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Profilato a C con irrigidimenti di bordo formato a freddo soggetto a flessione e sforzo normale secondo la SIA 263

Verifica un profilato a C con irrigidimenti di bordo formato a freddo soggetto a un momento attorno al suo asse forte e a uno sforzo normale di compressione o di trazione, sulla sua sezione efficace con l’instabilità distorsionale dell’ala e del labbro, secondo la SIA 263:2013. Ogni passaggio mostra la sua formula e la cifra della norma da cui deriva.

Pro SIA 263:2013

Incluso nell’abbonamento Pro

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

Informazioni su questa verifica

cifre, esempio di calcolo e domande

Verifica un profilato a C con irrigidimenti di bordo formato a freddo soggetto a un momento attorno al suo asse forte e a uno sforzo normale di compressione o di trazione, sulla sua sezione efficace con l’instabilità distorsionale dell’ala e del labbro, secondo la SIA 263:2013. Ogni passaggio mostra la sua formula e la cifra della norma da cui deriva.

Che cosa verifica

  • Classe di ciascuna parte piana, con ε = √(235/fy): l’anima e l’ala compressa come elementi interni (tabella 5a), il labbro come elemento sporgente (tabella 5b), sulle dimensioni riferite alla linea media hp = h − t, bp = b − t e cp = c − t/2.
  • Irrigidimento di bordo, EN 1993-1-3 5.5.3.2: l’ala con il labbro considerato rigido (k = 4.0), il labbro con kσ secondo (5.13b), poi As e Is.
  • Instabilità distorsionale: la rigidezza della molla K dell’anima, (5.10b); σcr,s = 2 · √(K · E · Is)/As, (5.15); λ̄d = √(fy/σcr,s); e χd secondo (5.12), da cui tred = χd · t.
  • Sezione efficace a flessione, con σmax = fy: zeff per iterazione e Weff, il minore tra Weff,c e Weff,t.
  • Sezione efficace a compressione, EN 1993-1-3 6.1.3: ogni parte piana a fy,k, entrambi gli irrigidimenti compressi; Aeff e βA = Aeff/A.
  • Spostamento del baricentro efficace eN, EN 1993-1-3 6.1.9, che aggiunge ΔMz,Ed = NEd · eN.
  • Resistenze, cifra 4.1.3: Nc,Rd e MRd da Aeff e Weff con fy,k/γM1; Mz,Rd da Wz,eff.
  • Sbandamento per flessione attorno a entrambi gli assi, cifra 4.5.1, curva b, su Aeff, con √βA nella snellezza λ̄K.
  • Verifica 1, sezione, EN 1993-1-3 6.1.9: NEd/Nc,Rd + My,Ed/MRd + ΔMz,Ed/Mz,Rd ≤ 1.
  • Verifica 2, stabilità: NEd/NK,Rd più i termini del momento amplificati con 1/(1 − NEd/Ncr,y) e 1/(1 − NEd/Ncr,z).

Che cosa inserisce e che cosa ottiene

Inserisce fy,k (tabella 1), E (cifra 3.2.2.1), l’altezza esterna h, la larghezza dell’ala b e la lunghezza del labbro c, lo spessore del nucleo t, γM1 (cifra 4.1.3), il segno dello sforzo normale, NEd, il momento massimo My,Ed e l’andamento del momento. Per lo sbandamento, la lunghezza l con le condizioni di vincolo alle estremità e i ritegni intermedi ny e nz in ciascun piano, oppure direttamente le lunghezze di sbandamento.

Ottiene i valori dell’irrigidimento, le due sezioni efficaci, le resistenze e i due gradi di utilizzazione, con l’esito verifica soddisfatta o verifica non soddisfatta. Con l’abbonamento Pro si stampa come nota di calcolo A4.

Ipotesi e limiti

  • Per gli elementi a parete sottile la SIA 263 rinvia alla SN EN 1993-1-3; quelle righe indicano la cifra della EN.
  • Il labbro è più efficace tra 0.2 e 0.6 volte la larghezza dell’ala.
  • ω = 0.6 + 0.4 · Mmin/Mmax, almeno 0.4, solo per momenti d’estremità; altrimenti ω = 1.0. Nessun fattore di forma ξ.
  • In trazione le verifiche dell’asta decadono, poiché la trazione stabilizzerebbe l’asta.
  • Si assume che l’asta sia trattenuta contro la rotazione, dalla lamiera o accoppiando i profilati. Lo svergolamento e lo sbandamento torsionale e flesso-torsionale non sono verificati.
  • Non sono trattati: il taglio e lo schiacciamento locale dell’anima sugli appoggi, i fissaggi, la freccia e la fase di costruzione.

