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PROGETTO VIA DI CORSA CARROPONTE: EN 1993 - 6Dott. Ing. Simone Caffè

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Academic year: 2021

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(1)

PROGETTO VIA DI CORSA CARROPONTE: EN 1993 - 6

Dott. Ing. Simone Caffè

Definizione del materiale: Fattori di sicurezza:

E

s

:= 210000 MPa ⋅ γ

M0

:= 1.05

γ

M1

:= 1.05 γ

steel

78.5 kN

m

3

⋅ :=

γ

M2

:= 1.25 f

y

:= 275 MPa

f

u

:= 430 MPa ⋅ f

y_rid

:= 255 MPa ⋅ f

u_rid

:= 410 MPa

Caratteristiche meccaniche della sezione trasversale della trave:

h := 2000 mm ⋅ b := 400 mm ⋅ t

w

:= 20 mm ⋅ t

f

:= 40 mm

Altezza dell'anima:

h

w

:= h − 2 t

f

= 1920 mm

Area della sezione trasversale:

A

t

:= 2 b ⋅ t ⋅

f

+ h

w

⋅ t

w

= 704 cm

2

(2)

Aree di taglio:

A

Vz

:= A

t

2 b ⋅ t ⋅

f

= 384 cm

2

A

Vy

:= A

t

− h

w

⋅ t

w

= 320 cm

2

Momenti di Inerzia:

I

y

2 b t ⋅

f3

12 b t ⋅

f

h 2

t

f

2

 

 

2

 +

 

⋅  t

w

⋅ h

w3

+ 12 = 4253354.67 cm

4

:=

I

z

2 t

f

⋅ b

3

12 h

w

⋅ t

w3

+ 12 = 42794.67 cm

4

:=

Moduli di resistenza elastici:

W

el_y

2 I

y

h = 42533.55 cm

3

:=

W

el_z

2 I

z

b = 2139.73 cm

3

:=

Moduli di resistenza plastici:

W

pl_y

2 b t

f

h 2

t

f

2

 

 

⋅ 

 

 

⋅  t

w

⋅ h

w2

+ 4 = 49792 cm

3

:=

W

pl_z

2 t

f

⋅ b

2

4 h

w

⋅ t

w2

+ 4 = 3392 cm

3

:=

Raggi di inerzia:

i

y

I

y

A

t

= 77.73 cm ⋅ :=

i

z

I

z

A

t

= 7.8 cm ⋅ :=

Momento di inerzia torsionale:

I

t

1

3  h

w

⋅ t

w3

+ 2 b ⋅ t ⋅

f3

 

⋅  = 2218.67 cm

4

:=

Costante di Warping:

I

w

t

f

( h − t

f

)

2

b

3

24 = 409770666.67 cm

6

:=

(3)

Classificazione della sezione - EC3 e NTC2008

ε

s

235 MPa ⋅ f

y

= 0.92 :=

CLASSIFICAZIONE DEL PANNELLO D'ANIMA:

Spessore del cordone di saldatura tra ali e anima:

s

weld

:= min t ( )

f

, t

w

2 2 = 14.14 mm

c

w

:= h − 2 t

f

2 s

weld

= 1891.72 mm ⋅ t

w

= 20 mm

ρ

w

c

w

t

w

94.59

= :=

CL

w_FLEX

1 if ρ

w

72 ε

s

2 if 72 ε

s

< ρ

w

83 ε

s

3 if 83 ε

s

< ρ

w

124 ε

s

4 otherwise

= 3 :=

CL

w_COMP

1 if ρ

w

33 ε

s

2 if 33 ε

s

< ρ

w

38 ε

s

3 if 38 ε

s

< ρ

w

42 ε

s

4 otherwise

= 4 :=

CLASSIFICAZIONE DEL PANNELLO D'ALA:

c

f

:= 0.5 b ⋅ − 0.5 t

w

− s

weld

= 175.86 mm ⋅ t

f

= 40 mm

ρ

f

c

f

t

f

= 4.4 :=

CL

f_COMP

1 if ρ

f

9 ε

s

2 if 9 ε

s

< ρ

f

10 ε

s

3 if 10 ε

s

< ρ

f

14 ε

s

4 otherwise

= 1 :=

CLASSIFICAZIONE DELLA SEZIONE PER COMPRESSIONE PURA:

CL

COMP

:= max CL (

w_COMP

, CL

f_COMP

) = 4

(4)

CLASSIFICAZIONE DELLA SEZIONE PER FLESSIONE PURA:

CL

BEND

:= max CL (

w_FLEX

, CL

f_COMP

) = 3

CLASSIFICAZIONE DELLA SEZIONE:

CL := max CL (

COMP

, CL

BEND

) = 4

Calcolo delle caratteristiche efficaci della sezione - EN 1993 - 1 - 5

N

Ed

:= 410 kN ⋅ M

Ed_y

:= 6250 kN ⋅ ⋅ m (inserire le sollecitazioni piu gravose)

σ

1

N

Ed

A

t

M

Ed_y

I

y

( h − t

f

− s

weld

)

+ = 291.75 MPa

:=

σ

2

N

Ed

A

t

M

Ed_y

I

y

( h − t

f

− s

weld

)

