Trave in acciaio a nido d’ape e alveolare secondo la SIA 263

La norma determina quali dati compaiono e come si ricava ogni valore.

Elemento

Proprietà dei materiali, comuni a tutte le verifiche. La sezione non è comune: la SIA 263 la classifica in base alle sollecitazioni; appartiene quindi a ogni verifica e compare con essa.

Informazioni su questa verifica

cifre, esempio di calcolo e domande

Verifica una trave in acciaio con aperture nell’anima, a nido d’ape o alveolare, con il modello Vierendeel secondo la SIA 263:2013: i correnti, il montante d’anima tra due aperture, lo svergolamento e la freccia. Ogni passaggio mostra la sua formula e la cifra della norma da cui deriva.

Che cosa verifica

Che cosa inserisce e che cosa ottiene

Inserisce fy,k e τy,k dalla tabella 1 del Suo esemplare della SIA 263, il tipo di aperture, il profilato di partenza (b, tf, tw, r), la trave aperta (h, a, h0, e1, e0) e γM1 (cifra 4.1.3). Le sollecitazioni derivano dalla campata l e dal carico di dimensionamento qEd di una trave semplicemente appoggiata, oppure sono inserite direttamente, con la distanza xD dalla prima sezione del corrente. Per lo svergolamento inserisce E (cifra 3.2.2.1), G, la distanza lD tra i ritegni laterali dell’ala compressa, il tipo di carico, la posizione del carico za e l’ingobbamento delle sezioni d’estremità. Per la freccia inserisce il carico di servizio e il valore limite.

Ottiene la geometria derivata, la classe, le forze nei correnti e nel montante d’anima, 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