Esempio di calcolo

Un profilato a C con irrigidimenti di bordo 200 × 70 × 20 × 2 mm con fy,k = 350 N/mm² e γM1 = 1.05, lungo 4’000 mm e incernierato a entrambe le estremità, con tre ritegni intermedi attorno a z, soggetto a una compressione di 25 kN e a un momento di 5.0 kNm dovuto a un carico trasversale. 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,k350 N/mm²§ t.1
Modulo di elasticità E210000 N/mm²§ 3.2.2.1
Altezza totale h200 mm
Larghezza dell’ala b70 mm
Lunghezza dell’irrigidimento di bordo c20 mm
Spessore t2 mm
Coefficiente di resistenza γM11.05§ 4.1.3
Lo sforzo normale èCompressione
Valore di dimensionamento dello sforzo normale NEd25 kN
Momento massimo attorno a y lungo l’asta My,Ed5.0 kN·m
Diagramma dei momentiCarico trasversale tra le estremità — ω = 1,0
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 nz3
Calcolo: Valori comuni
PassaggioValoreRif.
Limite di snervamento caratteristicofy,k = 350 N/mm²§ t.1
Coefficiente di riduzioneε = √(235/fy)ε = 0.8194§ t.5a
Tensione al bordo per le larghezze efficacify: la verifica allo stato limite ultimo, la fibra più compressa allo snervamento. Non richiesto.σmax = 350 N/mm²
SpessoreCampo usuale 1.0 a 5.0 mm per un profilato formato a freddo, entro un intervallo del materiale di base da 0.5 a 5.0 mm.t = 2.00 mm
AltezzaCampo usuale 80 a 250 mm per un profilato formato a freddo.h = 200.0 mm
Anima — altezza sulla linea mediah − thp = 198.0 mm
Ala — larghezza sulla linea mediab − tbp = 68.0 mm
Irrigidimento di bordo — lunghezza sulla linea mediac − t/2cp = 19.0 mm
Anima — snellezzaLarghezza della parte piana sulla linea media 198.0 mm, interno (trattenuto lungo entrambi i bordi), inflesso. Limiti di classe 59.0 · 68.0 · 101.6 — classe 3.b/t = 99.0§ t.5a
Ala superiore — snellezzaLarghezza della parte piana sulla linea media 68.0 mm, interno (trattenuto lungo entrambi i bordi), compressa. Limiti di classe 27.0 · 31.1 · 34.4 — classe 3.b/t = 34.0§ t.5a
Labbro superiore — snellezzaLarghezza della parte piana sulla linea media 19.0 mm, elemento sporgente (un bordo libero), compressa. Limiti di classe 7.4 · 8.2 · 11.5 — classe 3.b/t = 9.5§ t.5b
Classe della sezioneOgni parte piana compressa rispetta il limite della classe 3; l’intera sezione lavora quindi elasticamente — cosa insolita per un elemento formato a freddo.– = Classe 3§ t.5a
Calcolo: Valori comuni — la sezione efficace
PassaggioValoreRif.
Ala compressa — larghezza efficace (irrigidimento di bordo considerato rigido)k = 4,0, λp = 0.730 ≤ 0,9: l’intera ala è efficace.beff = 68.0 mm
Irrigidimento di bordo — coefficiente d’imbozzamentokσ = 0,5 per cp/bp ≤ 0,35, altrimenti 0,5 + 0,83·∛((cp/bp − 0,35)²); qui cp/bp = 0.279.kσ = 0.500EN 1993-1-3 (5.13b)
Irrigidimento di bordo — larghezza efficaceλp = 0.577 ≤ 0,9: l’intero irrigidimento di bordo è efficace.ceff = 19.0 mm
Irrigidimento di bordo — area efficaceAs = t·(be2 + ceff): la striscia d’ala vicina all’irrigidimento di bordo e il labbro efficace.As = 106.0 mm²EN 1993-1-3 5.5.3.2
Irrigidimento di bordo — momento d’inerziaRispetto al proprio asse baricentrico parallelo all’ala.Is = 3’366 mm⁴EN 1993-1-3 5.5.3.2