− = − 280.11 ⋅ MPa

:=

ψ σ

2

σ

1

0.96

= :=

k

σ

4 if ψ = 1 8.2

1.05 + ψ if 1 > ψ > 0 7.81 if ψ = 0

7.816.29 ψ ⋅ + 9.78 ψ

2

if 0 > ψ > − 1 23.9 if ψ =1

5.98 1 ⋅ ( − ψ )

2

if − 1 > ψ ≥ − 3

22.86

=

:=

(5)

Snellezza del pannello d'anima (§4.4 EN 1993-1-5):

λ

p

c

w

t

w

( 28.4 ε

s

⋅ k

σ

) = 0.75

:=

Fattore di riduzione:

ρ

p

1 if λ

p

0.5 + 0.0850.055 ψ ⋅ λ

p

0.055 3 ( + ψ )

λ

p2

otherwise

= 1 :=

Dimensione efficace del pannello d'anima:

c

w_eff

ρ

p

⋅ c

w

if 1 ≥ ψ ≥ 0 ρ

p

⋅ c

w

1 − ψ otherwise

965.12 mm

= :=

Porzioni efficaci del pannello d'anima:

c

w_1

0.5 c

w_eff

if ψ = 1 2 c

w_eff

5 − ψ if 1 > ψ ≥ 0 0.4 c

w_eff

otherwise

386.05 mm

= :=

c

w_2

0.5 c

w_eff

if ψ = 1 c

w_eff

− c

w_1

if 1 > ψ ≥ 0 0.6 c

w_eff

otherwise

579.07 mm

= :=

Dimensione della porzione non efficace del pannello d'anima:

c

w_non_eff

c

w

− c

w_eff

if 1 ≥ ψ ≥ 0 c

w

1 − ψ ( c

w_1

+ c

w_2

) otherwise

0 mm

= :=

Ordinata del baricentro della porzione non efficace rispetto al TOS:

z

non_eff

:= t

f

+ s

weld

+ c

w_1

+ 0.5 c

w_non_eff

= 440.19 mm ⋅ Area efficace della sezione (§4.1 EN 1993-1-5):

A

eff

:= A

t

− c

w_non_eff

⋅ t

w

= 704 cm

2

Ordinata del baricentro della sezione efficace rispetto al TOS:

z

G_eff

A

t

0.5 ⋅ h − c

w_non_eff

⋅ z t

w

non_eff

A

eff

= 1000 mm

:=

(6)

Eccentricità tra il baricentro dell'area geometrica e quella efficace:

e

N

:= 0.5 h ⋅ − z

G_eff

= 0 mm ⋅ Momenti di inerzia efficaci:

I

y_eff

I

y

c

w_non_eff3

⋅ t

w

12 c

w_non_eff

⋅ t

w

( z

G_eff

− z

non_eff

)

2

= 4253354.67 cm

4

:=

I

z_eff

I

z

c

w_non_eff

⋅ t

w3

12 = 42794.67 cm

4

:=

Moduli di resistenza efficaci:

W

eff_y

min I

y_eff

z

G_eff

I

y_eff

h − z

G_eff

 ,

 

 

 = 42533.55 cm

3

:=

W

eff_z

2 I

z_eff

b = 2139.73 cm

3

:=

Raggi di inerzia efficaci:

i

y_eff

I

y_eff

A

eff

= 77.73 cm ⋅ :=

i

z_eff

I

z_eff

A

eff

= 7.8 cm ⋅ :=

Determinazione delle azioni indotte dal carroponte sulla via di corsa:

Luce della via di corsa (trave considerata in semplice appoggio) e distanza "a" tra gli irrigidimenti d'anima:

L

t

:= 10 m ⋅ a := 2.5 m

Carichi caratteristici complessivi sulle quattro ruote:

F

z1_k

:= 730 kN ⋅ F

y1_k

:= 70 kN ⋅ F

x1_k

:= 105 kN ⋅ F

z2_k

:= 730 kN ⋅ F

y2_k

:= 0 kN ⋅ F

x2_k

:= 0 kN ⋅ F

z3_k

:= 730 kN ⋅ F

y3_k

:= 0 kN ⋅ F

x3_k

:= 0 kN ⋅ F

z4_k

:= 730 kN ⋅ F

y4_k

:= 0 kN ⋅ F

x4_k

:= 105 kN ⋅ Distanza tra le ruote:

x

1_2

:= 2900 mm ⋅ x

2_3

:= 1400 mm ⋅ x

3_4

:= 2900 mm

Portata massima del carroponte:

Q

h

:= 2000 kN

(7)

Carico dovuto alla trave del carroponte:

Q

c

:= 2 F (

z1_k

+ F

z2_k

+ F

z3_k

+ F

z4_k

− Q

h

) = 1840 kN

Coefficienti dinamici per carichi verticali:

Velocità di sollevamento a regime:

v

h

1.5 m

0.15 min0.17 m

= s :=

Tipologia del Carroponte (Appendice B - EN 1991-5): HC2 β

2

0.34 s

⋅ m :=

φ

2_min

:= 1.10

φ

1

:= 1.10

φ

3

:= 1.00

φ

4

:= 1.00

(8)

