ma non impossibile l’accesso per via interna. Ulteriore aspetto da considerare è che essi sono realizzati a piè d’opera e presentano a differenza di tutto il resto della struttura collegamenti saldati invece che bullonati (fig.4). Dovuti al fatto che tali saldature possono essere eseguite in ambienti protetti e che le stesse garantiscono migliori comportamenti al fine di ridurre le deformazioni della struttura, considerando le ridotte dimensioni della sezione.

Fig. 2 - Diagramma di irradiazione orizzontale per antenna UHF.

Fig. 3 - Schema di applicazione della antenne UHF nella torre antenna in

esame, con presenza di scala di accesso interna.

Fig. 4 - Struttura del torrino finale con pannelli UHF aperti.

Secondo quanto precedentemente detto la sezione da conferire la torrino risulta di dimensioni fissate.

2.3 Tronco per sostegno pannelli VHF e MF

Per entrambi valgono le considerazioni precedentemente fatte, cioè la necessità di garantire il rispetto delle distanze relative fra i pannelli al fine di ottenere un diagramma di irradiazione il più possibile simile ad un cerchio per garantire un miglior funzionamento dell’antenna omnidirezionale (fig. 5 e 6) . Il rispetto di tali limitazioni non porta come nel caso precedente ad avere sezioni di base del traliccio di piccole dimensioni, e questo garantisce l’inserimento all’interno dei tronchi considerati della scala di accesso. Il lato di base della sezione del tronco cui sono applicati i pannelli VHF è di 116 cm (fig.7), invece per quello relativo al tronco cui applico i pannelli MF vale 190 cm (fig.8).

Fig. 5 - Diagramma di irradiazione orizzontale per antenna VHF.

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 6 - Diagramma di irradiazione orizzontale per antenna MF.

Fig. 7 - Schema della sezione di base della torre antenna in esame in presenza dei pannelli VHF, con vista della scala interna con guardiacorpo.

Fig. 8 - Schema della sezione di base della torre antenna in esame in presenza dei pannelli MF, con vista della scala interna con guardiacorpo.

L’accesso ai pannelli anche in questo caso viene garantito pure dall’esterno, ma

in modo più semplice rispetto al caso dei pannelli UHF, difatti la forma degli

elementi radianti e la loro sezione costituiscono un valido appiglio.

2.4 Note relative all’applicazione dei pannelli UHF, VHF e MF

Il segnale si trasmette secondo l’angolo di irradiazione del pannello, questo può far credere, che, essendo tutti i pannelli UHF, VHF e MF, posti su superfici verticali, più di metà del segnale vada all’infinito senza irradiare alcuna superficie con inutile spreco di potenza. Ciò non accade, perché grazie alla curvatura elettrica del dipolo, si riesce a inclinare il fascio di irradiazione impedendo che questo vada sprecato. Tale scelta è stata in passato molto seguita, per il fatto che realizzare strutture di sostegno per pannelli inclinati risulta più difficoltoso ed ingombrante ( quindi con un maggior carico vento ) rispetto a quelle per pannelli verticali.

2.5 Ampliamenti

Il primo ed il secondo ampliamento come si evince dalla figura 1, servono necessariamente per permettere il raccordo tra i vari tratti del traliccio di sezione vincolata e costante per le motivazioni precedentemente illustrate. Il terzo ampliamento ha invece lo scopo di determinare un aumento della sezione di base in un breve tratto, al fine di garantire un supporto meno deformabile alle parabole successivamente applicatevi. Tutti e tre gli ampliamenti, sono stati realizzati, in modo da collegare, senza bruschi cambiamenti di sezione, i vari tronchi del traliccio, assicurando quindi un buona distribuzione degli sforzi tra i vari elementi.