Rigidezza della molla fornita dall’animaK = E·t³/(4(1 − ν²))·1/(b1²·hw + b1³), con b1 = 57.1 mm dall’anima al baricentro dell’irrigidimento e l’altra ala tesa. Esprime quanto rigidamente l’anima trattiene l’insieme ala-labbro contro la rotazione.K = 0.5550 N/mm²EN 1993-1-3 (5.10b)
Tensione critica distorsionaleσcr,s = 2·√(K·E·Is)/As — l’irrigidimento che sbanda come un’asta compressa su un appoggio elastico continuo costituito dall’anima.σcr,s = 373.7 N/mm²EN 1993-1-3 (5.15)
Snellezza distorsionale√(fy/σcr,s)λ̄d = 0.968EN 1993-1-3 5.5.3.1
Coefficiente di riduzione per l’instabilità distorsionale1,0 fino a λ̄d = 0,65; 1,47 − 0,723·λ̄d fino a 1,38; 0,66/λ̄d oltre. L’irrigidimento è poi considerato con lo spessore tred = χd·t = 1.541 mm.χd = 0.770EN 1993-1-3 (5.12)
Anima — larghezza efficaceψ = -0.887, k = 21.080, σcr,P = 408.2 N/mm², λp = 0.926. Winter, sulla larghezza compressa di 104.9 mm: 82.3 % di essa è efficace, in due parti uguali alle estremità della zona compressa.beff = 86.4 mm
Asse neutro della sezione lorda, dalla linea media inferiorezG = 99.00 mm
Asse neutro della sezione efficaceSpostato di 5.94 mm in direzione opposta al lato compresso. Determinato per iterazione — le larghezze efficaci dipendono dalla distribuzione delle tensioni, che dipende dall’asse: 7 iterazioni qui.zeff = 93.06 mm
Area lordaA = 744 mm²
Area efficace91.7 % dell’area lorda è efficace.Aeff = 683 mm²
Momento d’inerzia, sezione lordaI = 4’570’760 mm⁴
Momento d’inerzia, sezione efficaceIeff = 4’242’124 mm⁴
Modulo di resistenza elastico, sezione lordaIl minore dei valori nelle due fibre estreme.Wel = 45’708 mm³
Modulo di resistenza efficace, lato compressoIeff diviso per la distanza dall’asse efficace alla faccia esterna del lato compresso.Weff,c = 40’044 mm³
Modulo di resistenza efficace, lato tesoWeff,t = 45’098 mm³
Modulo di resistenza efficaceIl minore dei due: 87.6 % del modulo di resistenza elastico lordo. La riserva plastica della zona tesa non è considerata.Weff = 40’044 mm³
Calcolo: Valori comuni — sezione efficace in compressione
PassaggioValoreRif.
Anima — larghezza efficace in compressioneElemento interno, ψ = 1, k = 4.000, λp = 2.126. 42.2 % di essa è efficace.beff,N = 83.5 mm
Ali e labbri — irrigidimenti di bordo, entrambi compressiAla λp = 0.730, irrigidimento di bordo λp = 0.577.beff · ceff = 68.0 · 19.0 mm
Irrigidimento di bordo — rigidezza della molla offerta dall’animaEntrambe le ali compresse: K = E·t³/(4(1 − ν²))·1/(b1²·hw + b1³ + 0,5·b1²·hw), b1 = 57.1 mm.K = 0.3999 N/mm²EN 1993-1-3 (5.10b)
Irrigidimento di bordo — tensione critica elastica2·√(K·E·Is)/As.σcr,s = 317.2 N/mm²EN 1993-1-3 (5.15)
Instabilità distorsionale — riduzioneλ̄d = √(fy,k/σcr,s) = 1.050; gli irrigidimenti sono considerati con χd·t.χd = 0.7105EN 1993-1-3 5.5.3.1
Area efficace in compressioneTutte le parti piane compresse a σ = fy,k. 61.0 % dell’area lorda A = 744 mm² collabora.Aeff = 454 mm²EN 1993-1-3 6.1.3
Fattore di sottigliezzaβA = Aeff/A.βA = 0.6097
Spostamento del baricentro efficaceVerso le estremità delle ali: il profilato è simmetrico solo rispetto a y, per cui la perdita di parti delle sue ali sposta il baricentro trasversalmente all’anima. NEd resta applicato alla sezione lorda, nel suo baricentro e agisce sulla sezione efficace con questa eccentricità attorno a z.eN = 4.68 mmEN 1993-1-3 6.1.9
