Transcript PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA PROGETTO DI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” MODULO E – ESEMPIO PROGETTUALE Salerno, 26 gennaio.

PROGETTAZIONE STRUTTURALE
DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO
IN ZONA SISMICA
PROGETTO DI UNA STRUTTURA
INTELAIATA CON PARETI IN
CD”B”
MODULO E – ESEMPIO PROGETTUALE
Salerno, 26 gennaio 2010
Dott. Ing. CARMINE LIMA
Dipartimento di Ingegneria Civile
Università degli Studi di Salerno
e-mail: [email protected] – [email protected]
url: www.carminelima.spaces.live.com
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Modulo 3 E
1. Analisi dei Carichi
i. Azioni sulle Costruzioni
ii. Analisi dei Carichi
iii. Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
2. Predimensionamento
i. Coefficienti di continuità e Carichi Agenti
ii. Predimensionamento delle Travi
iii. Predimensionamento dei Pilastri
iv. Predimensionamento delle Pareti
3. Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
i.
Carichi Verticali associati al Sisma
ii. Verifica di Regolarità in Pianta
iii. Verifica di Regolarità in Elevazione
4. Valutazione dell’azione sismica
i.
Definizione degli Spettri Elastici
ii. Definizione del Fattore di Struttura
iii. Definizione degli Spettri di Progetto
iv. Eccentricità Accidentale
v. Combinazioni di Carico Sismiche
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
Classificazione in base al tipo di azione
 Forze: peso, pressione del vento, spinta del terreno o di un liquido, sima, ecc…
 Spostamenti impressi: cedimenti delle fondazioni o dei vincoli.
 Deformazione dei materiali dovuti a fattori esterni (variazioni di temperatura) o
interni (ritiro del cls.).
 Azioni chimiche: corrosione dell’acciaio; carbonatazione del cls.
 Fuoco
 Urti ed esplosioni
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
Classificazione in base al tipo di risposta della struttura
 Azioni statiche: azioni che variano lentamente nel tempo in modo da ritenere
trascurabili gli effetti dinamici
 Azioni dinamiche (sollecitazione sismica, vento, azioni di macchine)
Classificazione in base all’evoluzione nel tempo
 Azioni permanenti (non variano
durante la vita della struttura): peso
proprio, e sovraccarichi permanenti.
 Azioni variabili (variano lentamente
nel tempo e nello spazio): Folla, arredo,
neve, ecc.
 Azioni accidentali (urti ed esplosioni)
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
(§ 3.1.1) La descrizione e la
definizione dei carichi devono essere
espressamente indicate negli elaborati
progettuali.
I.
Pesi Propri (Carichi permanenti
strutturali) (§ 3.1.2).
II.
Carichi Permanenti non strutturali:
carichi non rimovibili durante il
normale esercizio della costruzione
(tramezzi, pavimenti, ecc.) (§ 3.1.3)
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
I.
Pesi Propri (Carichi permanenti strutturali) (§ 3.1.2).
II.
Carichi Permanenti non strutturali: carichi non rimovibili durante il normale
esercizio della costruzione (tramezzi, pavimenti, ecc.) (§ 3.1.3)
i. tramezzi: possono assumersi come carichi equivalenti distribuiti purché i solai
abbiano sufficiente capacità di ripartizione trasversale …. Il carico
uniformemente distribuito g2k dipende dal peso proprio per unità di
lunghezza G2k nel modo seguente:
Elementi divisori interni con peso maggiore e i tamponamenti esterni devono
essere considerati tenendo conto del loro effettivo posizionamento sul solaio!!
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione
dei carichi devono essere
espressamente indicate negli
elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili: sono
legati alla destinazione
d’uso dell’opera.
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni della neve (§ 3.4)
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Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni della neve (§ 3.4)
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Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni della neve (§ 3.4)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni della neve (§ 3.4)
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni della neve (§ 3.4)
Si è considerato il fabbricato sito nel comune di Avellino ad una altitudine media sul
livello del mare pari a 400 m s.l.m; la zona di appartenenza risulta essere la zona III.
Considerando un’esposizione di tipo normale il coefficiente di esposizione CE ed il
coefficiente termico Ct vengono posti pari all’unità.
