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Profilato laminato rinforzato con piatti soggetto a flessione e sforzo normale secondo la SIA 263

Verifica un profilato laminato con piatti di rinforzo dell’ala saldati e simmetrici, soggetto a un momento e a uno sforzo normale, di compressione o di trazione, secondo la SIA 263:2013: la zona rinforzata e quella non rinforzata, l’asta compressa, la lunghezza dei piatti e il taglio dell’anima. Ogni passaggio mostra la sua formula e la cifra della norma da cui deriva.

Basic SIA 263:2013

Incluso nell’abbonamento Basic

Questo modulo è incluso nell’abbonamento Basic e in quelli superiori, con la sua nota di calcolo.

Informazioni su questa verifica

cifre, esempio di calcolo e domande

Verifica un profilato laminato con piatti di rinforzo dell’ala saldati e simmetrici, soggetto a un momento e a uno sforzo normale, di compressione o di trazione, secondo la SIA 263:2013: la zona rinforzata e quella non rinforzata, l’asta compressa, la lunghezza dei piatti e il taglio dell’anima. Ogni passaggio mostra la sua formula e la cifra della norma da cui deriva.

Che cosa verifica

  • Profilato nudo da h, b, tw, tf e r, raccordi inclusi: A e Wy,pl. Sezione rinforzata: Ar = A + 2 · bsem · tsem, Iy,r, la forza nel piatto Fsem = fy,sem · bsem · tsem e Mpl + Mpl,sem = fy,k · Wy,pl + Fsem · (h + tsem).
  • Classe nella zona rinforzata e al di fuori di essa, tabella 5a.
  • Zona rinforzata: MEd ≤ MN,Rd, il momento dei blocchi di tensione plastica del profilato e dei piatti che portano NEd, attorno all’asse neutro plastico zpl.
  • Zona non rinforzata: MEd,0 ≤ My,N,Rd = Mpl/γM1 · (1 − n)/(1 − 0.5a), non oltre Mpl/γM1, sul profilato nudo al di fuori di l0.
  • Sbandamento per flessione attorno a entrambi gli assi, cifra 4.5.1: NK,y,Rd e NK,z,Rd del profilato nudo, e Ncr,y = π² · E · Iy/lK,y².
  • Stabilità, flessione e compressione: NEd/NK,Rd + ω · MEd/((1 − NEd/Ncr) · MRd,r) ≤ 1, con il momento rapportato alla resistenza della sezione rinforzata.
  • Lunghezza dei piatti: la lunghezza di saldatura a ciascuna estremità bsem + 2Δl = Fsem/fw, Δl = (Fsem/fw − bsem)/2 e lsem = l0 + 2Δl.
  • Taglio dell’anima, equazione (41): VEd ≤ VR/γM1, con Av secondo l’equazione (42a), sul solo profilato.

Che cosa inserisce e che cosa ottiene

Inserisce fy,k del profilato e fy,sem dei piatti dalla tabella 1 del Suo esemplare della SIA 263, E (cifra 3.2.2.1), le dimensioni del profilato senza i piatti, tsem e bsem, e γM1 (cifra 4.1.3). Inserisce NEd con il suo segno, il momento massimo MEd nella zona rinforzata, l’andamento del momento, e MEd,0 al di fuori di essa. Per l’asta: la lunghezza l e le lunghezze di sbandamento, a partire dalle condizioni di vincolo alle estremità e dai ritegni intermedi oppure direttamente. Per i piatti: l0, e Δl da fw oppure inserito direttamente. Per il taglio: τy,k e VEd.

Ottiene le caratteristiche della sezione, la classe di ciascuna zona, i momenti ridotti, le resistenze allo sbandamento, la lunghezza dei piatti e il grado di utilizzazione di ciascuna verifica, con l’esito verifica soddisfatta o verifica non soddisfatta. Con l’abbonamento Basic si stampa come nota di calcolo A4.

Ipotesi e limiti

  • Solo rinforzo simmetrico: un piatto delle stesse dimensioni su ciascuna ala.
  • ω = 0.6 + 0.4 · Mmin/Mmax, almeno 0.4, solo per momenti d’estremità; 1.0 con un carico trasversale tra le estremità o con un’estremità non trattenuta lateralmente.
  • La compressione rende necessaria la verifica dell’asta. Lo sbandamento considera il profilato nudo, poiché i piatti irrigidiscono solo una parte della lunghezza, il che è conservativo.
  • Lo svergolamento è considerato impedito da misure costruttive.
  • l0 si ricava dall’inviluppo dei momenti; nessuna formula lo fornisce. Se la verifica della zona non rinforzata non è soddisfatta, l0 è troppo corto.
  • In presenza di uno sforzo normale i piatti portano comunque al massimo Fsem: la lunghezza e le saldature sono dimensionate come in sua assenza. La saldatura non è dimensionata.
  • La fatica non è trattata, sebbene l’estremità di un piatto di rinforzo saldato sia tra i dettagli peggiori che una trave in acciaio possa avere.