Momento addizionale attorno a zNEd·eN.ΔMz,Ed = 0.1170 kN·mEN 1993-1-3 6.1.9
Modulo di resistenza efficace attorno a z, sezione compressaIz della sezione efficace, 300’330 mm⁴, diviso per 25.1 mm, distanza dal suo baricentro alla fibra compressa da ΔMz: la faccia esterna dell’anima.Wz,eff = 11’987 mm³
Resistenza a flessione attorno all’asse zfy,k·Wz,eff/γM1.Mz,Rd = 3.996 kN·m
Resistenza a compressione della sezione efficaceAeff·fy,k/γM1.Nc,Rd = 151.2 kN§ 4.1.3
Resistenza a flessione della sezione efficacefy,k·Weff/γM1, Weff = 40’044 mm³ — la sezione soggetta a sola flessione.MRd = 13.348 kN·m§ 4.1.3
Calcolo: Valori comuni — sbandamento
PassaggioValoreRif.
Snellezza limite elasticaπ·√(E/fy,k).λE = 76.95
Lunghezza di sbandamento, asse fortek·l con k = 1.00.lK,y = 4’000 mm
Snellezza relativa, asse forte(lK/i)/λE·√βA, i = 78.4 mm sulla sezione lorda: l’imbozzamento locale interviene tramite √βA.λ̄K,y = 0.5178
Resistenza allo sbandamento, asse forteχK·Aeff·fy,k/γM1, curva b (profilato a C senza o con irrigidimenti di bordo), χK = 0.8762.NK,Rd,y = 132.5 kN§ 4.5.1
Lunghezza di sbandamento, asse debolel/(nz + 1).lK,z = 1’000 mm
Snellezza relativa, asse debole(lK/i)/λE·√βA, i = 25.7 mm sulla sezione lorda: l’imbozzamento locale interviene tramite √βA.λ̄K,z = 0.3948
Resistenza allo sbandamento, asse deboleχK·Aeff·fy,k/γM1, curva b (profilato a C senza o con irrigidimenti di bordo), χK = 0.9281.NK,Rd,z = 140.3 kN§ 4.5.1
Carico critico della sezione ridotta per la flessioneπ²·E·Ieff/lK,y², Ieff = 4’242’124 mm⁴.Ncr,y = 549.5 kN
Carico critico attorno a zπ²·E·Iz/lK,z² sulla sezione lorda, Iz = 491’495 mm⁴; amplifica ΔMz.Ncr,z = 1’018.7 kN
Calcolo: Verifica 1 — sezione, compressione con flessione
PassaggioValoreRif.
Sezione, compressione con flessioneNEd/Nc,Rd + My,Ed/MRd + ΔMz,Ed/Mz,Rd ≤ 1η = 0.569 · verifica soddisfatta57 % della resistenza utilizzataEN 1993-1-3 6.1.9
Calcolo: Verifica 2 — stabilità, compressione con flessione
PassaggioValoreRif.
Coefficiente di ripartizione dei momenti1,0 per questo diagramma dei momenti.ω = 1.0000
Coefficiente di amplificazione1/(1 − NEd/Ncr,y) = 1.0477
Termine dello sforzo normaleLa minore delle due resistenze allo sbandamento.NEd/NK,Rd = 0.1887
Termine del momento, amplificatoNessun fattore di forma ξ: l’imbozzamento locale ha assorbito la riserva plastica di una sezione a parete sottile.(ω·MEd + ΔM)/((1 − NEd/Ncr)·MRd) = 0.3924
Termine di ΔMz, amplificatoΔMz,Ed/((1 − NEd/Ncr,z)·Mz,Rd) = 0.0300
Stabilità, compressione con flessioneNEd/NK,Rd + termini del momento amplificati ≤ 1η = 0.611 · verifica soddisfatta61 % della resistenza utilizzata

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 a compressione lavora una parte della sezione molto minore che a flessione?

L’intera anima è compressa e, con entrambe le ali compresse, l’anima trattiene meno saldamente gli irrigidimenti. Nell’esempio di calcolo Aeff scende dal 91.7 % dell’area lorda a flessione al 61.0 % a compressione, e χd da 0.770 a 0.711.

Il labbro stesso viene verificato?

Sì: come elemento sporgente per la sua classe, poi tramite ceff come parte dell’irrigidimento di bordo.

Quale abbonamento include questo modulo?

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

Vedi anche

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