EasySteel: Verifica sezioni classe 4

EasySteel impiega, per la classificazione delle sezioni, un metodo numerico molto sofisticato. Questo metodo invero fu messo a punto per tracciare il diagramma momento-curvatura (Fig. 1) in modo da poter classificare le sezioni in base ai limiti del rapporto di curvatura, per altro indicati dalla norma . Tale metodo si basa su un'analisi non lineare delle sezione soggetta a presso-tenso-flessione deviata. Nel modello è incluso il metodo delle aree efficaci per tenere in conto i limiti per instabilità. Purtroppo i limiti dei rapporti di rotazione indicati dalla norma non conducono a rapporti larghezza-spessore indicati dalla stessa, per cui il valore cogente della norma ha costretto ad abbandonare questo metodo di classificazione generale e basato su un modello molto sofisticato.

(Fig. 1)

E' interessante un cenno storico. Il primo ad occuparsi della resistenza, limitata dall'instabilità di profili tubolari cavi, fu Eaton Hodgkinson su richiesta di sir William Fairbairn per la costruzione del Britannia Bridge. Egli notò come per i puntoni tozzi, la legge di Eulero non dava buoni risultati e pertanto formulò una legge basata su molti dati sperimentali (Fig. 2), pubblicata nel 1830.

(Fig. 2)

Tornando ad EasySteel, il modello descritto consente di conoscere l'esatto stato tensionale degli elementi della sezione. Va infatti notato che erroneamente spesso si dice "classe del profilo", in effetti la classe dipende dalle sollecitazioni e varia da ascissa ad ascissa e da combinazione a combinazione dei carichi. Pertanto occorre, prima di ogni verifica, valutare la classe e quindi i moduli di resistenza da adottare e le modalità di verifica previste.

 

Poiché il modello impiegato, come si è detto, è in grado di analizzare lo stato tensionale di ogni elemento della sezione, se uno di questi si trova in classe 4, è agevole applicare il metodo dell'area efficace. Tale metodo è piuttosto intuitivo ed illustrato nella figura 3. Le tensioni, all'inizio dell'imbozzamento si distribuiscono in modo tale da compensare la ridotta resistenza della parte imbozzata. Si può simulare questo fenomeno escludendo dalla sezione l'area equivalente alla parte instabile. Le modalità di tale riduzione sono prescritte dalla normativa (Fig. 4). 

(Fig. 4 da Bernuzzi)

Nel caso di EasySteel si potrebbe ridefinire il poligono della sezione e impiegando il metodo di analisi non lineare descritto. Si è preferito però impiegare le formule di normativa per la nota caratteristica di questa di non limitarsi ad indicare i valori limite, ma di prescrivere anche i metodi. Pertanto un'analisi dello stato tensionale degli elementi della sezione consente di individuare le aree inefficaci e di ricalcolare i parametri di resistenza della sezione. Questo metodo consente l'analisi di profili sottili di qualsiasi configurazione, ma l'impostazione "pratica" di EasySteel, che impiega profili standard affidati ad un sagomario, limita questo metodo ai profili standard suddetti (I, T, C, U, O, L). I profili tubolari rettangolari sono gestiti con questo metodo, i profili tubolari circolari invece vengono gestiti come suggerisce la normativa AISI (American Iron and Steel Institute) poiché il metodo delle aree equivalenti per questo tipo di profili non è indicato nè dalla normativa italiana né dall'Eurocodice 3.

Un dialogo di verifica, oltre ai risultati sintetici dei criteri di resistenza, fornisce le caratteristiche delle singole sezioni e dei singoli elementi della sezione indicando sia in forma grafica che numerica le caratteristiche tensionali e le eventuali aree inefficaci per gli elementi in classe 4 (Fig. 5).

(Fig. 5)