Esempio di calcolo

Una trave a nido d’ape ricavata da un profilato di partenza alto 200 mm (b = 100 mm, tf = 8.5 mm, tw = 5.6 mm), aperto fino a h = 480 mm con a = 60 mm, h0 = 200 mm, e1 = 120 mm ed e0 = 240 mm, con fy,k = 235 N/mm², semplicemente appoggiata su 6.24 m, soggetta a qEd = 16 kN/m con ritegni laterali ogni 3.00 m, e un carico di servizio di 7 kN/m con il limite l/350; le verifiche del corrente, del montante d’anima e della freccia sono soddisfatte, ma quella allo svergolamento non è soddisfatta (η = 1.43). 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
Limite di snervamento caratteristico a taglio τy,k135 N/mm²§ t.1
ApertureAperture poligonali — trave a nido d’ape
Larghezza dell’ala b100 mm
Spessore dell’ala tf8.5 mm
Spessore dell’anima tw5.6 mm
Raggio di raccordo r12 mm
Altezza totale della trave con aperture h480 mm
Altezza di un corrente in corrispondenza dell’apertura a60 mm
Altezza del piatto interposto h0200 mm
Larghezza di un montante d’anima e1120 mm
Larghezza libera di un’apertura e0240 mm
Coefficiente di resistenza γM11.05§ 4.1.3
SollecitazioniTrave semplicemente appoggiata con carico uniformemente ripartito
Luce l6240 mm
Carico di dimensionamento qEd16 kN/m
Distanza dall’appoggio alla prima sezione del corrente xD240 mm
SvergolamentoVerificato, sulla sezione in corrispondenza dell’apertura
Modulo di elasticità E210000 N/mm²§ 3.2.2.1
Distanza tra i ritegni laterali dell’ala compressa lD3000 mm
Modulo di taglio G81000 N/mm²§ 3.2.2.1
CaricoCarico uniformemente ripartito, trave semplicemente appoggiata
Carico applicato a za dal centro di taglio za0 mm
Ingobbamento delle sezioni d’estremitàNon impedito — kφ = 1,0
FrecciaConsiderato
Carico di servizio uniformemente ripartito q7 kN/m
Valore limite della freccia, luce divisa per350
Calcolo: Valori comuni
PassaggioValoreRif.
Limite di snervamento caratteristicofy,k = 235 N/mm²§ t.1
Limite di snervamento caratteristico a taglioτy,k = 135 N/mm²§ t.1
Coefficiente di resistenzaγM1 = 1.05§ 4.1.3
Altezza di un’aperturaTra i due correnti. Con piatti interposti comprende due lati inclinati di 80 mm e un lato verticale di h0 = 200 mm.h − 2a = 360 mm
Dislivello di un lato inclinato(h − 2a − h0)/2 = 80.0 mm
Proiezione orizzontale di un lato inclinato(e0 − e1)/2 = 60.0 mm
Angolo del taglioMisurato dall’orizzontale. È l’angolo del tracciato a zig-zag lungo il quale l’anima del profilato di base è stata tagliata.α = 53.1 °
Altezza del profilato di partenzaNon inserita: deriva dagli altri valori, poiché il taglio passa tra due livelli posti ad a da ciascuna ala. La confronti con il profilato di partenza — se non corrisponde, uno dei valori h, a o h0 non è quello che Lei pensa.d = (h − h0)/2 + a = 200.0 mm
Guadagno in altezzaLa sola apertura delle alveole dà di solito circa 1,5; i piatti interposti permettono di andare oltre.h/d = 2.40
Area di un correnteA1 = b·tf + tw·(a − tf), trascurando i raccordi.A1 = 1’138.4 mm²
Momento statico in corrispondenza dell’aperturaS = b·tf·(h − tf) + tw·(a − tf)·(h − tf − a)S = 519’452 mm³
Braccio di leva delle forze nei correntiaN = S/A1 — distanza tra i baricentri dei due correnti. Il momento esterno è interamente trasformato in una coppia su questo braccio di leva.aN = 456.30 mm
Area dell’anima di un correnteA1w = (a − tf/2)·twA1w = 312.2 mm²
Modulo di resistenza plastico di un correnteRispetto all’asse che divide il profilato a T in due aree uguali — 5.69 mm dalla faccia esterna dell’ala.W1,pl = 10’250 mm³
Sezione orizzontale di un montanteA2 = e1·twA2 = 672 mm²
Modulo di resistenza plastico di un montanteW2,pl = tw·e1²/4, essendo il montante un semplice rettangolo.W2,pl = 20’160 mm³
Passo delle aperturee0 + e1 = 360 mm
Snellezza dell’anima in corrispondenza dell’aperturaLimiti 9.00 · 10.00 · 14.00. Il valore EP di 10 per S 235 e di 8 per S 355 corrisponde alla soglia di classe 2 per elementi sporgenti, 10ε — il tratto d’anima sopra un’apertura è un elemento sporgente, libero lungo il bordo tagliato.(a − tf − r)/tw = 7.05§ t.5b
Classe dell’anima del correnteUna trave a nido d’ape è generalmente dimensionata con il metodo EP, che richiede una sezione di classe 1 o 2.– = Classe 1§ t.5b
Reazione d’appoggioREd = 49.92 kN
Momento massimo, in mezzeriaq·l²/8MEd = 77.88 kNm
Forza nel corrente in mezzeriaN1 = M/aN. Il momento è ripreso quasi interamente da una coppia di sforzi normali nei due correnti; il resto è ripreso localmente dalla loro flessione, M1.N1,Ed = 170.7 kN
Momento nella prima sezione del correnteMD,Ed = 11.52 kNm
Forza nel corrente in questo puntoN1D,Ed = 25.25 kN
Sforzo di taglio nel corrente in questo puntoV1 = V/2 — il taglio verticale è ripartito in parti uguali tra i due correnti.V1D,Ed = 23.04 kN
Momento nella sezione successiva del correnteME,Ed = 27.07 kNm
Forza nel corrente nella sezione successivaN1E,Ed = 59.33 kN
Sforzo di taglio nel corrente nella sezione successivaV1E,Ed = 20.16 kN
Calcolo: Verifica 1 — corrente a metà luce, sforzo normale
PassaggioValoreRif.
Resistenza plastica allo sforzo normale di un correnteN1,pl = fy,k·A1: una tensione uniforme su tutto il corrente, perché a metà luce il taglio è nullo e non vi è flessione locale.N1,pl = 267.5 kN
Corrente soggetto al solo sforzo normaleN1,Ed ≤ N1,pl/γM1η = 0.670 · verifica soddisfatta67 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 2 — corrente nella sezione D, taglio
PassaggioValoreRif.
Resistenza plastica a taglio di un correnteV1,pl = τy,k·A1wV1,pl = 42.1 kN
