Verifica sezione composta acciaio-calcestruzzo

La sezione composta acciaio–calcestruzzo rappresenta una soluzione strutturale particolarmente efficace quando si vogliono sfruttare in modo collaborante le caratteristiche meccaniche dell’acciaio e del calcestruzzo.

La collaborazione tra l’acciaio e il calcestruzzo permette infatti di sfruttare le migliori caratteristiche meccaniche di entrambi i materiali: l’elevata resistenza a trazione dell’acciaio e l’ottimo comportamento del calcestruzzo nei confronti degli sforzi di compressione.

Questa soluzione trova applicazione in numerosi ambiti, tra cui edifici multipiano, strutture industriali, passerelle, ampliamenti di edifici esistenti e impalcati metallici collaboranti.

Affinché la collaborazione tra i due materiali sia efficace è necessario determinare correttamente le proprietà geometriche della sezione composta, che costituiscono la base di tutte le successive verifiche strutturali.

Per questo motivo ho sviluppato LP-Excel-001 – Verifica Sezione Composta – Versione Lite, un foglio di calcolo gratuito che consente di determinare in modo semplice e immediato le principali caratteristiche geometriche di una sezione composta acciaio–calcestruzzo.

Cos’è una sezione composta acciaio-calcestruzzo

Una sezione composta è costituita da una trave in acciaio collegata ad una soletta in calcestruzzo mediante opportuni connettori a taglio, comunemente denominati pioli Nelson.

Quando la connessione è progettata correttamente, acciaio e calcestruzzo lavorano come un unico elemento resistente.

Questo comportamento consente di incrementare significativamente la rigidezza flessionale della trave, migliorare la distribuzione delle tensioni e ridurre le deformazioni rispetto ad una tradizionale trave in acciaio.

Dal punto di vista progettuale, il primo passo consiste nella determinazione delle caratteristiche geometriche della sezione composta.

Proprietà geometriche della sezione composta

Il calcolo della sezione composta permette di determinare i principali parametri necessari per le verifiche strutturali.

Tra questi rivestono particolare importanza:

• area equivalente della sezione;
• posizione dell’asse neutro;
• momento d’inerzia;
• modulo resistente;
• caratteristiche geometriche della sezione trasformata.

Questi valori costituiscono la base per le successive verifiche di resistenza e deformabilità previste dalle Norme Tecniche.

Riferimenti normativi

Il calcolo delle strutture composte è disciplinato principalmente da:

• Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018);
• Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019;
• UNI EN 1994-1-1 (Eurocodice 4 – Progettazione delle strutture composte acciaio-calcestruzzo).

Il foglio Excel è stato sviluppato seguendo i criteri generalmente adottati nella progettazione delle sezioni composte.

Come funziona il foglio Excel

Il foglio di calcolo è organizzato in tre sezioni principali.

1. Inserimento dei dati

Nella prima scheda vengono inseriti tutti i dati geometrici della trave e della soletta collaborante, tra cui:

• luce della trave;
• interasse tra le travi;
• geometria della sezione metallica;
• caratteristiche della soletta;
• tipologia di alleggerimento.

L’interfaccia è stata progettata per rendere immediato l’inserimento dei dati di progetto.

2. Proprietà della sezione metallica

La seconda scheda determina automaticamente le caratteristiche geometriche della trave in acciaio, calcolando i principali parametri necessari alla successiva trasformazione della sezione.

3. Calcolo della sezione composta

L’ultima scheda rappresenta il cuore del foglio Excel.

Attraverso il metodo della sezione trasformata vengono determinate automaticamente:

• area equivalente;
• asse neutro;
• momento d’inerzia;
• modulo resistente;
• principali caratteristiche geometriche della sezione composta.

Tutti i risultati vengono aggiornati automaticamente ad ogni modifica dei dati di input.

Perché ho realizzato questo foglio di calcolo

Nel corso della mia attività professionale mi sono trovato spesso a progettare strutture metalliche collaboranti, sia in ambito industriale che civile.

Sebbene oggi siano disponibili numerosi software di calcolo, molto spesso risulta utile disporre di uno strumento rapido e trasparente che consenta di verificare immediatamente le proprietà geometriche della sezione composta e di comprendere ogni passaggio del procedimento di calcolo.

Da questa esigenza nasce LP-Excel-001, il primo di una serie di strumenti tecnici che metterò progressivamente a disposizione sul sito.

Cosa comprende la versione Lite

La versione gratuita comprende:

• inserimento dei dati geometrici;
• calcolo delle proprietà della sezione metallica;
• determinazione della sezione composta;
• calcolo dell’asse neutro;
• calcolo del momento d’inerzia;
• calcolo del modulo resistente;
• esempio già compilato.

Il foglio è stato progettato come strumento di supporto alla progettazione e può risultare utile sia ai professionisti sia agli studenti di ingegneria strutturale.

Download gratuito

Puoi scaricare gratuitamente LP-Excel-001 – Verifica Sezione Composta – Versione Lite utilizzando il pulsante riportato di seguito.

Conclusioni

La determinazione delle proprietà geometriche di una sezione composta costituisce una fase fondamentale della progettazione delle strutture acciaio–calcestruzzo. Disporre di uno strumento semplice, trasparente e immediato consente di velocizzare il lavoro del progettista e di ridurre il rischio di errori nei calcoli preliminari.

Con LP-Excel-001 – Verifica Sezione Composta – Versione Lite ho voluto mettere a disposizione della comunità tecnica uno strumento pratico, nato dall’esperienza maturata nella progettazione strutturale e pensato per supportare ingegneri, progettisti e studenti.

Se hai trovato utile questo strumento, continua a seguire il sito: nei prossimi mesi pubblicherò nuovi fogli di calcolo, approfondimenti tecnici e risorse dedicate al mondo dell’ingegneria strutturale.