Come ultima analisi il coefficiente di forma viene assunto costante e pari a µi = 0,8 in
virtù della copertura piana adottata.
In definitiva il carico da neve in copertura viene preso pari a:
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
per costruzioni che hanno (o possono anche
avere in condizioni eccezionali) una parete con
aperture di superficie minore di 1/3 di quella
totale: cpi = ± 0,2
per costruzioni che hanno (o possono anche
avere in condizioni eccezionali) una parete con
aperture di superficie non minore di 1/3 di quella
totale: cpi = + 0,8 quando la parete aperta è
sopravvento, cpi= - 0,5 quando la parete aperta è
sottovento o parallela al vento;
per costruzioni che presentano su due pareti
opposte, normali alla direzione del vento,
aperture di superficie non minore di 1/3 di quella
totale: cpe + cpi = ± 1,2 per gli elementi normali
alla direzione del vento, cpi = ± 0,2 per i
rimanenti elementi
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
D.M. 14/01/08 – DISTACCO DI VORTICI
Per strutture o elementi strutturali snelli di forma cilindrica, quali ciminiere, torri per
l’illuminazione, elementi di travi reticolari, ponti ed edifici alti, si deve tener conto dell’effetto
dinamico dovuto al distacco alternato dei vortici da un lato e dall’altro del corpo investito dal
vento. Esso produce una forza ciclica ortogonale alla direzione del vento e all’asse del corpo
cilindrico, la cui frequenza fs è data dalla formula di Strouhal:
f  St  v / b
Situazioni particolarmente pericolose sono quelle in cui la
frequenza di distacco dei vortici eguaglia quella del sistema.
dove:
b è la dimensione della sezione trasversale perpendicolare alla direzione del vento;
v è la velocità media del vento;
St è il numero di Strouhal, funzione della forma della sezione e del suo orientamento rispetto alla
direzione del vento. Il suo valore può essere ricavato da dati suffragati da opportuna
documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento. A titolo indicativo, St = 0,2 nel caso
di sezioni circolari.
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate
negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
III. Carichi Variabili:Azioni del vento (§ 3.3)
Un evento catastrofico importante dal
punto di vista degli studi dell’ingegneria
del vento, fu il crollo di tre delle otto
torri di raffreddamento di Ferrybridge,
Inghilterra, dovuto al fenomeno di
“interferenza tra le strutture”.
Può venire in mente che le ciminiere alte
120 rimaste in piedi siano tali grazie
all’effetto schermante di quelle in seguito
crollate.
n realtà le torri che resistettero all’azione del vento furono proprio quelle colpite da
vento frontale, mentre le altre, in posizione apparentemente protetta, furono colpite da
violenti vortici di distacco provenienti dalle torri frontali stesse.
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Analisi dei Carichi
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 4,00 kN/m2 (ambienti ad uso commerciale)
Qk = 2,00 kN/m2 (civili abitazioni)
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Analisi dei Carichi
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 1,00 kN/m2 (coperture praticabili per sola manutenzione)
Qk = 0,60 kN/m2 (sovraccarico da neve)
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Analisi dei Carichi
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 4,00 kN/m2 (sovraccarichi per scale e ballatoi)
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Analisi dei Carichi
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Per la tamponatura si differenzia tra la tamponatura piena necessaria nelle
zone in cui non si prevede la realizzazione di apertura e infissi e tamponatura
vetratura nelle zone in cui dal progetto architettonico si prevede la
realizzazione di grandi zone vetrate dove necessariamente il carico è
rappresentato dal solo peso dell’infisso.
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Analisi dei Carichi
Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
Le azioni introdotte sono combinate con le altre mediante appropriate combinazioni
di carico; da esse si ottengono i valori probabilistici da impiegare successivamente
nelle verifiche.
Le azioni sulla costruzione sono state cumulate in modo da determinare condizioni di
carico tali da risultare più sfavorevoli ai fini delle singole verifiche, tenendo conto della
probabilità ridotta di intervento simultaneo di tutte le azioni con i rispettivi valori più
sfavorevoli, come consentito dalle norme vigenti.
