Nei pressi degli appoggi intermedi di una trave composita con anima in lamiera grecata (corrugated steel web, CSW), l’anima non assorbe tutto il taglio. Nella sezione più vicina alla trave trasversale in calcestruzzo, i pannelli corrugati trasferiscono il 65,41% dello sforzo tagliante totale, mentre circa il 35% viene ripartito sulle ali. Un comportamento in aperto contrasto con l’ipotesi di verifica adottata dalle procedure di calcolo correnti, le quali attribuiscono all’anima l’assorbimento integrale dello sforzo. Il divario, sul piano della tensione di taglio nell’anima, produce un errore che arriva al 35,29% proprio nella sezione contigua alla trave trasversale.
Su questo scostamento si concentra la ricerca di Dashuai Wang, Wenyan Geng e Zhaohua Liu, pubblicata su Infrastructures (Vol. 11, pagine 288, doi: 10.3390/infrastructures11080288).
Perché il taglio cambia comportamento presso gli appoggi intermedi
La risposta a taglio di una trave CSW nelle zone adiacenti agli appoggi intermedi non è riconducibile a quella di un segmento ordinario della trave. Il vincolo rigido imposto dalle traverse in calcestruzzo, alle quali la sezione si connette, altera la ripartizione dello sforzo tagliante tra anima e ali e genera un comportamento fondamentalmente diverso da quello dei tratti correnti. Le prescrizioni di progetto oggi in uso trascurano questo effetto: presuppongono che le anime corrugate resistano da sole alla totalità del taglio, senza alcun contributo delle ali.
Il modello a tre travi e il flusso di taglio aggiuntivo
Il metodo analitico proposto si fonda su un modello composito a tre travi. L’effetto della zona vincolata viene descritto attraverso un’intensità aggiuntiva di flusso di taglio, la cui distribuzione lungo la zona stessa è approssimata con una parabola di secondo grado. Su questa base gli autori ricavano, in forma chiusa, l’espressione del taglio efficace ripartito sulle anime CSW.
La formulazione consente di determinare direttamente lo sforzo tagliante effettivo sui pannelli corrugati in prossimità della traversa, in alternativa all’ipotesi semplificativa dell’assorbimento integrale da parte dell’anima.
Validazione con modelli FE e dati sperimentali
Le previsioni del modello sono state verificate su due piani: il confronto con simulazioni agli elementi finiti tridimensionali e l’incrocio con dati sperimentali esistenti. Un successivo studio parametrico, esteso a diverse configurazioni strutturali, ha corroborato ulteriormente i risultati.
Quanto taglio assorbono realmente le anime
Dalle analisi emerge un meccanismo di redistribuzione definito dagli autori come «CSWs unloading and flange sharing», ossia scarico delle anime e condivisione del taglio da parte delle ali. Nella sezione più vicina alla traversa i pannelli corrugati trasferiscono il 65,41% del taglio totale, mentre il restante 35% circa viene assorbito dalle ali. Il metodo normativo convenzionale, privo del contributo tagliante delle ali, sovrastima di conseguenza la tensione di taglio nell’anima, con uno scostamento che tocca il 35,29% nella sezione adiacente alla trave trasversale.
| Grandezza | Valore |
|---|---|
| Quota di taglio assorbita dalle anime CSW nella sezione più vicina alla trave trasversale | 65,41% |
| Quota di taglio condivisa dalle ali | circa 35% |
| Sovrastima dello sforzo di taglio nell’anima secondo il metodo normativo | fino al 35,29% |
Le conseguenze sulla verifica di progetto
L’effetto di vincolo delle traverse deve entrare nel calcolo a taglio, con particolare rigore nelle zone in prossimità degli appoggi intermedi. Il metodo proposto si colloca come alternativa razionale e accurata rispetto alle prescrizioni normative esistenti, restituendo una stima del taglio sull’anima più aderente al comportamento effettivo della trave.
Per il progettista che verifica travi composithe con anima corrugata, il dato più rilevante resta l’entità dello scostamento: un errore fino al 35,29% sulla tensione di taglio dell’anima, concentrato proprio nelle sezioni dove la verifica di progetto va condotta con maggiore attenzione. La formula chiusa sviluppata dagli autori permette di incorporare il vincolo della traversa nel calcolo con una valutazione analitica diretta, già confrontata con risultati numerici e sperimentali.
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