2.6 Tronco rastremato iniziale

La rastremazione effettuata ha lo scopo di conferire alla struttura un graduale

aumento di sezione di base per meglio rispondere all’incremento si

sollecitazione, crescente scendendo verso terra. Inoltre diminuisce anche il

valore delle deformazioni in gioco, parametro fondamentale per garantire un

buon funzionamento agli elementi radianti, sia pannelli che parabole. Il primo

angolo di rastremazione è di 3°, poi di 4.5° ed infine di 6°, tali valori sono stati

utilizzati perché, determinano un graduale incremento di carico, assieme ad un

incremento di sezione di base, che porta ad assegnare lo stesso tipo di profilo sui

montanti, lungo tutto lo sviluppo del tratto considerato. Tutto ciò è il frutto di

numerose esperienze dovute ad torri antenne precedentemente realizzate.

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 9 - Schema 3D del traliccio porta cavi all’interno della torre antenna.

2.7 Traliccio porta cavi

La sezione di tale traliccio è standardizzata, è di base quadrata e di lato 100 cm, lo scopo di tale elemento è di fare giungere a terra le linee di trasmissione dei vari elementi radianti, evitando che questi scendano lungo i montanti della struttura principale. Inoltre deve permettere l’inserimento al suo interno di una scala a pioli senza guardiacorpo ma apposito dispositivo anticatuta, perché l’assenza del guardiacorpo facilita le eventuali riparazioni e sostituzioni dei cavi di trasmissione (fig.9). Questo comporta come precedentemente detto dei vincoli sui ripiani della torre che devono garantire uno spazio sufficiente al suo passaggio.

2.8 Scale di accesso interne

Il compito di tale scale è permettere di raggiungere qualsiasi punto della struttura in esame, in sicurezza grazie all’utilizzo del guardiacorpo. Soltanto all’interno del torrino finale tale protezione non è più necessaria, visto che il torrino stesso costituisce un’efficace guardiacorpo. La presenza di tale elemento ha condizionato la realizzazione dei vari ripiani, generando in essi delle singolarità atte a garantire lo spazio necessario al suo passaggio. La figura 10 mostra lo sviluppo della scala per tutta l’altezza della scala.

2.9 Ripiani calpestabili

Questi ripiani hanno lo scopo di fornire un adeguato ritegno torsionale alla torre antenna, la loro distribuzione è stata condizionata da due fattori, il primo relativo alla realizzazione di tali elementi nelle zone di applicazione delle parabole per renderne più semplice l’installazione, la manutenzione e l’eventuale sostituzione. Il secondo per creare opportuni ripiani di riposo affinché gli eventuali tecnici presenti sull’antenna possano fermarsi per riprendere fiato, durante le fasi di salita e discesa ( almeno uno ogni 10 metri ) . Inoltre funge anche come punto in cui avviene lo sfalsamento delle rampe, in modo che se un operatore scivola su un gradino, arresta la caduta su di essi la propria caduta, senza farlo ai piedi della torre (fig.11).

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 10 - Schema 3D della distribuzione delle scale: all’interno della torre in

blu e all’interno del traliccio porta cavi in rosso.

Fig. 11 - Disegno di tutti i ripiani con indicate le superfici calpestabili.

2.10 Vincoli normativi

Anch’essi sono presenti sulla struttura e sono dettati dalla CNR 10011-97, come ad esempio lo spessore relativo dei profili da collegare.

2.11 Richiami sui vincoli relativi alle quote

Precedentemente sono stati indicati i vincoli costruttivi relativi alla sezione della struttura poste ai vari livelli della torre antenna. Adesso anche se già illustrato nel capitolo 1, si vuole ricordare che la lunghezza dei tratti di cui si costituisce la struttura indicati nella figura 1 sono funzione del numero, tipo e distanza

Primo ripiano, con ballatoio Secondo ripiano, con ballatoio Terzo ripiano, con ballatoio Quarto ripiano, con ballatoio Quinto ripiano, con ballatoio Sesto ripiano, con ballatoio

Settimo ripiano

Ottavo ripiano, con ballatoio Nono ripiano

Decimo ripiano, con ballatoio Undicesimo ripiano Dodicesimo ripiano Ripiano 12.1, con ballatoio Ripiano 12.2, con ballatoio Tredicesimo ripiano, con ballatoio Quattordicesimo ripiano