φ

5

:= 1.50

φ

2

:= φ

2_min

+ β

2

⋅ v

h

= 1.16

Carichi dinamici su ciascuna ruota:

Numero di ruote su ciascun lato:

n

r

:= 4

Carico verticale su ciascuna ruota:

F

z1_Ed

φ

1

Q

c

2 n

r

⋅ φ

2

F

z1_k

Q

c

2 n

r

− ( )

 

 

⋅ 

+ = 831.33 kN

:=

F

z2_Ed

φ

1

Q

c

2 n

r

⋅ φ

2

F

z2_k

Q

c

2 n

r

− ( )

 

 

⋅ 

+ = 831.33 kN

:=

F

z3_Ed

φ

1

Q

c

2 n

r

⋅ φ

2

F

z3_k

Q

c

2 n

r

− ( )

 

 

⋅ 

+ = 831.33 kN

:=

F

z4_Ed

φ

1

Q

c

2 n

r

⋅ φ

2

F

z4_k

Q

c

2 n

r

− ( )

 

 

⋅ 

+ = 831.33 kN

:=

Carico trasversale sulla ruota 1 oppure sulla 4:

F

y_Ed

:= φ

5

⋅ F

y1_k

= 105 kN

Carico longitudinale sulle ruote 1 e 4:

F

x1_Ed

:= φ

5

⋅ F

x1_k

= 157.5 kN ⋅ F

x4_Ed

:= φ

5

⋅ F

x4_k

= 157.5 kN

Eccentricità tra il carico orizzontale ed il COG della via di corsa:

h

r

:= 100 mm ⋅ (altezza della rotaia)

e

z

:= 0.5 h ⋅ + h

r

= 1.1 m

(9)

Determinazione delle caratteristiche di sollecitazione (SLU ed SLS):

Sollecitazioni indotte dal peso proprio della via di corsa:

q

SW

A

t

⋅ γ

steel

5.53 kN

⋅ m

= :=

M

Ed_SW

( ) x

q

SW

⋅ L

t

2 ⋅ x q

SW

x

2

2

− :=

V

Ed_SW

( ) x

x M

Ed_SW

( ) x d

d :=

Sollecitazioni indotte dai carichi mobili verticali:

Configurazione 1

M

y_add

:= F

x4_Ed

⋅ e

z

= 173.25 kN m ⋅ ⋅

R

B_1

M

y_add

L

t

= 17.32 kN ⋅ :=

R

A_1

F

z4_Ed

M

y_add

L

t

− = 814.01 kN ⋅ :=

Configurazione 2

R

B_2

F

z4_Ed

⋅ x

3_4

L

t

M

y_add

L

t

+ = 258.41 kN ⋅ :=

R

A_2

:= F

z4_Ed

+ F

z3_Ed

− R

B_2

= 1404.26 kN

(10)

N

Ed_ML_2

( ) x F

x4_Ed

if 0 ≤ x ≤ x

3_4

0 otherwise

:=

V

Ed_ML_2

( ) x ( R

A_2

− F

z3_Ed

) if 0 xx

3_4

R

A_2

− F

z3_Ed

( ) − F

z4_Ed

otherwise

:=

M

Ed_ML_2

( ) x ( R

A_2

− F

z3_Ed

) x if 0 xx

3_4

R

A_2

− F

z3_Ed

( ) x F

z4_Ed

( x − x

3_4

) + M

y_add

otherwise :=

Configurazione 3

x

2_4

:= x

2_3

+ x

3_4

= 4.3 m

R

B_3

F

z4_Ed

⋅ x

2_4

+ F

z3_Ed

⋅ x

2_3

L

t

M

y_add

L

t

+ = 491.19 kN ⋅ :=

R

A_3

:= F

z2_Ed

+ F

z3_Ed

+ F

z4_Ed

− R

B_3

= 2002.82 kN

N

Ed_ML_3

( ) x F

x4_Ed

if 0 ≤ x ≤ x

2_4

0 otherwise

:=

V

Ed_ML_3

( ) x ( R

A_3

− F

z2_Ed

) if 0 xx

2_3

R

A_3

− F

z2_Ed

( ) − F

z3_Ed

if x

2_3

< x ≤ x

2_4

R

A_3

− F

z2_Ed

( ) − F

z3_Ed

− F

z4_Ed

otherwise :=

M

Ed_ML_3

( ) x ( R

A_3

− F

z2_Ed

) x if 0 xx

2_3

R

A_3

− F

z2_Ed

( ) x F

z3_Ed

( x − x

2_3

) if x

2_3

< x ≤ x

2_4

R

A_3

− F

z2_Ed

( ) x F

z3_Ed

( x − x

2_3

) F

z4_Ed

( x − x

2_4

) + M

y_add

otherwise

:=

(11)

