Profilato laminato in acciaio rinforzato con piatti secondo la SIA 263

Dimensiona piatti di rinforzo dell’ala saldati e simmetrici su un profilato laminato inflesso secondo la SIA 263:2013: la zona rinforzata e quella non rinforzata, 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

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Informazioni su questa verifica

cifre, esempio di calcolo e domande

Che cosa verifica

Profilato nudo dalle cinque dimensioni h, b, t_w, t_f e r: A, I_y e W_y,pl, raccordi inclusi, poi M_pl = f_y,k · W_y,pl e la sua resistenza di dimensionamento M_pl/γ_M1.
Larghezza necessaria del piatto: il momento aggiuntivo necessario, M_sem,pl,req ≥ γ_M1 · M_Ed − M_pl, e la larghezza del piatto necessaria per lo spessore scelto, b_sem,req = M_sem,pl,req/(f_y,sem · t_sem · (h + t_sem)).
Zona rinforzata: M_Ed ≤ (M_pl + M_pl,sem)/γ_M1, con F_sem = f_y,sem · b_sem · t_sem, il braccio a = h + t_sem e M_pl,sem = F_sem · a.
Zona non rinforzata: M_Ed,0 ≤ M_pl/γ_M1, sul profilato nudo al di fuori di l₀.
Lunghezza dei piatti: la lunghezza di introduzione a ciascuna estremità, Δl = (F_sem/f_w − b_sem)/2, poiché la saldatura trasversale all’estremità del piatto conta insieme alle due saldature laterali, e la lunghezza totale l_sem = l₀ + 2Δl.
Taglio dell’anima, equazione (41): V_Ed ≤ V_R/γ_M1, con V_R = τ_y,k · A_v e A_v = A − 2b · t_f + (t_w + 2r) · t_f, equazione (42a), del solo profilato.

Che cosa inserisce e che cosa ottiene

Inserisce f_y,k del profilato e f_y,sem dei piatti dalla tabella 1 del Suo esemplare della SIA 263, le dimensioni del profilato senza i piatti, lo spessore t_sem e la larghezza b_sem del piatto, e γ_M1 (cifra 4.1.3). Inserisce M_Ed nella zona rinforzata, il momento massimo M_Ed,0 al di fuori di essa, e la lunghezza teorica l₀ ricavata dall’inviluppo dei momenti. Δl deriva dalla resistenza della saldatura per unità di lunghezza f_w, oppure è inserito direttamente. Per la verifica a taglio inserisce τ_y,k e V_Ed.

Ottiene le caratteristiche del profilato, l’altezza con i piatti h + 2t_sem, la larghezza necessaria, la forza nel piatto, la lunghezza del piatto 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. L’asse neutro non si sposta, quindi M_pl e M_pl,sem si sommano semplicemente. Un piatto su una sola ala richiede di calcolare la sezione ex novo.
La sezione rinforzata è considerata completamente plasticizzata.
l₀ è la lunghezza su cui M_Ed supera M_pl/γ_M1. Nessuna formula la fornisce; dipende dalla forma dell’andamento del momento.
I piatti di rinforzo non aumentano la resistenza a taglio. L’anima porta da sola il taglio.
Se V_Ed non supera la metà di V_R/γ_M1, non è richiesta alcuna interazione tra momento e taglio.
La classe della sezione rinforzata non viene riesaminata; si applica la classe del profilato.
Si assume che lo svergolamento sia impedito da misure costruttive.
La saldatura non è dimensionata. Deve trasmettere F_sem su b_sem + 2Δl e portare il flusso di taglio longitudinale lungo l’intero piatto.
La fatica non è trattata. L’estremità di un piatto di rinforzo saldato è tra i dettagli a fatica peggiori di una trave in acciaio.

Esempio di calcolo

Un profilato laminato con h = 114 mm, b = 120 mm, t_w = 5 mm, t_f = 8 mm e r = 12 mm, rinforzato con due piatti 100 × 10 mm, il tutto con f_y,k = 235 N/mm², soggetto a M_Ed = 47.6 kNm nella zona rinforzata e M_Ed,0 = 26.0 kNm al di fuori di essa, con l₀ = 4’300 mm, f_w = 839 N/mm e V_Ed = 44.1 kN. I risultati seguenti sono quelli del modulo per il suo esempio di calcolo, calcolati alla creazione di questa pagina.

Dati
Dato	Valore	Rif.
Limite di snervamento caratteristico f_y,k	235 N/mm²	§ t.1
Altezza totale del profilato, SENZA i piatti di rinforzo h	114 mm
Larghezza dell’ala b	120 mm
Spessore dell’anima t_w	5 mm
Spessore dell’ala t_f	8 mm
Raggio di raccordo r	12 mm
Limite di snervamento del piatto di rinforzo f_y,sem	235 N/mm²	§ t.1
Spessore della lamiera t_sem	10 mm
Larghezza della lamiera b_sem	100 mm
Coefficiente di resistenza γ_M1	1.05	§ 4.1.3
Valore di dimensionamento del momento nella zona rinforzata M_Ed	47.6 kNm
Valore di dimensionamento massimo del momento al di fuori della zona rinforzata M_Ed,0	26.0 kNm
Lunghezza teorica dei piatti l₀	4300 mm
Determinazione della lunghezza d’introduzione Δl Δl	A partire dalla resistenza della saldatura per unità di lunghezza
Resistenza della saldatura per unità di lunghezza f_w	839 N/mm
Verifica a taglio	Considerato
Limite di snervamento caratteristico a taglio τ_y,k	135 N/mm²	§ t.1
Valore di dimensionamento dello sforzo di taglio V_Ed	44.1 kN