Ripiano 14.1

Ripiano 14.2, scalino pieghevole Ripiano 14.3

Quindicesimo ripiano, scalino pighevole Valido dal Quindicesimo al

diciassettesimo ripiano, con al ripiano 16.5, scalino pieghevole

Capitolo 2 Modellazione della struttura

relativa verticale che devono mantenere i vari pannelli. Più che vincoli rappresentano lo scopo per cui è stata realizzata la struttura e la loro definizione spetta al committente dell’opera, che in funzione delle necessità varierà sia il tipo, che il numero, che la quota a cui sono posti. Il torrino finale è lungo 10 m affinché su di esso siano inseriti i pannelli per la trasmissione del segnale UHF.

La distanza relativa, tra i baricentri degli otto panelli (alti 100 cm ciascuno) posti sulla medesima verticale è di 115 cm. Questo porta ad uno sviluppo totale dell’antenna di 905 cm, il resto della lunghezza serve per effettuare con maggior semplicità il collegamento del torrino al resto della struttura ed evitare che l’ultimo pannello sfili con la cima della torre complicando il suo aggancio. Il tratto per il sostegno dei panelli VHF è lungo 13 m nel quale sono applicati quattro elementi radianti (alti 280 cm ciascuno) posti sulla medesima verticale, la distanza relativa, tra i baricentri degli stessi, vale 320 cm. Lo uno sviluppo totale dell’antenna è di 12.4 m, che si centra all’interno del tale tratto considerato. Lo sviluppo del tratto per il sostegno dei pannelli MF vale 18 m sul quale sono applicati sei elementi radianti (alti 220 cm ciascuno) posti sulla stessa verticale, la cui distanza relativa, tra i baricentri degli stessi, vale 300 cm.

L’altezza totale dell’antenna è di 17.2 m, che si centra all’interno del tale tratto considerato. Per questi ultimi due casi l’eccesso di altezza è legato alla necessità di realizzare profili con lunghezze approssimate al centimetro. In fine il terzo ampliamento è effettuato prima della presenza delle parabole, la cui quota è funzione degli ostacoli che possono presentarsi, al fine di permettere la realizzazione di collegamenti punto punto ( in linea d’area ) per consentire il funzionamento dei ponti radio.

2.12 Scelta della forma della struttura

La forma della struttura (fig.1) è stata condizionata dalla necessità del rispetto

dei vincoli costruttivi sopra illustrati e dal bisogno di realizzare una struttura

resistente e il più possibile meno deformabile al fine di conseguirne un buon

funzionamento della stessa all’esercizio. Difatti come vedremo nei capitoli

successivi la scelta dei profili è stata condizionata alle verifiche di deformabilità

e non di resistenza. I limiti deformativi nascono, per via della presenza degli

elementi radianti montati su di essa, che necessitano di non subire spostamenti e

rotazioni eccessive. La forma della struttura è stata assegnata procedendo dall’alto verso il basso e si compone delle presenti parti:

¾ Torrino finale; realizzato tramite una trave Virendel spaziale, quindi con presenza di nodi di continuità. Scelta determinata dal fatto che, le rigidezze in gioco degli elementi collegati mediante saldature a completo ripristino, sono paragonabili, determinando quindi un incastro fra di loro.

¾ Tronco per il sostegno dei pannelli VHF; costituito da una trave reticolare spaziale con la presenza per ogni lato di un solo ordine di diagonali, sufficienti visto il loro ridotto sviluppo.

¾ Tronco per il sostegno dei pannelli MF; formato da un’analoga travatura reticolare spaziale ma fornita di diagonali e controdiagonali, che diminuiscono la deformabilità della struttura sotto le varie azioni di carico.

¾ Tronco iniziale rastremato; avente il compito di portare fino a terra le azioni e creare una solida base sul quale vincolare le parabole. Su di esso è stata eseguita una controventatura a V rovescia della quale abbiamo già evidenziato i vantaggi rispetto a quella formata da diagonali e contro- diagonali nel capitolo 1. Tale elemento oltre a fornire resistenza e limitare la deformabilità, infonde alla torre antenna, assieme alla variazione di inclinazione dei montanti, un aspetto più slanciato. Ovviamente la rastremazione oltre ad una funzione estetica assolve ai compiti sopra illustrati, e non deve essere troppo accentuata, pena un’enorme spreco di spazio a terra.

