un esempio di applicazione dei programmi modest -xfinest

UN ESEMPIO DI APPLICAZIONE DEI PROGRAMMI MODEST -XFINEST
DESCRIZIONE STRUTTURA
La struttura in oggetto è un tipico pipe-rack di interconnessione fra varie unità di un impianto industriale. E’
opportuno precisare come tutti gli aspetti relativi ai carichi, alla geometria sono puramente indicativi.
Lo scopo di questo esempio è quello di mostrare l’utilizzo di Modest ed il suo verificatore secondo la
normativa CNR , metodo delle tensioni ammissibili.
Oltre alla descrizione della struttura è possibile caricare il modello.
GEOMETRIA
La struttura è costituita da 15 portali trasversali a tre gambe realizzati mediante colonne HEA400 con travi di
collegamento disposte ai livelli 6,8 m rispettivamente del tipo HEA360, HEA280, di supporto a fasci tubieri,
ad eccezione di quella in sommità a quota 14.5 m che sono HEA400.
I portali sono collegati longitudinalmente mediante travi ai piani a quota 7,9 m di tipo HEA260 ed a quota
14.5 m tipo HEA220, sulle quali si innestano in mezzeria i supporti intermedi per il sostentamento dei fasci
tubieri.
L’intera struttura, per permettere le dilatazioni termiche, è suddivisa in tre sottostrutture indipendenti,
mediante la presenza giunti asolati sulle travi longitudinali alle coordinate y=34 e 66 m.
Lo schema pendolare in direzione longitudinale delle tre sottostrutture è garantito da un sistema di
controventature verticali a V con profili di tipo HEA220.
Il piano a livello z=14.5m, su cui appoggiano due travi di tipo HEB 550 per il sostegno di un sistema di
apparecchiature, è adeguatamente controventato nel piano orizzontale mediante L120x120x13.
Vista globale della struttura
VINCOLI ASTE
Nei telai trasversali tutti i vincoli interni sono del tipo incastro-incastro. In corrispondenza delle estremità delle
mensole di supporto alle travi porta apparecchiature si è considerato lo vincolo del momento torcente allo
scopo di simulare l’appoggio semplice pur mantenendo la continuità della trave superiore. Per quanto
riguarda invece le travi longitudinali nei punti di collegamento con i portali è stato inserita una cerniera in
entrambi i piani di inflessione.
Tutti i controventi sono stati modellati mediante aste incernierate.
VINCOLI A TERRA
Tutti i nodi a terra dei portali presentano un vincolo del tipo 111010 consentono la rotazione nel piano dei
telai trasversali.

CARICHI
Sono stati considerati i seguenti carichi:
1. Peso proprio
2. Fire proofing
Rappresenta il carico aggiuntivo dovuto al materiale di protezione contro eventuali incendi
3. Dead load piping
Rappresenta il peso delle condutture presenti ai vari piani.
4. Live load piping
Rappresenta il carico derivante dai fluidi che in esercizio scorrono nelle condotte
5. Friction thermal
Rappresenta il carico che deriva dall’azione di dilatazione e accorciamento delle aste in relazione a
sbalzi termici
6. Vento direz x
7. Vento dir y
8. Dead load Air cooler
Rappresenta il peso delle apparecchiature presenti nella parte superiore del pipe rack
9. Live load piping
Rappresenta il carico derivante dai fluidi che in esercizio scorrono negli Air Cooler
10. Vento in direzione x agente sugli Air Cooler
Si è considerata anche l’azione che il vento esercita sugli Air Cooler e che consta di un azione tagliate a
livello dei punti di appoggio della sovrastruttura con le travi di supporto longitudinali e di una coppia per
l’effetto ribaltante. I punti di appoggio delle sovrastrutture sono in corrispondenza dei punti medi delle
travi longitudinali, punti inseriti tramite comando SPEA.
11. Vento in direzione y (longitudinale) agente sugli Air Cooler
L’azione consta di un azione tagliate e di una coppia che agiscono in corrispondenza dei punti di
controventamento delle sovrastrutture di sostegno degli Air Cooler che NON sono state modellate.
TIPO DI CALCOLO
E’stato effettuata un analisi statica.
A valle del calcolo si è intervenuto per la definizione delle combinazioni di carico.
COMBINAZIONI DI CARICO
Per maggiore facilità di modifica le CC sono state create utilizzando un file esterno Di seguito si riporta la
descrizione delle combinazioni ed i relativi coefficienti.
Fase di montaggio struttura
Dead fire dead live frict windx windy dcool lcool coolx cooly
+1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.00 +0.00 +0.00 +1.00 +0.00 +0.00 +0.00
+1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.00 +1.00 +0.00 +1.00 +0.00 +1.00 +0.00
+1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.0 0 +0.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.00 +1.00
Fase operativa della struttura
Dead fire dead live frict windx windy dcool lcool coolx cooly
+1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.00 +1.00 +1.00 +0.00 +0.00
+1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +1.00 +1.00 +1.00 +0.00
+1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +1.00 +1.00 +1.00 +0.00 +1.00
Ai fini di un corretto utilizzo del verificatore Modest le combinazioni sono state riordinate in 2 gruppi. Il primo
comprende Le CC in cui NON si considera l’incremento di resistenza delle tensioni ammissibili, che è
possibile considerare tramite il criterio di progetto di Modest “numero di CC del tipo I” nei criteri generali
verifiche aste in acciaio.
Questo gruppo comprende le prime 2 combinazioni della fase di montaggio e della fase operativa.
Nell’altro gruppo sono comprese tutte le altre combinazioni di carico
VERIFICHE
Le verifiche sono state effettuate facendo uso del verificatore Modest (metodo delle tensioni ammissibili).
Per semplicità è stata numerata e verificata solo la colonna centrale del portale con y=26 m