Esempio di calcolo

Un profilato laminato con h = 114 mm, b = 120 mm, tw = 5 mm, tf = 8 mm e r = 12 mm, con due piatti 100 × 10 mm su l0 = 4’300 mm, il tutto con fy,k = 235 N/mm², un’asta lunga 4.00 m con due ritegni intermedi contro lo sbandamento attorno a z, soggetta a NEd = 60 kN di compressione, MEd = 40 kN·m con un carico trasversale, MEd,0 = 22 kNm e VEd = 44.1 kN, con fw = 839 N/mm. I risultati seguenti sono quelli del modulo per il suo esempio di calcolo, calcolati alla creazione di questa pagina.

Dati
DatoValoreRif.
Limite di snervamento caratteristico fy,k235 N/mm²§ t.1
Modulo di elasticità E210000 N/mm²§ 3.2.2.1
Altezza totale del profilato, SENZA i piatti di rinforzo h114 mm
Larghezza dell’ala b120 mm
Spessore dell’anima tw5 mm
Spessore dell’ala tf8 mm
Raggio di raccordo r12 mm
Limite di snervamento del piatto di rinforzo fy,sem235 N/mm²§ t.1
Spessore della lamiera tsem10 mm
Larghezza della lamiera bsem100 mm
Coefficiente di resistenza γM11.05§ 4.1.3
Lo sforzo normale èCompressione
Valore di dimensionamento dello sforzo normale NEd60 kN
Momento massimo nella zona rinforzata lungo l’asta MEd40 kN·m
Diagramma dei momentiCarico trasversale tra le estremità — ω = 1,0
Valore di dimensionamento massimo del momento al di fuori della zona rinforzata MEd,022 kNm
Lunghezze di sbandamentoSecondo le condizioni alle estremità e gli appoggi intermedi
Lunghezza dell’asta l4000 mm
Estremità, sbandamento attorno all’asse forte ySenza spostamento laterale — entrambe le estremità articolate
Appoggi intermedi contro lo sbandamento attorno a y ny0
Estremità, sbandamento attorno all’asse debole zSenza spostamento laterale — entrambe le estremità articolate
Appoggi intermedi contro lo sbandamento attorno a z nz2
Lunghezza teorica dei piatti l04300 mm
Determinazione della lunghezza d’introduzione Δl ΔlA partire dalla resistenza della saldatura per unità di lunghezza
Resistenza della saldatura per unità di lunghezza fw839 N/mm
Verifica a taglioConsiderato
Limite di snervamento caratteristico a taglio τy,k135 N/mm²§ t.1
Valore di dimensionamento dello sforzo di taglio VEd44.1 kN
Calcolo: Valori comuni
PassaggioValoreRif.
Limite di snervamento del profilatofy,k = 235 N/mm²§ t.1
Area del profilatoA partire da h, b, tw, tf e r, raccordi compresi.A = 2’534 mm²
Modulo di resistenza plastico del profilatoWy,pl = 119’491 mm³
Area della sezione rinforzataA + 2·bsem·tsem.Ar = 4’534 mm²
Momento d’inerzia della sezione rinforzataIy,r = 13’765’557 mm⁴
Forza in ciascun piatto, sezione completamente plasticizzatafy,sem·bsem·tsem — è anche la forza introdotta dalle saldature.Fsem = 235.0 kN
Momento plastico della sezione rinforzata, senza sforzo normalefy,k·Wy,pl + Fsem·(h + tsem).Mpl + Mpl,sem = 57.22 kN·m
Classe nella zona rinforzataParte sporgente dell’ala c/tf = 5.69 (il piatto può solo irrigidirla); anima c/tw = 14.80 con α = 0.845, ψ = -0.781.– = Classe 1§ t.5a
Classe al di fuori di questa zona– = Classe 1§ t.5a
Calcolo: Verifica 1 — zona rinforzata, flessione e sforzo normale
PassaggioValoreRif.
Asse neutro plastico al di sopra del centroDove i blocchi di tensione del profilato e dei piatti riprendono NEd — compressione dal lato dell’asse che la riprende.zpl = -25.5 mm
Momento plastico ridotto della sezione rinforzataIl momento degli stessi blocchi di tensione, /γM1. I piatti sono i più lontani dall’asse, quindi conservano quasi tutto il loro contributo mentre l’anima riprende lo sforzo normale.MN,Rd = 53.77 kN·m
