Modellazione FEM della struttura in acciaio dell'ampliamento di un nuovo capannone produttivo

Progetto: nuovo ampliamento per lo stabilimento produttivo

La necessità di ampliare lo stabilimento produttivo di una fabbrica alimentare di Bagnacavallo ha reso necessaria la rivisitazione anche degli uffici e dei laboratori che sono stati pensati in un angolo del nuovo capannone produttivo in un punto strategico direttamente di fronte al nuovo ingresso pedonale e carrabile.

Il nuovo ampliamento sarà quindi il biglietto da visita del nuovo insediamento che anche già dai primi passi, una volta entrati, deve fare emergere il carattere di questa forte realtà romagnola.

Il nuovo gruppo uffici della cui progettazione strutturale (unita ad una importante consulenza architettonica in fase di scelte preliminari e renderings) si è occupato il nostro ufficio si compone quindi di un corpo di ingresso ad ellisse in posizione centrale rispetto alle due ali destinate agli uffici e ai laboratori.

Il corpo centrale ellittico (la hall di ingresso agli uffici – fabbricato 3 in planimetria) si sviluppa con un doppio volume su due piani con copertura a raggera in legno lamellare e la parte del primo piano a sbalzo rispetto a quella inferiore in modo da coprire la zona di ingresso.

La conformazione planimetrica di questo fabbricato è inscrivibile in un’ellisse con raggio maggiore pari a 20 mt e raggio minore pari a 15 mt circa.

L’alzato presenta invece cinque differenti quote di impalcato:

• +0,05 (piano terra),
• +3,82 (primo solaio),
• +4,86 (primo solaio rialzato),
• +7,27 (copertura bassa porzioni laterali) e
• +11,50 (copertura alta volume centrale).

Si tratta quindi una costruzione mista in acciaio e legno in cui la parte in legno sorregge attraverso due grandi pilastri laterali una trave in lamellare principale sulla quale sono innestate le travi della copertura che a loro volta scaricano su pilastri in acciaio di bordo.

Il primo piano è realizzato in profili di grosso spessore HEB500 sostenuti “a bilancino” a sbalzo sia all’interno che all’esterno da una serie di pilastri HEA240 arretrati rispetto al filo esterno del primo piano che sbalza quasi 5m all’esterno.

Il ribaltamento di questi elementi viene impedito da una trave curva interna di sezione 200x500x30mm scatolare chiusa (soggetta a torsione) che delimita il doppio volume al primo piano che scarica le azioni ai lati della struttura.

Dal bordo dello sbalzo sul fronte si alza poi la struttura del primo piano che sostiene la copertura in legno composta da elementi in lamellare 20x44 disposti a raggera che si appoggiano sui pilastri esterni e sul cerchiante in acciaio interno che viene attraversato dalla grande trave sagomata in legno lamellare che appoggia sui doppi pilastri laterali sempre in legno lamellare GL24 ciascuno di sezione 20x60cm.

Tutta la struttura di questo atrio è stata lasciata a vista chiudendo l’involucro mediante una facciata vetrata strutturale.

Per quello che riguarda le ali laterali degli uffici (fabbricati 1 e 2) queste sono composte da pilastri HEA240 che sostengono una serie di travi IPE 400 che vanno a sbalzo di 110cm a sostenere il primo piano. L’orditura secondaria in IPE180 sostiene una lamiera Hi-Bond 7/10 h55 mm con relativa soletta in cemento armato collaborante di 6cm di spessore. Sul bordo dello sbalzo del primo piano abbiamo una grande trave corrente in IPE400 che sostiene la parete di tamponamento in blocchi di laterizio che chiude l’involucro. Le controventature sono realizzate a croci di Sant’Andrea con profili a L80x80x8.

Questi due telai, similari ma non identici per forma e geometria e specchiati rispetto alla diagonale del capannone prefabbricato dell’opificio, sono inscrivibile in un rettangolo delle dimensioni di 30 x 16 mt circa nel primo caso (Fabbricato 1) e 40x16 mt circa nel secondo caso (Fabbricato 2).

Le due ali sono staccate da questo corpo mediante giunti sismici e sono realizzati completamente in struttura metallica con impalcati di piano e copertura in lamiera e getto collaborante di cemento. Si è scelto di eseguire lo stacco del giunto leggermente distante dalla parte centrale dell’ellisse per non interferire con la struttura curva già di per sé stessa piuttosto complessa.

Puoi approfondire la tematica partecipando al Corso Avanzato Academy Live di CSPFea per >>> Analisi e verifiche di strutture e connessioni in acciaio con Midas Gen che si terrà il giorno 29 giugno 2023 .

Purtroppo, il tamponamento di questi due corpi di fabbrica non è stato fatto con struttura a secco, ma in blocchi di laterizio alleggerito tradizionale poggiati sulle travi di bordo del primo piano tra l’altro leggermente a sbalzo rispetto al filo esterno dell’edificio.

Per quello che riguarda le fondazioni si è adottata per tutti e tre i corpi di fabbrica una platea nervata dello spessore costante di 40 cm.

Per quello che riguarda le analisi numeriche, sono state condotte delle tradizionali verifiche statiche e dinamiche lineari utilizzando il software Midas Gen.

Per quanto la struttura possa sembrare complessa nei suoi sbalzi e nella sua conformazione in pianta non sono stati rilevati problemi di effetti di secondo ordine o di imperfezioni che possono essere in questo caso trascurate nelle elaborazioni numeriche. Anche le deformazioni rilevate dal calcolo, nonostante i forti sbalzi, sono contenute in 1.7 cm – combinazione rara - in corrispondenza dell’atrio di ingresso.

Gruppo di progettazione:

Committente: Or.v.a Srl – Bagnacavallo (Ra)

Progetto architettonico: Ing. Domenico Gattelli – Russi (Ra)
Consulenza al progetto architettonico: Geom. Daniele Contadini

Progetto e ddl strutture: Ing. Marco Peroni + Ing. Nicolò Minguzzi – Marco Peroni Ingegneria – Faenza (Ra)

Ditta esecutrice delle opere in acciaio: Naldi Carpenterie Srl – Predappio (FC)

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