¾ Ampliamenti; aventi lo scopo di collegamento fra le varie parti del traliccio, realizzati tramite due montanti inclinati controventati mediante diagonale e controdiagonale, che garantisce sicurezza dal punto di vista della trasmissione degli sforzi e della limitazione delle deformazioni.

¾ Traliccio porta cavi; la sua forma è standardizzata come precedentemente

detto, e viene realizzato tramite una trave reticolare spaziale di sezione

costante vincolata alla struttura principali una tantum. Nel modello di

calcolo, al fine di limitare l’impegno del calcolatore e considerando l’effetto

secondario dello stesso sul comportamento globale della struttura, il traliccio

in esame è stato inserito mediante un unico elemeto frame, collegato alla

struttura di collegamento con il traliccio principale tramite elementi di

Capitolo 2 Modellazione della struttura

infinita rigidezza aventi lo scopo di trasmettere senza interferenze le sollecitazioni tra i due elementi. Allo stesso è stata assegnata una sezione di rigidezza pari a quella del traliccio reale, stimabile nella rigidezza della sezione di base realizzata dai quattro montanti. Dall’analisi si ricaveranno i valori dello sforzo normale, dei momenti e del taglio, che verranno opportunamente utilizzati come spiegato nel successivo capitolo 6.

¾ Ripiani; vengono realizzati mediante una cintura esterna ed un rombo interno di forza, rompitrattati da altri elementi di secondaria importanza.

Si è cercato inoltre, di realizzare una struttura sufficientemente rigida ( nei riguardi di strutture ad essa simili ), al fine di limitare l’effetto del sisma su di essa. Nei riguardi dei collegamenti si è tentato di limitare il più possibile gli attacchi con angoli di incidenza inferiori a 45° per non andare incontro a difficoltà di montaggio. Quando è stato possibile si è ridotto il numero delle aste convergenti in ogni nodo in modo da semplificare la costruzione dell’opera.

2.13 Scelta dei profili

La struttura è stata modellata, con elementi frame, nei riguardi dei componenti costituenti il traliccio e i pali di fondazione, con elementi shell nei riguardi della zattera di fondazione. La scelta dei profili effettuata tra gli angolari e i tubolari è ricaduta su questi ultimi, principalmente per motivi di costi, sia di installazione che manutenzione, che per la possibilità di effettuare collegamenti più semplici.

Di contro si è persa la possibilità di ridurre il coefficiente di forma da 2.8 a 2.4,

comportante una riduzione del 15% dell’azione del vento. Il fatto di avere un

vento più forte può far pensare a parità di schema, ad avere la necessità di profili

più grandi, quindi più pesi e di conseguenza più costosi. Il vantaggio nella scelta

degli angolari risulta evidente se si mettono a confronto gli schemi di

collegamento, per gli angolari basta forare le ali e bullonarle assieme. Per i

tubolari c’è bisogno di una apposita la lavorazione, con l’inserimento mediante

saldatura, di fazzoletti, su entrambi i profili da collegare e successivamente

realizzata la foratura degli stessi è possibile eseguire la bullonatura. Il confronto

si basa su unioni bullonate perché, per le torri antenne è l’unico tipo di

collegamento possibile, considerando che le saldature non possono essere

effettuate. Difatti creare ambienti protetti e addestrare maestranze ad effettuare

