Valutazione rigorosa della capacità portante di profili in parete sottile sagomati a freddo

The behaviour of cold-formed thin-walled members is generally fairly complex to predict and the most commonly used approaches are based on the concept of the effective width, which is evaluated of the basis of the distribution of the normal stresses along the axis of bending. The aim of this thesis is to propose an improvement of the method of Eurocode 3 part 1-3 about the definition of the load carrying capacity of these elements. The approach of the Eurocode is presented and analyzed in a critical way. In particular, in the Code, the bi-axial state of bending of the effective cross-section and the influence of warping stresses are fully neglected. Therefore, a more refined approach is propose, based on the evaluation of the effective cross-section proprieties taking into account for the presence of warping stresses as well as for the bi-axial bending on the effective cross-section. Experimental data, presented in Appendix B, related to studies on channels beams, have been used to evaluate the accuracy of the improved equations for a more correct design. Furthermore, the thesis presents in the final part, a focus on the stresses due to the warping constrained and those effects on the definition of the load carrying capacity. Finally, Appendix A presents a complete design example, useful to explain the formulation of the new approach.

Scopo del presente lavoro di tesi è quello di proporre migliorie all’approccio che la normativa europea per le strutture in acciaio prevede per la definizione della capacità portante per profili in parete sottile (UNI EN 1993, Eurocodice 3 parte 1-3: Regole generali - Regole supplementari per l’impiego dei profilati e delle lamiere sottili piegati a freddo). Dopo una prima parte introduttiva, si procede alla descrizione dell’approccio che la normativa citata propone in merito alla definizione della capacità portante per profili compressi, inflessi e presso-inflessi e si evidenziano le note criticità del metodo. In particolare ci si sofferma sulla mancata considerazione della teoria della flessione deviata, nonché dell’assenza del contributo dovuto all’ingobbamento nella formulazione della capacità portante. A tal proposito si propone una formulazione circa l’approccio mediante flessione deviata per la valutazione dell’area efficace della sezione del profilo, sollecitato sia a compressione che a flessione. Successivamente vengono analizzate criticamente le principali ricerche sperimentali in ambito internazionale sviluppate di recente su questa tematica allo scopo di avere a disposizione un quantitativo sufficiente di valori sperimentali di capacità portante utilizzati come dato di confronto nella fase di applicazione e verifica di entrambi i metodi studiati. In riferimento a tale raccolta di informazioni di dati si rimanda all’ Appendice B. La fase finale del lavoro si focalizza sull’effetto delle tensioni provocate dall’ingobbamento impedito sulla capacità portante, argomento molto importante ma fino ad oggi trattato in maniera non abbastanza approfondita. Verrà evidenziato come in molte casistiche trascurare questi effetti porta ad una sovrastima non realistica della capacità portante del profilo in esame. Infine si riporta nell’Appendice A un esempio numerico, in riferimento ad una sezione generica, che mira a validare il metodo normativo nonché quello proposto in termini rigorosi.