Calcolo: Valori comuni
Passaggio	Valore	Rif.
Limite di snervamento del profilato	f_y,k = 235 N/mm²	§ t.1
Area del profilatoCalcolata a partire da h, b, t_w, t_f e r: le tre lamiere più quattro raccordi di (1 − π/4)·r². La confronti con la riga della tabella del profilato in questione. I piatti di rinforzo non vi sono inclusi.	A = 2’534 mm²
Momento d’inerzia del profilatoCalcolato a partire dalle stesse cinque dimensioni, raccordi compresi. Indicato per poter riconoscere il profilato; non utilizzato per le verifiche plastiche.	I_y = 6’060’890 mm⁴
Modulo di resistenza plastico del profilatoW_y,pl = 2·S, il doppio del momento statico della semisezione rispetto all’asse neutro, raccordi compresi. Calcolato, non inserito: quello del profilato nudo, poiché i piatti si aggiungono al suo momento plastico anziché esservi inglobati.	W_y,pl = 119’491 mm³
Altezza con i piatti di rinforzoL’altezza totale della sezione rinforzata — per il profilato, l’altezza h inserita, più un piatto su ciascuna ala.	h + 2·t_sem = 134.0 mm
Momento plastico del profilatoM_pl = f_y,k·W_y,pl	M_pl = 28.080 kNm
Valore di dimensionamento della resistenza del solo profilatoÈ il livello oltre il quale i piatti di rinforzo devono compensare la differenza, ed è anche la linea dell’inviluppo dei momenti che fissa l₀.	M_pl/γ_M1 = 26.74 kNm

Calcolo: Verifica 1 — zona rinforzata
Passaggio	Valore	Rif.
Momento addizionale richiestoM_sem,pl ≥ γ_M1·M_Ed − M_pl = 1.05 × 47.60 − 28.08.	M_sem,pl,req = 21.90 kNm
Larghezza del piatto richiesta per questo spessoreb_sem ≥ M_sem,pl,req/(f_y,sem·t_sem·(h + t_sem)). Lo spessore è dettato dalle lamiere disponibili; è quindi la larghezza a essere tagliata su misura.	b_sem,req = 75.2 mm
Forza in ciascun piattoF_sem = f_y,sem·b_sem·t_sem, nell’ipotesi che la sezione sia interamente plasticizzata. È anche la forza che la saldatura deve introdurre.	F_sem = 235.0 kN
Braccio di leva tra i centri dei piattia = h + t_sem: il baricentro di ciascun piatto si trova a metà del proprio spessore oltre l’altezza del profilato.	a = 124.0 mm
Momento plastico dei piattiM_pl,sem = F_sem·a. I due piatti formano una coppia; nulla del profilato entra in questo termine.	M_pl,sem = 29.140 kNm
Resistenza della sezione rinforzataLe resistenze si sommano semplicemente — ed è tutta la comodità del metodo; ciò vale perché il rinforzo è simmetrico e l’asse neutro non si è spostato.	(M_pl + M_pl,sem)/γ_M1 = 54.50 kNm
Guadagno rispetto al profilato da solo	– = 103.8 %
Zona rinforzataM_Ed ≤ (M_pl + M_pl,sem)/γ_M1	η = 0.873 · verifica soddisfatta87 % della resistenza utilizzata

Calcolo: Verifica 2 — zona non rinforzata
Passaggio	Valore	Rif.
Zona non rinforzataM_Ed,0 ≤ M_pl/γ_M1	η = 0.972 · verifica soddisfatta97 % della resistenza utilizzata

Calcolo: Lunghezza dei piatti
Passaggio	Valore	Rif.
Lunghezza teoricaRicavato dall’inviluppo dei momenti flettenti, inserito.	l₀ = 4’300 mm
Lunghezza di saldatura richiesta a ciascuna estremitàF_sem diviso per la resistenza per unità di lunghezza. La saldatura frontale all’estremità del piatto conta anch’essa, oltre alle due saldature lungo i suoi lati; la lunghezza disponibile è quindi b_sem + 2Δl e non solo 2Δl.	b_sem + 2Δl = 280 mm
Lunghezza d’introduzione a ciascuna estremitàΔl = (F_sem/f_w − b_sem)/2.	Δl = 90 mm
Lunghezza totale di ciascun piattol_sem = l₀ + 2Δl. Il prolungamento non serve per la flessione — consente alla saldatura di introdurre la forza nel piatto prima che il piatto debba riprenderla.	l_sem = 4’480 mm

Calcolo: Verifica 3 — taglio nell’anima
Passaggio	Valore	Rif.
Area di taglio efficaceA_v = A − 2b·t_f + (t_w + 2r)·t_f, del PROFILATO, con A calcolata sopra. I piatti di rinforzo giacciono nel piano delle ali e non contribuiscono per nulla al taglio.	A_v = 846 mm²	§ (42a)
Valore di dimensionamento della resistenza a taglioV_R = τ_y,k·A_v	V_R/γ_M1 = 108.7 kN	§ (41)
Resistenza a taglio dell’animaV_Ed ≤ V_R/γ_M1	η = 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 sono più lunghi di l_0?

Un piatto non può portare F_sem nel punto in cui inizia. Le saldature devono trasmettergli la forza, e questo richiede lunghezza di saldatura. Il piatto inizia quindi Δl prima del punto in cui è necessario, a ciascuna estremità.

E se la verifica della zona non rinforzata non è soddisfatta?

Allora l₀ è troppo corto. I piatti devono estendersi più lontano lungo l’inviluppo; un piatto più spesso non serve.

Quale abbonamento include questo modulo?

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

Vedi anche

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