Colonna y=26 m
Per quanto riguarda la verifica di instabilità si è fatto uso della possibilità di assegnare le membrature tramite
i criteri di progetto di Modest. Per questo a tutte le 6 aste che compongono la colonna centrale è stato
assegnato un criterio in cui si è definita una membratura pari a 6 elementi con valori di beta pari a:
betay= 1.5
betaz=0.5
Il valore di betay rappresenta il coefficiente per l’instabilità nel piano del portale. Osservando la figura relativa
alla deformata per la CCe numero 6 (vento direzione x) si nota come la configurazione è quella tipica di un
telaio a nodi spostabili (con beta certamente superiore ad 1) con i 3 tratti principali della colonna centrale che
si comportano in modo simile ad un portale incastrato alla base. In sommità di ogni portale a causa del fatto
che la rigidezza delle colonne è superiore a quella delle travi si configura un comportamento a metà strada
tra il caso di incastro (betay=1) ed il caso a mensola (betaty=2). Pertanto si è scelto il valore 2.
Per quanto riguarda il valore di betaz esso rappresenta il coefficente per l’instabilità fuori piano. Grazie alla
presenza dei controventi verticali il comportamento è quello tipico di un telaio a nodi fissi in cui i punti fissi
sono i nodi di collegamento delle travi longitudinali. Lungo l’altezza della colonna si hanno 4 punti fissi in cui i
2 centrali sono ravvicinati. Pertanto globalmente si sono considerati i 2 tratti principali di inflessione che
hanno lunghezza circa pari a metà dell’altezza della colonna.
Si riportano nelle figure i valori dei tassi di sfruttamento per le verifiche di resistenza e stabilità.
Portale tipo
Telaio longitudinale
Piano superiore con controventi e travi laterali per appoggio sovrastruttura porta Air Cooler

Carichi per azione vento in direzione trasversale su Air Cooler. Le forze rappresentano la
composizione dell’azione tagliante e della coppia ribaltante.
Carichi per azione vento in direzione longitudinale su Air Cooler. Le forze rappresentano la
composizione dell’azione tagliante e della coppia ribaltante.
Deformata per effetto del vento in direzione trasversale (x) sulla struttura. Osservando la colonna
centrale si possono distinguere i 3 tratti con comportamento del tipo portale incastrato alla base.

Diagramma dei momenti nella colonna centrale per effetto del vento in direzione trasversale (x) sulla
struttura. Si osservi la distribuzione del momento tipica di uno schema a portale.
Tassi di sfruttamento relativi alla verifica di instabilità considerando l’intera membratura composta
da 6 aste.

Tassi di sfruttamento relativi alla verifica di resistenza sulla colonna centrale.