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Impiego strutturale di profili sottili in acciaio formati a freddo CFS


Impiego strutturale dei profili in acciaio piegati a freddo (CFS): prove di compressione e flessione 


IL PANORAMA NORMATIVO

La EN 1990:2006 "Eurocodice - Criteri generali di progettazione strutturale" e la EN 1993- 1-3: “Eurocodice 3 – Progettazione delle strutture di acciaio. Parte 1-3: Regole generali – Regole supplementari per l’impiego dei profilati e delle lamiere sottili piegati a freddo” rappresentano le normative di riferimento per la progettazione dei CFS (Cold Fomed Steel), su di esse si basa infatti la stessa normativa nazionale. Le norme in questione prevedono la possibilità di verificare il comportamento di una membratura CFS mediante un approccio di tipo teorico oppure mediante un approccio di tipo sperimentale, il più volte richiamato ‘Design assisted by testing’.

LA PROGETTAZIONE ASSISTITA DALLA SPERIMENTAZIONE

Tale metodo rappresenta la via più semplice ed efficace per affrontare le numerose complessità che caratterizzano i profili sottili per uso strutturale, vista la loro specificità e l'elevata sensibilità ai fenomeni di instabilità.
Per questo motivo, di seguito viene illustrato il caso specifico di un produttore* il quale ha avviato, in collaborazione con l'Università degli Studi di Trento, una campagna di prove sperimentali volte a definire la geometria ottimale per il proprio profilo*
Sezioni tipiche per CFS

Sezioni tipiche per profili sottili formati a freddo (EN 1993-1-3)


LE PROVE DI COMPRESSIONE - LA SINGOLA MEMBRATURA

L’obiettivo delle prove di compressione sul singolo profilo è quello di valutare gli effetti dell’instabilità locale e distorsionale sulla resistenza della sezione. Dall’elaborazione dei risultati sperimentali si ricava un coefficiente di penalizzazione della sezione dato dal rapporto tra l’area efficace e l’area lorda della sezione stessa. Le prove sono state svolte in accordo alle indicazioni della norma EN 15512 e della norma EN 1993-1-3.

L’approccio teorico, proposto dalla medesima normativa, consiste nell’applicazione di una procedura di tipo iterativo che consente il calcolo dei parametri efficaci della sezione in esame. Nonostante il metodo si basi su ipotesi alquanto semplificate, le operazioni di calcolo risultano piuttosto complesse e laboriose.

Sono stati dunque testati ben 90 campioni presso il Laboratorio dell’Università degli Studi di Trento – Facoltà di Ingegneria. I provini hanno indagato 6 tipologie di profilo differenti per dimensione della sezione, spessore e lunghezza del campione stesso. Per ciascuno è stato determinato il valore del carico di collasso, dal quale è stato possibile ricavare il valore caratteristico di resistenza per ogni serie di campioni simili.
 
Membratura compressa - prove di compressione - CFS
Le prove di compressione

LE PROVE DI FLESSIONE - LA SINGOLA MEMBRATURA

L’obiettivo delle prove di flessione sulla singola membratura è quello di valutare la capacità portante del profilo stesso in presenza di una azione flettente. Trattandosi di una sezione ad un solo asse di simmetria il profilo è stato studiato in tre diverse configurazioni: ad ‘U’, ad ‘U rovesciata’ e a ‘C doppiamente simmetrica’. Le prove sono state svolte in accordo alle indicazioni della norma EN 15512 e della norma EN 1993-1-3.

I campioni provati presso il Laboratorio dell'Università sono stati ben 211. I provini hanno riguardato 6 tipologie di profilo differenti per dimensione della sezione, spessore e lunghezza del campione stesso. Per ciascuno è stato determinato il valore del carico di collasso, dal quale è stato possibile ricavare il valore caratteristico di resistenza per ogni serie di campioni simili.
 
Le prove di flessione - singola membratura - CFS
Le prove di flessione a quattro punti
 

(*) Profilo steelMAX®, realizzato in acciaio strutturale formato a freddo. Per maggiori informazioni: http://www.steelmax.it/prove-sperimentali.html

 

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