Configurazione 4

x

1_4

:= x

1_2

+ x

2_3

+ x

3_4

= 7.2 m x

1_3

:= x

1_2

+ x

2_3

= 4.3 m x

1_2

= 2.9 m

R

B_4

F

z4_Ed

⋅ x

1_4

+ F

z3_Ed

⋅ x

1_3

+ F

z2_Ed

⋅ x

1_2

L

t

2 M

y_add

L

t

+ = 1231.77 kN ⋅ :=

R

A_4

:= F

z4_Ed

+ F

z3_Ed

+ F

z2_Ed

+ F

z1_Ed

− R

B_4

= 2093.56 kN

N

Ed_ML_4

( ) x F

x4_Ed

if 0 ≤ x ≤ x

1_4

0 otherwise

:=

V

Ed_ML_4

( ) x ( R

A_4

− F

z1_Ed

) if 0 xx

1_2

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) − F

z2_Ed

if x

1_2

< x ≤ x

1_3

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) − F

z2_Ed

− F

z3_Ed

if x

1_3

< x ≤ x

1_4

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) − F

z2_Ed

− F

z3_Ed

− F

z4_Ed

otherwise :=

M

Ed_ML_4

( ) x ( R

A_4

− F

z1_Ed

) x + M

y_add

if 0 ≤ x ≤ x

1_2

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) x F

z2_Ed

( x − x

1_2

) + M

y_add

if x

1_2

< x ≤ x

1_3

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) x F

z2_Ed

( x − x

1_2

) F

z3_Ed

( x − x

1_3

) + M

y_add

if x

1_3

< x ≤ x

1_4

R

A_4

− F

z1_Ed

( ) x F

z2_Ed

( x − x

1_2

) F

z3_Ed

( x − x

1_3

) F

z4_Ed

( x − x

1_4

) + 2 M

y_add

otherwise

:=

(12)

Configurazione 5

x

A_1

:= 0.5 L (

t

− x

1_4

) = 1.4 m

x

A_2

:= x

A_1

+ x

1_2

= 4.3 m x

A_3

:= x

A_1

+ x

1_3

= 5.7 m x

A_4

:= x

A_1

+ x

1_4

= 8.6 m

R

B_5

F

z4_Ed

⋅ x

A_4

+ F

z3_Ed

⋅ x

A_3

+ F

z2_Ed

⋅ x

A_2

+ F

z1_Ed

⋅ x

A_1

L

t

2 M

y_add

L

t

+ = 1697.32 kN ⋅ :=

R

A_5

:= F

z4_Ed

+ F

z3_Ed

+ F

z2_Ed

+ F

z1_Ed

− R

B_5

= 1628.02 kN

N

Ed_ML_5

( ) x F

x4_Ed

+ F

x1_Ed

if 0 ≤ x ≤ x

A_1

F

x4_Ed

if x

A_1

< x ≤ x

A_4

0 otherwise

:=

V

Ed_ML_5

( ) x R

A_5

if 0 ≤ x ≤ x

A_1

R

A_5

− F

z1_Ed

if x

A_1

< x ≤ x

A_2

R

A_5

− F

z1_Ed

− F

z2_Ed

if x

A_2

< x ≤ x

A_3

R

A_5

− F

z1_Ed

− F

z2_Ed

− F

z3_Ed

if x

A_3

< x ≤ x

A_4

R

A_5

− F

z1_Ed

− F

z2_Ed

− F

z3_Ed

− F

z4_Ed

otherwise :=

M

Ed_ML_5

( ) x R

A_5

⋅ x if 0 ≤ x ≤ x

A_1

R

A_5

⋅ x F

z1_Ed

( x − x

A_1

) + M

y_add

if x

A_1

< x ≤ x

A_2

R

A_5

⋅ x F

z1_Ed

( x − x

A_1

) F

z2_Ed

( x − x

A_2

) + M

y_add

if x

A_2

< x ≤ x

A_3

R

A_5

⋅ x F

z1_Ed

( x − x

A_1

) F

z2_Ed

( x − x

A_2

) F

z3_Ed

( x − x

A_3

) + M

y_add

if x

A_3

< x ≤ x

A_4

R

A_5

⋅ x F

z1_Ed

( x − x

A_1

) F

z2_Ed

( x − x

A_2

) F

z3_Ed

( x − x

A_3

) F

z4_Ed

( x − x

A_4

) + 2 M

y_add

otherwise

:=

(13)

INVILUPPO DELLE SOLLECITAZIONI - Stato Limite Uitimo Fattori di combinazione:

γ

SW

:= 1.30 (coeff. parziale per il peso proprio del carroponte) γ

ML

:= 1.30 (coeff. parziale per la portata della gru)

Inviluppo della Forza Normale

N

Ed_max

( ) x := γ

ML

max N (

Ed_ML_2

( ) N x ,

Ed_ML_3

( ) x , N

Ed_ML_4

( ) x , N

Ed_ML_5

( ) x )

N

Ed_min

( ) x := γ

ML

min N (

Ed_ML_2

( ) N x ,

Ed_ML_3

( ) x , N

Ed_ML_4

( ) x , N

Ed_ML_5

( ) x )