Corrente soggetto al solo taglioV1,Ed ≤ V1,pl/γM1η = 0.574 · verifica soddisfatta57 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 3 — corrente nella sezione D, sforzo normale, taglio e flessione locale
PassaggioValoreRif.
Tensione tangenziale nell’anima del correnteτ = V1,Ed/A1wτEd = 73.8 N/mm²
Limite di snervamento ridottofyr = √(fy,k² − 3τ²). La riduzione è applicata all’INTERO corrente per semplicità, anche se le ali potrebbero in realtà raggiungere il pieno fy,k.fyr = 197.2 N/mm²
Momento flettente locale nel correnteM1 = V1·e1/2, il braccio di leva essendo la metà della larghezza del montante — la sezione B-B vi si trova, misurata dalla cerniera a metà apertura in A. Questo momento è la parte della flessione globale che la coppia delle forze nei correnti non riprende.M1,Ed = 1.382 kNm
Tensione normale nella sezione determinanteσ = N1,Ed/A1 + M1,Ed/W1,plσEd = 157.0 N/mm²
Corrente soggetto a sforzo normale, taglio e flessione localeσEd ≤ fyr/γM1η = 0.836 · verifica soddisfatta84 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 4 — montante, sforzo di taglio orizzontale
PassaggioValoreRif.
Sforzo di taglio orizzontale nel montanteV2 = ΔN1: la variazione della forza nel corrente da un’apertura alla successiva deve essere trasmessa dal montante.V2,Ed = 34.08 kN
Resistenza plastica a taglio del montanteV2,pl = τy,k·A2V2,pl = 90.7 kN
Montante soggetto a taglio orizzontaleV2,Ed ≤ V2,pl/γM1η = 0.394 · verifica soddisfatta39 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 5 — montante, sforzo normale, taglio e flessione
PassaggioValoreRif.
Sforzo normale nel montanteLa differenza tra i tagli del corrente da una parte e dall’altra.N2,Ed = 2.88 kN
Momento flettente nel montanteM2 = (V1D + V1E)·(e/2) − (N1E − N1D)·(aN − h0)/2. Lo sforzo di taglio orizzontale inflette il montante, che è quindi teso da un lato e compresso dall’altro.M2,Ed = 3.408 kNm
Tensione tangenziale nel montanteτ2,Ed = 50.7 N/mm²
Limite di snervamento ridottofyr = 218.0 N/mm²
Tensione normale nel montanteσ = N2,Ed/A2 + M2,Ed/W2,pl — la stessa forma che per il corrente, applicata al montante.σEd = 173.3 N/mm²
Montante soggetto a sforzo normale, taglio e flessioneσEd ≤ fyr/γM1η = 0.835 · verifica soddisfatta84 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 6 — freccia
PassaggioValoreRif.
Momento d’inerzia in corrispondenza dell’aperturaCalcolato a partire dalla geometria, non inserito: le due sezioni a T e nulla tra di esse, Iy = 2·[b·tf³/12 + b·tf·((h − tf)/2)² + tw·(a − tf)³/12 + tw·(a − tf)·((h − a − tf)/2)²]. Le ali forniscono 79.4 % di questo valore. Raccordi trascurati, come per A1 e S; i piatti intermedi si trovano nei montanti, non in questa sezione.Iy = 119’038’137 mm⁴
Freccia dovuta alla flessione della trave equivalente5·q·l⁴/(384·E·Iy), su una trave a inerzia costante pari a quella in corrispondenza dell’apertura.wM = 5.53 mm
Freccia totaleLa freccia di flessione aumentata di circa il 20 % per tener conto della componente a taglio della deformazione, che in una trave con molte aperture non è più trascurabile. Questo fattore è una stima tratta dalla letteratura, non un valore normativo.w = 6.63 mm
Limitel/350wlim = 17.8 mm
Frecciaw ≤ wlimη = 0.372 · verifica soddisfatta37 % della resistenza utilizzata
Calcolo: Verifica 7 — svergolamento
PassaggioValoreRif.
Costante di torsione in corrispondenza dell’apertura(2·b·tf³ + 2(a − tf)·tw³)/3. Sono presenti solo le anime dei due correnti.K = 46’971 mm⁴
Costante di torsione tra le apertureL’anima intera. Le aperture riducono K del 31 % — e riducono Iz solo del 0.4 % e Iω per nulla. È K che le aperture fanno perdere, ed è proprio per questo che la verifica è fatta sulla sezione in corrispondenza dell’apertura.K = 68’045 mm⁴
Momento critico di svergolamento elastico in corrispondenza dell’aperturaCon Iz, K e Iω della sezione IN CORRISPONDENZA DELL’APERTURA, β = 0, kφ = 1.0. La sezione piena darebbe 99.5 kNm — 4 % in più, e utilizzarlo sarebbe a sfavore della sicurezza.McrD = 95.6 kNm
Resistenza a flessione della trave con aperturefy,k·A1·aN — entrambi i correnti plastificati con il braccio di leva aN, che è lo stesso modello a coppia usato per le forze nei correnti.MR = 122.1 kNm
Snellezza relativaλ̄D = 1.1297
Coefficiente di riduzioneαD = 0.49, considerando la trave come un profilo a I SALDATO — cosa che è, essendo stata tagliata e risaldata. È trattata come una trave a parete piena saldata in tutto il calcolo.χD = 0.4687
SvergolamentoMEd ≤ MD,Rdη = 1.429 · verifica non soddisfatta143 % 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 lo svergolamento è verificato sulla sezione in corrispondenza dell’apertura?

Le aperture riducono la costante di torsione K. Nell’esempio di calcolo riducono K del 31 %, lasciano Iz invariato entro lo 0.4 % e Iω intatto. La sezione piena sovrastimerebbe McrD del 4 %, il che va a sfavore della sicurezza.

Dove si trova la sezione determinante del corrente?

Deve essere trovata per iterazione. Su una trave semplice si trova circa a un quarto della campata. Il modulo verifica solo le sezioni che gli vengono indicate, quindi sposti xD lungo la trave e osservi il grado di utilizzazione.

Posso stampare il calcolo?

Il calcolo completo è visualizzato sullo schermo, gratuitamente e senza account. Una nota di calcolo A4 pronta per la stampa è inclusa nell’abbonamento Basic.

Vedi anche

Norma: SIA 263:2013 · Pagina aggiornata: 26 ottobre 2026