Housing in cold formed steel. Approfondimenti sulla risposta strutturale di componenti in parete sottile

This thesis deepens the structural analysis of a single family living unit, designed to be a response to temporary housing needs in the event of catastrophic events such as earthquakes and hurricanes. The technological solution considered ideal resides in the use of structural elements in cold-formed steel coupled to prefabricated cover panels. In the first part of the thesis the possible structural schemes of the module are analyzed. A first comparative analysis between different static schemes is performed aiming at the choice of the most appropriate one. The analysis continues establishing the most advantageous arrangement of elements for the static and dynamic response of the structure. The second part goes into the details of the characteristics of the thin walled members. The effective characteristics of the structural profiles are determined adopting the penalties set by the Eurocodes. These are integrated with those obtained by numerical analysis. Finally, the effects of primary and non-uniform torsion on profiles are analyzed. The profiles show an interesting response. The contribution of the non-uniform torsion appears of two orders of magnitude higher than that of the primary torsion. Moreover the non-uniform torsion generates internal tensions that are essential for the verification of resistance of the thin walled members.

Nel presente lavoro di tesi si approfondisce l’analisi strutturale di un modulo abitativo mono-familiare, ideato per costituire una risposta alle esigenze abitative temporanee in caso di eventi catastrofici quali sisma e uragani. La soluzione tecnologica ritenuta ideale, compatibile con le esigenze legate alla natura dell’intervento, risiede nell’utilizzo di elementi strutturali in acciaio laminato a freddo (cold-formed steel) accoppiati a pannelli di chiusura prefabbricati. Nella prima parte della tesi si analizzano i possibili schemi strutturali del modulo abitativo affrontando una prima analisi comparativa tra diversi schemi statici, finalizzata alla scelta di quello che appare maggiormente adeguato. Successivamente si approfondisce la definizione dello schema, stabilendo la disposizione di elementi più vantaggiosa per la risposta statica e dinamica della struttura. La seconda parte entra nel dettaglio delle caratteristiche dei profili in parete sottile. Si determinano le caratteristiche efficaci dei profili strutturali, adottando le penalizzazioni indicate dalla normativa europea ed integrandole con quelle ottenute mediante analisi numerica. Infine si analizzano gli effetti della torsione primaria e non uniforme sui profili, i quali presentano una risposta particolarmente interessante in cui il contributo della torsione non uniforme appare di due ordini di grandezza superiore a quello della torsione primaria e genera tensioni interne del tutto determinanti per le verifiche di resistenza degli elementi in parete sottile.