- G1 rappresenta il peso proprio di tutti gli elementi strutturali; peso proprio del terreno,
quando pertinente; forze indotte dal terreno (esclusi gli effetti di carichi variabili applicati al
terreno); forze risultanti dalla pressione dell’acqua (quando si configurino costanti nel tempo);
- G2 rappresenta il peso proprio di tutti gli elementi non strutturali;
- P rappresenta pretensione e precompressione;
- Q azioni sulla struttura o sull’elemento strutturale con valori istantanei che possono
risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo.
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Analisi dei Carichi
Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
I coefficienti parziali relativi alle azioni valgono:
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Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
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Analisi dei Carichi
Combinazioni allo SLU
= 2 combinazioni
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Combinazioni allo SLE
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Predimensionamento
Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
Il predimensionamento degli elementi strutturali quali travi, pilastri e pareti può
essere condotto estraendo i vari elementi dalla struttura intelaiata ed assumendo per
essi schemi strutturali semplificati (tipicamente di trave appoggiata o continua su più
appoggi ed elementi verticali pressoinflessi).
L'analisi dei carichi trasmessi dal solaio sulle travi (analisi condotta per "luci di
influenza") consente di definire i carichi da assegnare a tali schemi semplificati.
Formule parimenti semplificate possono quindi, utilizzarsi per la valutazione delle
massime sollecitazioni (ad esempio dei massimi momenti flettenti) in base alle quali
progettare le dimensioni da assegnare alle varie sezioni.
Per tener conto della continuità dello schema del solaio che scarica sulla trave e delle travi
che scaricano sugli elementi verticali si può ricorrere all'utilizzo dei cosiddetti coefficienti
di continuità per aumentare il carico che compete agli elementi intermedi.
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Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
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Predimensionamento
Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
Per lo schema di trave continua su 2 appoggi tale coefficiente si può porre con buona
approssimazione uguale a 5/8 =1.25 (tale valore sarebbe proprio quello esatto se le
luci fossero uguali).
Sugli appoggi di estremità a rigore andrebbero utilizzati dei coefficienti di continuità
minori dell’unità ma a vantaggio di sicurezza possono porsi unitari.
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
L'analisi dei carichi trasmessi dal solaio sulle travi è condotta per "luci di
influenza” tenendo conto dell’effettiva orditura del solaio.
0.5 m
L /2
L /2
26 gennaio 2010
39
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
4.9 m
Predimensionamento delle Travi
6.5 m
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
G1 = 3.51 kN/m2
G2 = 2.76 kN/m2
Qk = 2.00 kN/m2
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40
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
Predimensionamento delle Travi
63.56 kN/m
In aggiunta si considera il peso proprio della trave ipotizzando una sezione 30x50
amplificato del γG
Mmax = 102.74 kNm
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41
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
Predimensionamento delle Travi
assumendo una base
b = 30cm
4.9 m
Mmax = 102.74 kNm
6.5 m
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
si può progettare l'altezza della sezione in maniera
tabellare; imponendo un valore ξ=0.25 per l'asse
neutro adimensionalizzato ed adottando l'ipotesi
(preliminare) di doppia armatura ρ=0.25 la tabella di
progetto fornisce per ru il valore 0.1805.
33.4 cm
Si adotta h = 50 cm
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Predimensionamento
Predimensionamento delle Travi
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Predimensionamento
Predimensionamento delle Travi
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Predimensionamento
Predimensionamento delle Travi
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PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
Predimensionamento delle Travi
Mmax = 61.68 kNm
b = 30cm
4.9 m
q = 36.05 kN/m
25.88 cm
6.5 m
ru = 0.1805
Si adotta h = 50 cm
q = 102.11 kN/m
6.7 m
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
Mmax = 155.59 kNm
b = 30cm
ru = 0.1805
41.11 cm
Si adotta h = 50 cm
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Predimensionamento
Predimensionamento dei Pilastri
Per il dimensionamento preliminare dei pilastri si può partire dalla stima degli
sforzi normali cui essi sono soggetti.
Un modo rapido per valutare lo sforzo normale che compete al generico pilastro
consiste nel considerare opportune aree di influenza, dividendo a metà le
campate delle travi che concorrono nello stesso pilastro.
L'effetto della continuità delle
travi
si
può
riprendere
considerando la presenza di
coefficienti di continuità in
entrambe le direzioni (per i
pilastri interni) o lungo una di
esse (pilastri laterali); per i pilastri
d'angolo
i
coefficienti
di
continuità lungo x e y possono
porsi pari all'unità.