Zona rinforzataMEd ≤ MN,Rdη = 0.744 · verifica soddisfatta74 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 2 — zona non rinforzata, flessione e sforzo normale
PassaggioValoreRif.
Grado di utilizzazione del profilato allo sforzo normalen = 0.1058
Momento plastico ridotto del profilatoMpl/γM1·(1 − n)/(1 − 0,5a), a = 0.242, al massimo Mpl/γM1.My,N,Rd = 26.74 kN·m
Zona non rinforzataMEd,0 ≤ My,N,Rdη = 0.823 · verifica soddisfatta82 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Valori comuni — sbandamento
PassaggioValoreRif.
Lunghezza di sbandamento, asse fortek·l con k = 1.00 — senza spostamento laterale — entrambe le estremità articolate.lK,y = 4’000 mm
Lunghezza di sbandamento, asse debolel/(nz + 1) = 4’000/3: l’asta sbanda tra i suoi appoggi.lK,z = 1’333 mm
Snellezza relativa, asse forte(lK,y/iy)/λE, iy = 48.9 mm, λE = π·√(E/fy,k) = 93.91.λ̄K,y = 0.8708
Snellezza relativa, asse debole(lK,z/iz)/λE, iz = 30.2 mm.λ̄K,z = 0.4704
Resistenza allo sbandamento, asse forteχK·A·fy,k/γM1, curva b, χK = 0.6799.NK,y,Rd = 385.5 kN§ 4.5.1
Resistenza allo sbandamento, asse deboleχK·A·fy,k/γM1, curva c, χK = 0.8594.NK,z,Rd = 487.3 kN§ 4.5.1
Carico critico elastico, asse forteπ²·E·Iy/lK,y². Determina l’amplificazione 1/(1 − NEd/Ncr) del momento.Ncr,y = 785 kN
Carico critico elastico, asse deboleNcr,z = 2’691 kN
Calcolo: Verifica 3 — stabilità, flessione e compressione
PassaggioValoreRif.
Coefficiente di ripartizione dei momentiω = 1.0000
AmplificazioneCon la rigidezza del profilato nudo — i piatti, presenti solo su parte della lunghezza, non possono che irrigidirlo.1/(1 − NEd/Ncr,y) = 1.0827
Termine dello sforzo normaleLa minore resistenza allo sbandamento del solo profilato.NEd/NK,Rd = 0.1556
Termine del momento, amplificatoRispetto alla resistenza della sezione rinforzata, 54.5 kN·m, dove agisce il momento massimo.ω·MEd/MRd,r = 0.7947
Stabilità, flessione e compressioneNEd/NK,Rd + ω·MEd/((1 − NEd/Ncr)·MRd,r) ≤ 1η = 0.950 · verifica soddisfatta95 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Valori comuni — lunghezza dei piatti
PassaggioValoreRif.
Lunghezza di saldatura richiesta a ciascuna estremitàFsem/fw.bsem + 2Δl = 280 mm
Lunghezza d’introduzione a ciascuna estremitàΔl = (Fsem/fw − bsem)/2.Δl = 90 mm
Lunghezza totale di ciascun piattolsem = l0 + 2Δl.lsem = 4’480 mm
Calcolo: Verifica 4 — taglio nell’anima
PassaggioValoreRif.
Area di taglio efficaceAv = 846 mm²§ (42a)
Resistenza a taglio dell’animaVEd ≤ VR/γM1η = 0.406 · verifica soddisfatta41 % della resistenza utilizzata§ (41)

Come viene controllato questo modulo

Controllato cifra per cifra rispetto alla SIA 263:2013 e confrontato con calcoli indipendenti utilizzati su progetti reali, prima della pubblicazione.

Domande

Perché i piatti perdono così poco a causa dello sforzo normale?

Si trovano alla massima distanza dall’asse, quindi conservano quasi tutto il loro contributo mentre l’anima porta lo sforzo normale. Nell’esempio di calcolo MN,Rd = 53.8 kN·m, contro (Mpl + Mpl,sem)/γM1 = 54.5 kN·m in sua assenza.

Quale rigidezza determina l’amplificazione del momento?

Quella del profilato nudo. Nell’esempio di calcolo 1/(1 − NEd/Ncr,y) = 1.083.

Quale abbonamento include questo modulo?

L’abbonamento Basic, con la sua nota di calcolo.

Vedi anche

Norma: SIA 263:2013 · Pagina aggiornata: 28 ottobre 2026