saldature fino a 100 m di altezza da terra, è una cosa molto difficile, e quasi impossibile. Ulteriore vantaggio dei profili angolari rispetto ai tubolari è l’inspezionabilità, difatti nei tubolari è difficile controllare tutta la superficie, specialmente quella interna, in cui la presenza di acqua e umidità può dare l’innesco a fenomeni di degrado non visibili e quindi molto pericolosi. Spesso si cerca di risolvere il problema chiudendo le estremità dei tubolari tramite dei piattini saldati sul bordo, ma questo porta ad un ulteriore aggravio di spesa ed a una sicurezza illusoria. Perché con la comparsa di un primo difetto (cosa molto probabile dovuto all’enorme numero di aste in gioco da collegare), l’ingresso di acqua all’interno del profilo riproporrebbe il problema, aggravandolo per di più Una apertura da una sola estremità, potrebbe provocare lo stagnare di acqua all’interno del profilo con il conseguente peggioramento delle condizioni dello stesso. Constatata la scelta di profili angolari, gli stessi verranno sottoposti al processo di zincatura a caldo per migliorarne la durabilità. Tutti i profili di cui si costituisce la torre antenna sono di dimensioni inferiori a 10 metri, affinché gli stessi possano essere immersi nelle vasche di zincatura (fig.12). Si prevede infine l’utilizzo di una zincatura a freddo, da effettuare localmente, su difetti che possono insorgere in fase trasporto e montaggio. Successivamente i profili verranno verniciati, conferendo alla torre antenna la caratteristica colorazione a bande rosse e bianche.

Fig. 12 - Vasca per la zincatura a caldo.

Capitolo 2 Modellazione della struttura

2.14 Modellazione dei nodi

In principio la modellazione dei nodi è stata eseguita inserendo nel modello delle cerniere sferiche, questo nasce dal fatto che la torre antenna è realizzata mediante un struttura reticolare e se anche i collegamenti non rispecchiano in pieno, il concetto di cerniera sferica.. Difatti vedendo i normali collegamenti che su torri antenne simili vengono realizzati (fig.13) risulta difficile credere che siano delle cerniere sferiche, ma bensì dei semincastri, che forniscono un certo grado di solidarietà al nodo.

Fig. 13 - Foto nodi su una torre antenna già realizzata.

La scelta di tale modellazione resta comunque valida se si considera che,

realizzando un modello incernierato avremmo dall’analisi solo un valore dello

sforzo normale, e considereremmo una lunghezza libera di inflessione pari alla distanza fra le due cerniere. Nella realtà con i semincastri nascono delle sollecitazioni flessionali aggiuntive, ma di secondaria importanza rispetto allo sforzo normale e la lunghezza libera di inflessione decresce rispetto a quella sopra considerata. Quindi le due situazioni si compenserebberò. Purtroppo questo tipo di modellazione vista l’enorme mole di dati in gioco non è stata possibile, il programma di calcolo SAP 2000 v.8.23, probabilmente a causa di un problema di instabilità numerica inviava messaggi di errore, relativi all’inversione della matrice delle rigidezze. Per fronteggiare tale problema, si è pensato di realizzare cerniere sferiche non tramite l’assegnazione dei “releases”

agli estremi degli elementi frame, ma riducendo le rigidezze flessionali e

torsionali delle aste, al fine da avvicinare i nodi ad un comportamento non

solidale. Anche secondo questa strada, pur con una riduzione dei messaggi di

errore, non è stato possibile giungere ad una soluzione corretta. Seguire adesso,

la scelta traliccio incastrato, confortati dal fatto che arrivati alla resistenza ultima

del collegamento questo inizierebbe a ruotare diventando egli stesso una

cerniera, non sembrava corretto. Perché se tale scelta, può essere giustificata

nella progettazione di tralicci per linee elettriche, dove ciò che conta, è la

resistenza e stabilità delle membrature. Nelle torri antenna i limiti che portano

alla definizione dei profili sono di tipo deformativo, progettare quindi una

struttura che nella realtà non è incastrata, come incastrata e verificare i limiti di

deformazione della stessa, avrebbe portato a delle illusorie sicurezze, dovute al

fatto che una struttura incastrata risulterà sempre meno deformabile di una

semincastrata, quale è la realtà del traliccio in esame. E’ stata quindi presa una

via intermedia che portasse a dei risultati validi. Affinché il programma di

calcolo convergesse ad una soluzione corretta c’era bisogno di due cose, la

prima consistente in una diversa modellazione del nodo, la seconda in una

riduzione del numero delle cerniere. La diversa modellazione del nodo consiste,

nel fatto, che per creare una cerniera nell’intersezione tra più aste non si può

assegnare i “releases” a tutti gli estremi delle aste convergenti in tale nodo

(fg.14), ma una dei questi deve essere privo di tale rilascio (fig.15). Ai fini

statici non cambia niente, difatti anche se un’asta prosegue nel nodo, non vi

sono altre aste ad essa direttamente collegate, e quindi è come avere una

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 14 - Schematizzazione di una cerniera piana non corretta.

