UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE
SEZIONE DI SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Tesi di Laurea in Costruzioni metalliche
ANALISI DI COPERTURE IN VETRO-ACCIAIO
RESISTENTI PER FORMA
C. Amadio 1 O. De Luca 2 C. Fedrigo 1 e M. Zanchin 1
1 Facoltà di Ingegneria, Università di Trieste, piazzale Europa 1 34127 Trieste
2 Permasteelisa Group S.p.A., Vittorio Veneto (TV)
ABSTRACT
In collaborazione con la Permasteelisa S.p.a. il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Trieste ha condotto degli studi su gusci reticolari leggeri per coperture in vetro ed acciaio ed in particolare sulla configurazione di volte a botte sull’esempio di quella realizzata dalla Gadner S.p.a. a BadenWeiler (fig.1a e fig.1b)).
Figura 1a e 1b: Esempio di volta a botte - BadenWeiler
Generalmente la forma di queste strutture reticolari è definita da superfici di traslazione create da una generica curva spezzata, detta “generatrice” che viene fatta traslare lungo una linea “direttrice” anch’essa spezzata (Fig.2).
Figura 2: Creazione di una superficie di traslazione
Con questo processo geometrico si può ottenere una notevole molteplicità di superfici spaziali, dalle classiche volte a botte, a forme libere. Tutte queste possiedono l’importante caratteristica di essere costituite da maglie modulari piane di uguale grandezza. Una classica maglia modulare piana è creata da aste d’acciaio, tutte di ugual lunghezza (Fig.3).
Figura 3: Esempio di maglia quadrata
Esse sono incernierate ai nodi tramite un collegamento bullonato o saldato. La rigidezza necessaria contro le deformazioni a taglio della maglia è fornita da funi pretese che corrono lungo le diagonali e sono bloccate da morsetti ad attrito. In corrispondenza del nodo si trova anche un disco di bloccaggio a pressione per i pannelli di vetro. L’obiettivo della seguente tesi è quello di effettuare uno studio parametrico della tipologia a botte delle coperture in vetro-acciaio. Si vuole determinare la differenza di comportamento statico della volta al variare dei vincoli al contorno. In particolare è stata variata la forma della sezione ed il passo ‘L’ degli archi di irrigidimento, in modo da poter ottenere dei criteri di progettazione che ottimizzino le prestazioni tecnico-economiche di tali coperture (fig.4).
Figura 4: Esempio di volta a botte
Lo studio è stato condotto mediante l’ausilio di due codici di calcolo agli elementi finiti, Straus7 ed Abaqus 6.3. Sono stati adottati due modelli, uno con funi giacenti nello stesso piano delle aste (fig.5) e un altro in cui si tien conte dell'effettiva eccentricita' costruttiva, seppur piccola, delle funi (fig.6). Su ognuno di essi sono state effettuate analisi non lineari (fig.7) e ricerche sui modi propri di vibrare e delle forme di instabilita' (fig. 8 e 9) al variare del passo fra irrigidimenti.
Figura 5: Modello numerico (1) di volta a botte in Straus7
Figura 6: Modello numerico (2) di volta a botte in Straus7
Figura 7: Contour delle deformazioni della volta
Figura 8 e 9: Modi di instabilità al variare della rigidezza degli elementi della volta
RESISTENTI PER FORMA
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In collaborazione con la Permasteelisa S.p.a. il Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Trieste ha condotto degli studi su gusci reticolari leggeri per coperture in vetro ed acciaio ed in particolare sulla configurazione di volte a botte sull’esempio di quella realizzata dalla Gadner S.p.a. a BadenWeiler (fig.1a e fig.1b)).
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Generalmente la forma di queste strutture reticolari è definita da superfici di traslazione create da una generica curva spezzata, detta “generatrice” che viene fatta traslare lungo una linea “direttrice” anch’essa spezzata (Fig.2).
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Con questo processo geometrico si può ottenere una notevole molteplicità di superfici spaziali, dalle classiche volte a botte, a forme libere. Tutte queste possiedono l’importante caratteristica di essere costituite da maglie modulari piane di uguale grandezza. Una classica maglia modulare piana è creata da aste d’acciaio, tutte di ugual lunghezza (Fig.3).
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Esse sono incernierate ai nodi tramite un collegamento bullonato o saldato. La rigidezza necessaria contro le deformazioni a taglio della maglia è fornita da funi pretese che corrono lungo le diagonali e sono bloccate da morsetti ad attrito. In corrispondenza del nodo si trova anche un disco di bloccaggio a pressione per i pannelli di vetro. L’obiettivo della seguente tesi è quello di effettuare uno studio parametrico della tipologia a botte delle coperture in vetro-acciaio. Si vuole determinare la differenza di comportamento statico della volta al variare dei vincoli al contorno. In particolare è stata variata la forma della sezione ed il passo ‘L’ degli archi di irrigidimento, in modo da poter ottenere dei criteri di progettazione che ottimizzino le prestazioni tecnico-economiche di tali coperture (fig.4).
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Lo studio è stato condotto mediante l’ausilio di due codici di calcolo agli elementi finiti, Straus7 ed Abaqus 6.3. Sono stati adottati due modelli, uno con funi giacenti nello stesso piano delle aste (fig.5) e un altro in cui si tien conte dell'effettiva eccentricita' costruttiva, seppur piccola, delle funi (fig.6). Su ognuno di essi sono state effettuate analisi non lineari (fig.7) e ricerche sui modi propri di vibrare e delle forme di instabilita' (fig. 8 e 9) al variare del passo fra irrigidimenti.
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