Inviluppo della Forza di Taglio lungo l'asse z

V

Ed_z_max

( ) x := γ

ML

max V (

Ed_ML_2

( ) V x ,

Ed_ML_3

( ) x , V

Ed_ML_4

( ) x , V

Ed_ML_5

( ) x ) + γ

SW

⋅ V

Ed_SW

( ) x V

Ed_z_min

( ) x := γ

ML

min V (

Ed_ML_2

( ) V x ,

Ed_ML_3

( ) x , V

Ed_ML_4

( ) x , V

Ed_ML_5

( ) x ) + γ

SW

⋅ V

Ed_SW

( ) x

Inviluppo dei Momenti Flettenti attorno all'asse y

M

Ed_y_max

( ) x := γ

ML

max M (

Ed_ML_2

( ) M x ,

Ed_ML_3

( ) x , M

Ed_ML_4

( ) x , M

Ed_ML_5

( ) x ) + γ

SW

⋅ M

Ed_SW

( ) x M

Ed_y_min

( ) x := γ

ML

min M (

Ed_ML_2

( ) M x ,

Ed_ML_3

( ) x , M

Ed_ML_4

( ) x , M

Ed_ML_5

( ) x ) + γ

SW

⋅ M

Ed_SW

( ) x

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2 10× 5 4 10× 5 6 10× 5 8 10× 5

Inviluppo delle Forze Normali

[m]

[N ]

NEd_maxx( )

NEd_min( )x

x

(14)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3×106

1.8×106

6×105 6 10× 5 1.8 10× 6 3 10× 6

Inviluppo delle Forze di Taglio lungo Z

[m]

[N ]

VEd_z_maxx( )

VEd_z_min( )x

x

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2×106 2 10× 6 4 10× 6 6 10× 6 8 10× 6

Inviluppo dei Momenti Flettenti attorno a Y

[m]

[N m ]

MEd_y_maxx( ) MEd_y_min( )x

x

Massimo Momento Flettente attorno all'asse z

Si considera la distanza "d" tra i montanti della reticolare orizzontale di stabilizzazione della via di corsa:

d := 0.25 L

t

= 2.5 m

M

Ed_z_max

γ

ML

⋅ F

y_Ed

⋅ d

4 = 85.31 kN m ⋅ ⋅ :=

Massima Forza di Taglio lungo l'asse y

V

Ed_y_max

:= γ

ML

⋅ F

y_Ed

= 136.5 kN

(15)

Massimo Torcente "non uniforme"

T

w_Ed

:= γ

ML

( F

y_Ed

) h 2 = 136.5 kN m

Tensioni locali al di sotto della ruota §5.7.1 - EC 1993-6:

Dimensioni della rotaia:

b

r

:= 50 mm ⋅ h

r

= 100 mm

Area della sezione trasversale della rotaia:

A

r

:= b

r

⋅ h

r

= 5000 mm

2

Momento d'inerzia della sezione trasversale della rotaia:

I

r

b

r

⋅ h

r3

12 = 4166666.67 mm

4

:=

Larghezza efficace di calcolo (eq. 5.3 EN 1993-6):

b

eff

:= min b  (

r

+ h

r

+ t

f

) , b  = 190 mm

Area della sezione della flangia calcolato considerando b

eff

: A

f_eff

:= b

eff

⋅ t

f

= 7600 mm

2

Momento d'inerzia della flangia calcolato considerando b

eff

:

I

f_eff

b

eff

⋅ t

f3

12 = 1013333.33 mm

4

:=

Area della sezione complessiva flangia + rotaia:

A

rf

:= A

r

+ b

eff

⋅ t

f

= 12600 mm

2

(16)

Posizione del baricentro della flangia + rotaia:

z

rf

A

r

( t

f

+ 0.5 h

r

) + A

f_eff

( 0.5 t

f

)

A

rf

= 47.78 mm ⋅ :=

Momento d'inerzia della sezione complessiva flangia + rotaia:

I

rf

:= I

r

+ I

f_eff

+ A

r

 ( t

f

+ 0.5 h

r

) − z

rf



2

+ A

f_eff

( z

rf

0.5 t

f

)

2

= 19957777.78 mm

4

Tipologia di connes sione tra flangia della via di corsa e la rotaia:

CRF = rotaia rigidamente connessa alla flangia CNF = rotaia non connessa alla flangia

CNE = rotaia con interposto un elastomero

Type := "CRF"

Lunghezza efficace (eq. 5.1 EN 1993-6):

l

eff

3.25 I

rf

t

w

 

 

1 3

⋅ if Type = "CRF"

3.25 ( I

r

+ I

f_eff

)

t

w

 

 

1 3

⋅ if Type = "CNF"

4.25 ( I

r

+ I

f_eff

)

t

w

 

 

1 3

⋅ otherwise

324.77 mm

= :=

Tensione verticale limite al di sotto della ruota:

f

y_w_wheel

f

y

if t

w

40 mm ⋅ f

y_rid

if t

w

> 40 mm

275 MPa

=

:=

(17)

Tensione verticale locale al di sotto della ruota:

σ

oz_Ed

max F (

z1_Ed

, F

z2_Ed

, F

z3_Ed

, F

z4_Ed

)

l

eff

+ 2 s

weld

( ) ⋅ t

w

= 117.73 MPa ⋅ :=

Tasso di lavoro:

ρ

σ_local

σ

oz_Ed

⋅ γ

M0

f

y_w_wheel

= 0.45 :=

Tensione tangenziale locale dovuta all'effetto delle ruote:

τ

oxz_Ed

:= 0.2 σ

oz_Ed

= 23.55 MPa ⋅ Tasso di lavoro:

ρ

τ_local

τ

oxz_Ed

⋅ γ

M0

3 f

y_w_wheel

= 0.16 :=

Tensioni locali dovute all'eccentricità della ruota §5.7.3 - EC 1993-6:

Distanza tra gli irrigidimenti d'anima:

a = 2.5 m

(18)

Eccentricità della ruota §2.5.2.1.(2) EN 1991-3:

e

y

:= max 0.5 t ( ⋅

w

, 0.25 b

r

) = 12.5 mm

Momento torcente dovuto all'eccentricità della ruota:

T

Ed_wheel

:= max F (

z1_Ed

, F

z2_Ed

, F

z3_Ed

, F

z4_Ed

) ⋅ e

y

= 10.39 kN m ⋅ ⋅ Momento di inerzia torsionale della flangia:

I

tf

1

3 ⋅ t b ⋅

f3

= 853.33 cm

4

:=

Coefficiente η (eq. 5.9b EC 1993-6):

η 0.75 a ⋅ t ⋅

w3

I

tf

sinh π h ⋅

w

a

 

 

 

 

2

sinh 2 π ⋅ h ⋅

w

a

 

 

2 π ⋅ h ⋅

w

− a

⋅ = 0.97

:=

Tensione locale nell'anima irrigidita:

σ

T_w_Ed

6 T

Ed_wheel

a t ⋅

w2

⋅ tanh η η ⋅ ( ) = 45.15 MPa ⋅ :=

Tensioni globali §6.2.9 - EC 1993-1-1:

Classe della sezione trasversale:

CL

N_M

CL

BEND

if N

Ed

= 0 4 if N

Ed

0 ∧ ρ

p

< 1.0 3 if N

Ed

0 ∧ ρ

p

1.0 :=

CL

N_M

= 3

Area della sezione trasversale:

A

trave

A

t

if CL

N_M

3 A

eff

if CL

N_M

= 4

704 cm

2

=

:=

(19)

Momenti d'inerzia della trave:

I

y_trave

I

y

if CL

N_M

3 I

y_eff

if CL

N_M

= 4

4253354.67 cm

4

=

:= I

z_trave

I

z

if CL

N_M

3

I

z_eff

if CL

N_M

= 4

42794.67 cm

4

= :=

Moduli di resitenza della trave:

W

y_trave

W

pl_y

if CL

N_M

2 W

el_y

if CL

N_M

= 3 W

eff_y

if CL

N_M

= 4

42533.55 cm

3

=

:= W

z_trave

W

pl_z

if CL

N_M

2

W

el_z

if CL

N_M

= 3 W

eff_z

if CL

N_M

= 4

2139.73 cm

3

= :=

Raggi d'inerzia :

i

y_trave

I

y_trave

A

trave

= 77.73 cm ⋅ :=

i

z_trave

I

z_trave

A

trave

= 7.8 cm ⋅ :=

Tensione normale dovuta al momento torcente non uniforme (metodo approssimato):

Momento flettente agente sulle ali attono all'asse z e dovuto al momento torcente non uniforme:

B

Ed

T

w_Ed

h − t

f

d

8 = 21.76 kN m ⋅ ⋅ :=

Tensione longitudinale dovuta al momente torcente non uniforme:

σ

w_Ed

6 B

Ed

t

f

⋅ b

2

20.4 MPa

= :=

Tensione normale nel punto (1):

σ

x_1_Ed

( ) x

N

Ed_max

( ) x A

trave

N

Ed_max

( ) e x ⋅

N

+ M

Ed_y_max

( ) x W

y_trave

+ M

Ed_z_max

W

z_trave

+ + σ

w_Ed

:=

Tensione normale nel punto (2):

σ

x_2_Ed

( ) x

N

Ed_max

( ) x A

trave

N

Ed_max

( ) e x ⋅

N

+ M

Ed_y_max

( ) x W

y_trave

+ :=

Tensione normale nel punto (3):

σ

x_3_Ed

( ) x

N

Ed_max

( ) x A

trave

N

Ed_max

( ) e x ⋅

N

+ M

Ed_y_max

( ) x

I

y_trave

( 0.5 h ⋅ − t

f

− s

weld

)

+ + σ

T_w_Ed

:=

(20)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5×107

2×107 1 10× 7 4 10× 7 7 10× 7 1 10× 8 1.3 10× 8 1.6 10× 8 1.9 10× 8 2.2 10× 8 2.5 10× 8

Tensioni Longitudinali

[m]

[P a]

σx_1_Ed( )x σx_2_Ed( )x σx_3_Ed( )x

x

Tensione tangenziale nel punto (3):

τ

xz_Ed

( ) x max

V

Ed_z_max

( ) x  b t ⋅

f

( 0.5 h ⋅ + 0.5 t

f

) 

I

y_trave

⋅ t

w

V

Ed_z_min

( ) x  b t ⋅

f

( 0.5 h ⋅ + 0.5 t

f

) 

I

y_trave

⋅ t

w

 ,

 