Fig. 15 - Schematizzazione di una cerniera piana corretta.

cerniera. Questa considerazione vale per le aste appartenenti ad un piano, quando si considerano travature spaziali affinché il programma converga ad una soluzione c’è bisogno che, due aste appartenenti a due piani distinti confluiscano nel nodo in esame, realizzando quindi, una continuità che ci allontana dal concetto di cerniera sferica. Nella nostra struttura composta da una travatura spaziale, solo nei nodi presenti sulle aste di contorno di vari ripiani, si genera tale continuità, perché come diremo successivamente i montanti sono continui da ripiano a ripiano (fig.16). Ciò non deve preoccupare, perché sono state rese solidali, aste di rigidezza e impegno molto diverse tra loro, tipo i montanti, con i rompitratta di piano, quindi l’influenza sulla soluzione e stata minima (fig.17).

Fig. 16 - Particolare modellazione tra montante (rosso) , diagonali (azzurre) e

aste di parete (viola).

Fig. 17 - Particolare modellazione tra montante (rosso) , diagonali (azzurre) aste di parete (viola) e rompitratta di piano (azzurro).

Tali modifiche non erano però da sole sufficiente, per giungere ad una soluzione corretta, c’era infine la necessità di ridurre il numero delle cerniere per alleggerire l’algoritmo di calcolo. Questo è stato possibile grazie ad alcune considerazioni, sulle rigidezze in gioco fra le aste da collegare e sulla posizione dei collegamenti previsti sulla struttura. La figura 18 mostra indicando con pallini rossi la posizione delle cerniere all’interno del modello di calcolo relativo al tronco iniziale rastremato, si nota che le cerniera sui montanti sono poste solo all’altezza dei vari ripiani, dove infatti vi sarà la presenza dei collegamenti e dove vi sono altre aste di rigidezza paragonabile a questi. Le diagonali sono considerate incernierate da estremo ad estremo per le solite motivazioni precedentemente viste. Le aste di parete invece sono state considerate incernierate ai montani e ai diagonali, viste le loro ridotta sezione, rispetto agli stessi. Le considerazioni svolte precedentemente per il primo tratto rastremato sono state applicate successivamente ed hanno portato alla modellazione di tutte le vari parti del traliccio e precisamente del:

¾ Tronco per il sostegno dei pannelli Mf; le cerniere sono stati inserite sui montanti nei punti di intersezione tra questi e le diagonali, quindi ogni 200 cm. Per motivi di analisi, una diagonale risulta continua ed incernierata ai sui estremi e l’altra viene suddivisa in due tratti, aventi anch’essa entrambe le estremità incernierate. Infine e altre aste di parete risultano incernierate ad entrambi gli estremi (fig.19).

¾ Tronco per il sostegno dei pannelli VHF; la presenza di cerniere sui

montanti avviene ogni 325 cm, (cioè ogni quattro diagonali, guardando la

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 18 - Disposizione delle cerniere nel primo tratto rastremato.

figura 20), e considerata la semplicità della tralicciatura, tutte le altre aste di parete sono incernierate ad entrambi gli estremi.

Fig. 19 - Disposizione delle cerniere nel tronco per sostegno pannelli MF.

¾ Ampliamenti; per tutti e tre gli ampliamenti presenti sulla torre antenna in

esame, vi è la presenza di cerniere sui montanti in corrispondenza dei ripiani

in cui essi sono contenuti, per motivi da analisi una sola delle due diagonali

è continua ed incernierata ai sui estremi, l’altra viene suddivisa in due tratti,

aventi anch’essa entrambe le estremità incernierate. Il resto delle aste di

parete sono incernierate in entrambi gli estremi (fig.21).