26 gennaio 2010
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Predimensionamento
Predimensionamento dei Pilastri
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Predimensionamento
Predimensionamento dei Pilastri
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Predimensionamento
Predimensionamento dei Pilastri
Per le strutture in CD”B” ed in CD”A” la sollecitazione di compressione non deve
eccedere, rispettivamente, il 65% ed il 55% della resistenza massima a compressione
della sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.2.2.1)
Fissando la base della sezione retta ed imponendo generalmente come
condizione di progetto che risulti ν=0.6 per i pilastri centrali più sollecitati
assialmente e ν=0.4 per i pilastri di bordo (più eccentrici e quindi maggiormente
sollecitati a flessione) si può determinare l’altezza.
Per sezioni armate simmetricamente
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Predimensionamento
Predimensionamento delle Pareti
Per il predimensionamento delle pareti si può operare per aree di influenza in
modo analogo a quanto fatto per i pilastri.
3p
2p
1p
7p
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Predimensionamento
Predimensionamento delle Pareti
Nei carichi verticali si prevede anche il peso proprio della parete ipotizzandone la
dimensione della base.
Per tutte le pareti, la forza vormale di compressione non deve eccedere rispettivamente
il 40% in CD”B” e il 35% in CD”A” della resistenza massima a compressione della
sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.5.2.1)
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Predimensionamento
Predimensionamento delle Pareti
Per tutte le pareti, la forza vormale di compressione non deve eccedere rispettivamente
il 40% in CD”B” e il 35% in CD”A” della resistenza massima a compressione della
sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.5.2.1)
Lo spessore delle pareti deve essere non inferiore al valore massimo tra 150mm,
(200mm nel caso in cui nelle travi di collegamento siano da prevedersi armature
inclinate), e 1/20 dell’altezza libera di interpiano. (§ 7.4.6.1.4)
Nel caso in esame
26 gennaio 2010
53
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Carichi Verticali Associati al Sisma
Gli effetti dell’azione sismica saranno valutati tenendo conto delle masse
associate ai seguenti carichi gravitazionali: (§ 3.2.4)
26 gennaio 2010
54
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Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura
adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due
direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4
SI
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione
totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto
agli elementi verticali e sufficientemente resistenti
SI
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura
adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due
direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4
SI
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione
totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto
agli elementi verticali e sufficientemente resistenti
SI
13,75 m
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Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
24,80 m
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura
adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due
direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4
SI
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione
totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto
2,05 m
agli elementi verticali e sufficientemente resistenti
SI
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Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura
adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
REGOLARITÀ
REGOLARITÀ DELLA
DELLA STRUTTURA
STRUTTURA IN
IN PIANTA
PIANTA
La
La configurazione
configurazione in
in pianta
pianta èè compatta
compatta ee approssimativamente
approssimativamente simmetrica
simmetrica rispetto
rispetto aa due
due
direzioni
direzioni ortogonali,
ortogonali, in
in relazione
relazione alla
alla distribuzione
distribuzione di
di masse
masse ee rigidezze
rigidezze
SI
SI
Il
Il rapporto
rapporto tra
tra ii lati
lati di
di un
un rettangolo
rettangolo in
in cui
cui la
la costruzione
costruzione risulta
risulta inscritta
inscritta èè inferiore
inferiore aa 4
4
SI
SI
Nessuna
il 25
% della
dimensione
Nessuna dimensione
dimensione di
di eventuali
eventuali rientri
rientri o
o sporgenze
sporgenze supera
supera il
25 %
della dimensione
totale
della
costruzione
nella
corrispondente
direzione
totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
SI
Gli
Gli orizzontamenti
orizzontamenti possono
possono essere
essere considerati
considerati infinitamente
infinitamente rigidi
rigidi nel
nel loro
loro piano
piano rispetto
rispetto
agli
elementi
verticali
e
sufficientemente
resistenti
agli elementi verticali e sufficientemente resistenti
SI
SI
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in elevazione
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza
della costruzione
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi
cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un
orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un
orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini
della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o
nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai
controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e
resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti
diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico
orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per
un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture
intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo
graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni
orizzontamento il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente al primo
orizzontamento, né il 20% della dimensione corrispondente all’ orizzontamento
immediatamente sottostante. Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di
almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento
SI
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Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in elevazione
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza
della costruzione
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi
cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un
orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un
orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini
della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o
nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai
controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e
resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti
diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico
orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per
un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture
intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo
graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni
orizzontamento il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente al primo
orizzontamento, né il 20% della dimensione corrispondente all’ orizzontamento
immediatamente sottostante. Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di
almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento
SI
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Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Verifiche di Regolarità in elevazione
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza
della costruzione
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi
cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un
orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un
orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini
della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o
nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai
controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e
resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti
diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico
orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per
un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture
intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo
graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni
orizzontamento il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente al primo
orizzontamento, né il 20% della dimensione corrispondente all’ orizzontamento
immediatamente sottostante. Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di
almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento
SI
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
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Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
L’AZIONE SISMICA RIENTRA TRA LE AZIONI AMBIENTALI E
NATURALI
STRATEGIE per affrontare le azioni che cimentano l’opera:
a) Ridurre la probabilita’ che l’azione avvenga o ridurre l’intensita’
(prevenzione)
b) Ridurre gli effetti dell’azione sulla struttura (protezione)
c) Progettare e realizzare una struttura in grado di sopportare senza danni le
azioni
d) Limitare il grado di danneggiamento della struttura a seguito
dell’accadimento dell’azione
e) Mitigare le conseguenze del collasso (mitigazione)
26 gennaio 2010
62
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi
stati limite considerati, si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di
base” del sito di costruzione. Essa costituisce l’elemento di conoscenza
primario per la determinazione delle azioni sismiche.
La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale
massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido
con superficie topografica orizzontale (di categoria A quale definita al § 3.2.2),
nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa
corrispondente Se (T) , con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza
PVR , come definite nel § 3.2.1, nel periodo di riferimento VR , come definito nel
§ 2.4. In alternativa è ammesso l’uso di accelerogrammi, purché correttamente
commisurati alla pericolosità sismica del sito.
26 gennaio 2010
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Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
Sul territorio italiano e’ stata
individuata una maglia di circa 5 km,
assegnando a ciascun nodo i valori di
ag, F0,T*c
26 gennaio 2010
64
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Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
Le azioni di progetto … si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di
base” del sito … La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione
orizzontale massima attesa ag ... Con riferimento a prefissate probabilità di
eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR . (§ 3.2)
26 gennaio 2010
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Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
Livelli di Performance (Stati Limite)
ATC40 - FEMA 356
Operational
Immediate
occupancy
Life Safety
SL di Danno
(SLD)
SL di Salv. Vita
(SLV)
Near Collapse
D.M. 14/08/2008
SL di Operatività
(SLO)
26 gennaio 2010
SL prev. Collasso
(SLC)
66
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Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
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Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
Le azioni di progetto … si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di
base” del sito … La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione
orizzontale massima attesa ag ... Con riferimento a prefissate probabilità di
eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR . (§ 3.2)
= 50 anni
26 gennaio 2010
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Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
26 gennaio 2010
69
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
… le forme spettrali sono definite a partire dai valori dei parametri ag, F0 e TC*
su sito di riferimento rigido orizzontale. Le Tabelle (Allegato A NTC 2008)
forniscono i valori di tali parametri per periodi di ritorno pari a: 30, 50, 72, 101, 140,
202, 475, 975 e 2475 anni.
Il periodo di ritorno per la struttura analizzata si definisce in funzione del
periodo di riferimento VR e della probabilità di superamento per lo stato limite
che si vuole considerare PVR.
Considerando che per la
struttura in oggetto risulta
VR = 50 anni si ottiene:
26 gennaio 2010
70
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
Dalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat.
40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC* in funzione del periodo di ritorno.
26 gennaio 2010
71
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
Dalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat.
40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC* in funzione del periodo di ritorno.
Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896)
ID
Long.
[°]
Lat.