 

+ τ

oxz_Ed

:=

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3.5 10× 7 3.85 10× 7 4.2 10× 7 4.55 10× 7 4.9 10× 7 5.25 10× 7 5.6 10× 7 5.95 10× 7 6.3 10× 7 6.65 10× 7 7 10× 7

Tensioni Tangenziali

[m]

[P a]

τ

xz_Ed( )x

x

(21)

Tensione tangenziale nelle ali dovute al momento torcente secondario e dal taglio orizzontale nei punti (1) e (2):

τ

w_Ed

T

w_Ed

I

w

⋅ t

f

b

2

( h − t

f

) ⋅ t

f

16

  

⋅  = 6.53 MPa

:= τ

xy_Ed

V

Ed_y_max

A

Vy

= 4.27 MPa ⋅ :=

Tensione globale nel punto (1):

σ

id_1_Ed

( ) x := σ

x_1_Ed

( ) x

2

+ 3 τ (

xy_Ed

)

2

Tensione globale nel punto (2):

σ

id_2_Ed

( ) x := σ

x_2_Ed

( ) x

2

+ 3 τ (

w_Ed

+ τ

xy_Ed

)

2

Tensione globale nel punto (3):

σ

id_3_Ed

( ) x := σ

x_3_Ed

( ) x

2

+ σ

oz_Ed2

( σ

x_3_Ed

( ) σ x ⋅

oz_Ed

) + 3 τ

xz_Ed

( ) x

2

Tensione limite:

σ

lim

( ) x f

y

γ

M0

if max t ( )

f

, t

w

40 mm f

y_rid

γ

M0

otherwise :=

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3 10× 7 6 10× 7 9 10× 7 1.2 10× 8 1.5 10× 8 1.8 10× 8 2.1 10× 8 2.4 10× 8 2.7 10× 8 3 10× 8

Tensioni Globali

[m]

[P a]

σid_1_Ed( )x σid_2_Ed( )x σid_3_Ed( )x σlim( )x

x

(22)

Resistenza a flesso - torsione §6.3.2 - EC 1993-1-1:

Ditanza tra i ritegni torsionali:

a

LT

:= d = 2.5 m Lunghezza crititica:

L

cr_LT

:= a

LT

= 2500 mm

Posizione di applicazione del carico:

z

g

:= e

z

= 1100 mm

Costanti C

1

e C

2

per la determinazione del momento critico elastico:

C

1

:= 1.127 C

2

:= 0.454

Momento critico elastico:

ν := 0.3

G

s

E

s

2 1 ⋅ ( + ν ) = 80769.23 MPa ⋅ :=

M

cr

C

1

π

2

⋅ E

s

⋅ I

z_trave

L

cr_LT2

⋅ I

w

I

z_trave

L

cr_LT2

⋅ G

s

⋅ I

t

π

2

⋅ E

s

⋅ I

z_trave

+ + ( C

2

⋅ z

g

)

2

C

2

⋅ z

g

 

 

 

 

⋅ = 96752.25 kN m ⋅ ⋅

:=

Snellezza adimensionale:

λ

LT

W

y_trave

⋅ f

y

M

cr

if max t ( )

f

, t

w

40 mm W

y_trave

⋅ f

y_rid

M

cr

otherwise

= 0.35

:=

(23)

Curva di instabilità:

Curva "c" h b

2 if

"d" otherwise

"d"

= :=

Coefficienti di imperfezione:

α

LT

0.49 if Curva = "c"

0.76 otherwise

= 0.76 :=

Φ

LT

0.5 1 + α

LT

( λ

LT

0.4 ) 0.75 λ

LT

2

 +

 

⋅  = 0.53

:=

k

c

:= 0.94

f min 1.0 1 0.5 1 ( − k

c

)  1 2.0 0.4 ( 0.8 )

2



 

, 

  

= 0.98

:=

Coefficienti di instabilità:

χ

LT

min 1.0 1 λ

LT2

  

,  1

Φ

LT

+ Φ

LT2

0.75 λ

LT2

  

f

 

 

 ,

 

 

= 1 :=

Momento resistente di progetto per instabilità flesso - torsionale:

M

b_y_Rd

χ

LT

⋅ W

y_trave

⋅ f

y

γ

M1

if max t ( )

f

, t

w

40 mm χ

LT

⋅ W

y_trave

⋅ f

y_rid

γ

M1

otherwise

11139.74 kN m ⋅ ⋅

= :=

Effetti del momento torcente secondario (warping):

T

w_Ed

= 136.5 kN m ⋅ ⋅

Resistenza al momento torcente secondario:

T

w_Rd

t

f

⋅ b

2

4

f

y

γ

M1

if max t ( )

f

, t

w

40 mm

t

f

⋅ b

2

4

f

y_rid

γ

M1

⋅ otherwise

419.05 kN m ⋅ ⋅

= :=

Resistenza al momento flettente attorno all'asse debole:

M

z_Rd

W

z_trave

⋅ f

y

γ

M1

if max t ( )

f

, t

w

40 mm W

z_trave

⋅ f

y_rid

γ

M1

otherwise

560.41 kN m ⋅ ⋅

=

:=

(24)