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 20 - Disposizione delle cerniere nel tronco per sostegno pannelli VHF.

¾ Ripiani; nel rispetto delle considerazioni sopra effettuate sono state disposte le cerniere all’interno di tali elementi, evitando la fase di descrizione per altro lunga e ripetitiva, si mostra a titolo di esempio in figura 22, lo schema finale utilizzato nella modellazione relativo primo ripiano della torre antenna. Nel rispetto delle considerazioni sopra effettuate e confrontandosi con gli esempi illustrati, risulta semplice per ogni ripiano illustrato in figura 11 inserire le opportune cerniere.

¾ Zampature; valgono le medesime considerazioni sopra illustrate, la figura 23 mostra la disposizione delle cerniere relativa al primo livello, con il solito schema si realizza anche la zampatura del secondo livello.

In fine i piedi del traliccio sono stati incernierati alla base, rendendo solidare il

montante alla cerniera posta come vincolo, e applicando agli estremi delle

diagonali in esso convergente gli opportuni “releases”, in questo modo si è

ottenuta una perfetta cerniera (fig.24).

Fig. 21 - Disposizione delle cerniere sui vari ampliamenti.

Per quanto riguarda il traliccio porta cavi, si ricorda che è stato considerato come un unico elemento frame, continuo per tutto il suo sviluppo, collegato alla struttura di collegamento con il traliccio principale tramite delle cerniere sferiche ed incastrato al piede.

Fig. 22 - Disposizione delle cerniere sul primo ripiano.

I momenti flettenti sollecitanti che su di esso nasceranno, serviranno insieme allo sforzo normale per la verifica dei montanti, come meglio sarà spiegato in seguito nel capitolo 6. Concludendo, si ricorda come precedentemente illustrato

Terzo ampliamento Secondo ampliamento

Primo ampliamento

Capitolo 2 Modellazione della struttura

che il torrino finale, ha una struttura reticolare con nodi di solidarietà, ed è stato considerato incernierato al resto del traliccio.

Fig. 23 - Disposizione delle cerniere sulla zampatura del primo livello.

Fig. 24 - Particolare cerniera di base del traliccio.

Tutto ciò ha permesso di avere una modellazione della struttura corretta, che ha

portato all’ottenimento di risultati ottenuti privi di errori e ha permesso di

verificare con accuratezza i limiti deformativi della struttura, senza cadere nelle

illusorie sicurezze determinate dall’utilizzo di un modello incastrato.

2.14 Evoluzione del modello

Precedentemente è stata illustrata la modellazione della sola struttura di elevazione, ma lo scopo di questa tesi è quello di realizzare un solo modello, che colga il comportamento globale della struttura, quindi analizzare contemporaneamente sia l’elevato che la fondazione, che l’interazione della struttura con il terreno. Per quanto riguarda il tipo di fondazioni e le dimensioni delle stesse si rimanda al capitolo 9. Qui si anticiperà soltanto che si tratta di fondazioni su pali, incastrati su una platea di fondazione e l’interazione con il terreno è stata modellata, tramite l’inserimento di molle di opportuna rigidezza come successivamente spiegato nel capitolo 9. Prima di arrivare ad un modello unico che rappresentasse tutta la struttura, sono stati eseguiti modelli parziali, cioè:

¾ Modello di un singolo palo immerso nel terreno (fig.25);

¾ Modello della torre incernierata al piede (fig.26);

¾ Modello completo, struttura in elevazione e fondazione (fig.27);

Fig. 25 - Modello del singolo palo immerso nel terreno.

Capitolo 2 Modellazione della struttura

Fig. 26 - Modello della torre incernierata ai piedi.

Fig. 27 - Modello completo, struttura in elevazione e fondazione.

Dal confronto dei risultati ottenuti dai modelli parziali, con quello totale, si è

potuta saggiare la qualità dei risultati dell’analisi, che si sono dimostrati

affidabili.