[°]
di
[km]
32764
14,747
40,928
3.837
32765
14,814
40,927
2.418
32986
14,746
40,878
5.533
32987
14,813
40,877
4.693
Dati 2 punti di longitudine a1 e a2 e latitudine b1 e b2 (espresse in radianti)
A(a1,b1)
B(a2, b2)
26 gennaio 2010
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PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
Dalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat.
40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC* in funzione del periodo di ritorno.
Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896)
AV
14.7896
40.9154
0.527
2.34
0.28
ID
Long.
[°]
Lat.
[°]
di
[km]
32764
14,747
40,928
3.837
32765
14,814
40,927
2.418
32986
14,746
40,878
5.533
32987
14,813
40,877
4.693
0.693
2.31
26 gennaio 2010
0.31
1.962
2.37
0.37
2.532
2.43
0.38
73
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
AV
14.7896
40.9154
0.527
2.34
0.28
0.693
2.31
0.31
26 gennaio 2010
1.962
2.37
0.37
2.532
2.43
0.38
74
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
26 gennaio 2010
75
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
26 gennaio 2010
76
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
= 1.44
26 gennaio 2010
77
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
= 0.432 s (SLV)
26 gennaio 2010
78
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
= 0.144 s (SLV)
= 1.882 s (SLV)
26 gennaio 2010
79
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione degli Spettri Elastici
26 gennaio 2010
80
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione del Fattore di Struttura
Le capacità dissipative della struttura possono essere messe in conto attraverso
una riduzione delle forze elastiche; in tal caso, lo spettro di progetto Sd(T) da
utilizzare è lo spettro elastico corrispondente con le ordinate ridotte
sostituendo nelle formule η con 1/q dove q è il fattore di struttura. (§ 3.2)
26 gennaio 2010
81
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione del Fattore di Struttura
Le capacità dissipative della struttura possono essere messe in conto attraverso
una riduzione delle forze elastiche; in tal caso, lo spettro di progetto Sd(T) da
utilizzare è lo spettro elastico corrispondente con le ordinate ridotte
sostituendo nelle formule η con 1/q dove q è il fattore di struttura. (§ 3.2.3.5)
= 3.0 · 1.2 · 1.0 = 3.6
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82
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
Definizione del Fattore di Struttura
5.4
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
kw = 1
26 gennaio 2010
83
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Definizione del Fattore di Struttura
26 gennaio 2010
84
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Freeware per determinazione dell’azione sismica
http://www.acca.it/EdiLus-MS
26 gennaio 2010
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
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Valutazione dell’Azione Sismica
Freeware per determinazione dell’azione sismica
http://www.cslp.it/cslp/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=3280&&Itemid=165
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86
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Valutazione dell’Azione Sismica
Variabilità Spaziale del Moto
La variabilità spaziale del moto vengono portati in considerazione combinando
l’azione sismica applicata nelle 3 direzioni principali:
La componente verticale deve essere
considerata solo in presenza di elementi
orizzontali con luce superiore a 20m,
elementi precompressi, elementi a
mensola di luce superiore a 4 m … (§
7.2.1)
26 gennaio 2010
87
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Eccentricità Accidentale
Per ciascuna delle due direzioni Ex ed Ey occorre considerare un’eccentricità
accidentale dell’azione sismica orizzontale pari al 5% della dimensione massima
della costruzione nella direzione ortogonale.
In totale si ottengono 16
combinazioni sismiche in
direzione X e 16 in direzione
Y per un totale di 32
combinazioni
di
carico
sismiche
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Eccentricità Accidentale
Le
x
ex
Lx
Eccentricità accidentale = 5% dimensione in pianta
Ex = 0.05 Lx
Ey = 0.05 Ly
MT = Fi ·max(ex ; ey )
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Eccentricità Accidentale
In alternativa
solo 8 combinazioni
invece di 32
26 gennaio 2010
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CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
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ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO
Valutazione dell’Azione Sismica
Combinazioni di Carico
In definitiva le combinazioni utilizzate per la progettazione dell’edificio sono (32
sismiche e 2 per carichi verticali).
= 2 combinazioni
= 32 combinazioni
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Prossima Lezione
18/02/2010
Modellazione della Struttura e Risultati
dell’Analisi Strutturale
Utilizzo del software Edilus - CA+AC+MU
e-mail: [email protected] – [email protected]
url: www.carminelima.spaces.live.com
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