Coefficienti:

k

w

0.7 0.2 T

w_Ed

T

w_Rd

− = 0.63

:=

k

zw

1 M

Ed_z_max

M

z_Rd

− = 0.85

:=

k

α

( ) x 1

1 M

Ed_y_max

( ) x M

cr

− :=

Verifica della sezione per instabilità flesso - torsionale:

ρ

LT

( ) x M

Ed_y_max

( ) x M

b_y_Rd

0.95 M

Ed_z_max

M

z_Rd

+ k

w

⋅ k

zw

⋅ k

α

( ) x ⋅ T

w_Ed

T

w_Rd

+

:=

ρ

lim

( ) x := 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.3 0.37 0.44 0.51 0.58 0.65 0.72 0.79 0.86 0.93 1

Verifica di Flesso - Torsione

[m]

ρLT( )x ρlim( )x

x

(25)

Verifica di resistenza a taglio e stabilità delle anime - EC 1993-1-5:

η

s

:= 1.20 ε

s

= 0.92

σ

x_sup_Ed

( ) x

N

Ed_max

( ) x A

trave

N

Ed_max

( ) e x ⋅

N

+ M

Ed_y_max

( ) x

I

y_trave

( 0.5 h ⋅ − t

f

)

+ + σ

T_w_Ed

:=

σ

x_inf_Ed

( ) x

N

Ed_max

( ) x A

trave

N

Ed_max

( ) e x ⋅

N

− M

Ed_y_max

( ) x

I

y_trave

( 0.5 h ⋅ − t

f

)

+ + σ

T_w_Ed

:=

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1×108

7×107

4×107

1×107 2 10× 7 5 10× 7 8 10× 7 1.1 10× 8 1.4 10× 8 1.7 10× 8 2 10× 8

Tensioni nel Pannello d'Anima

[m]

[P a]

σx_sup_Edx( )

σx_inf_Ed( )x

x

Ascissa per la quale si vuole calcolare la resistenza all'imbozzamento:

x := 10 m

Rapporto tra massima e minima tensione longitudinale in corrispondenza dell'ascissa "x":

ψ

p

σ

x_sup_Ed

( ) x σ

x_inf_Ed

( ) x

= 1

:=

(26)

k

σ_p

4 if ψ

p

1 8.2

1.05 + ψ

p

if 1 > ψ

p

> 0 7.81 if ψ

p

= 0

7.816.29 ψ

p

+ 9.78 ψ

p2

if 0 > ψ

p

> − 1 23.9 if ψ

p

=1

5.98 1 ( − ψ

p

)

2

if 1 > ψ

p

≥ − 10

= 4 :=

Altezza del pannello d'anima:

h

w

= 1.92 m

Tensione critica elastica per un piatto di altezza b

w

a spessore t

w

:

σ

E

π

2

⋅ E

s

⋅ t

w2

12 1 ⋅ ( − ν

2

) ⋅ h

w2

20.59 MPa

= :=

σ

cr_p

:= k

σ_p

⋅ σ

E

= 82.38 MPa

Coefficiente di imbozzamento:

a = 2.5 m

k

τ_p

5.34 4.00 h

w

a

 

 

2

+ h

w

a

1.00 if

4.00 5.34 h

w

a

 

 

2

+ otherwise

= 7.15 :=

Tensione tangenziale critica elastica per un piatto di altezza b

w

a spessore t

w

: τ

cr_p

:= k

τ_p

⋅ σ

E

= 147.24 MPa

Caratteristiche meccaniche degli irrigidimenti trasverasali:

Spessore degli irrigidimenti d'anima:

t

st

:= 10 mm

Larghezza collaborante:

b

st

:= 30 ε

s

⋅ t

w

+ t

st

= 564.65 mm

(27)

Area della sezione irrigidita:

A

st

:= b

st

⋅ t

w

+ ( b − t

w

) ⋅ t

st

= 150.93 cm

2

Momento d'inerzia della sezione irrigidita:

I

st

b

st

− t

w

( ) t

w

3

12

t

st

⋅ b

3

+ 12 = 5369.64 cm

4

:=

Momento d'inerzia minimo degli irrigidimenti:

I

st_min

1.5 h

w3

⋅ t

st3

a

2

a h

w

< 2 if

0.75 h

w

⋅ t

st3

otherwise

169.87 cm

4

= :=

Snellezza del pannello d'anima:

λ

w

0.76 f

y

τ

cr_p

⋅ = 1.04

:=

Coefficiente riduttivo per montanti non rigidi:

χ

w

η

s

λ

w

0.83 η

s

<

if

0.83

η

s

otherwise

= 0.69 :=

Resistenza ad instabilità dell'anima:

V

bw_Rd

min

χ

w

⋅ h

w

⋅ f t

w

y

3 γ

M1

η

s

⋅ h

w

⋅ f t

w

y

3 γ

M1

 ,

 

 

4016.16 kN

= :=

Massimo taglio:

V

bw_Ed

:= max V (

Ed_z_max

( ) x , V

Ed_z_min

( ) x ) = 2242.43 kN

Verifica per instabilità del pannello d'anima:

ρ

bw

V

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