colombo - associazione aicap · vol. ii – cap. 3 progettazione strutturale di un edificio...
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VOL. II VOL. II –– CAP. 3CAP. 3
PROGETTAZIONE STRUTTURALEPROGETTAZIONE STRUTTURALEDI UN EDIFICIO INDUSTRIALEDI UN EDIFICIO INDUSTRIALE
PREFABBRICATO IN ZONA SISMICAPREFABBRICATO IN ZONA SISMICA
Dr.ssa Antonella ColomboDr.ssa Antonella Colombo
ASSOBETONASSOBETONAssociazione Produttori Manufatti CementiziAssociazione Produttori Manufatti Cementizi
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Diffusa tipologia: edificio monopianoDiffusa tipologia: edificio monopiano
Lucernari
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AssunzioniAssunzioni
Materiali:
ACCIAIO: Barre nervate B450C(come FeB44k)
snervamento fyk = 450 MPasovraresistenza (ft/fy)k ≥ 1,15
≤ 1,35deformazione εuk ≥ 7,5%
CALCESTRUZZO: C45/55
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U U
M M
F F
h
Duttilità: DCH
εεukuk ≥≥ 7,5%7,5%(acciaio duttile)(acciaio duttile)
staffe fittestaffe fitte
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Fattore di struttura:
5.11.1.4 di EC8 → qqpp = = kkpp qq
- kkpp = 1,0= 1,0 connessioni da 5.11.2.1 EC8(sovradimensionate con γRd = 1,2)
- q = qq = q00 kkww da 5.1 EC8kw = 1,0 per modo flessionale
- qq0 0 = 4,5= 4,5 da prospetto 5.1 per telaiαu/α1 = 1,0 (nessun contributo)
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qqpp = 4,5= 4,5
Esempio conZona 2 αg = 0,25Terreno tipo B
PILASTRIPILASTRI – FONDAZIONIFONDAZIONI - CONNESSIONICONNESSIONI
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0 - CALCOLO NON SISMICOOrdinario con neve e vento da EC1
1 - CALCOLO SISMICO “AFFINATO”Analisi dinamica su modello 3D
2 - CALCOLO SISMICO TELAIAnalisi statica senza diaframma
3 – CALCOLO SISMICO STRUTTURA
Analisi statica con diaframma
1 - CALCOLO SISMICO “AFFINATO”Analisi dinamica su modello 3D
2 - CALCOLO SISMICO TELAIAnalisi statica senza diaframma
3 – CALCOLO SISMICO STRUTTURA
Analisi statica con diaframma
Diverse condizioni e metodiDiverse condizioni e metodi
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0 0 –– Non sismico (zona 1 Non sismico (zona 1 –– sito III)sito III)
RisultatoRisultato
φ10/100
φ18
65 x 65 20φ18
φ14
φ10/25050 x 50 8φ14
1/2/3 1/2/3 -- Sismico (zona 2)Sismico (zona 2)
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0 0 –– Calcolo non sismico tradizionale Calcolo non sismico tradizionale (EC2+EC1)(EC2+EC1)
Verifiche SLU e SLE
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Carico neve:
s = μi CeCtsk = 1,20 kN/m2
Ce = Coefficiente di esposizione = 1,0Ct = Coefficiente termico = 1,0
μi = Coefficiente di forma = 0,8
CARICO NEVE CARICO NEVE –– EC1 parte 1.3EC1 parte 1.3Zona 1 Mediterranea Zona 1 Mediterranea sskk = 1,50 = 1,50 kNkN/m/m22
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Pressione base (vb = 25 m/sec)
Pressione di picco
qp = Ce(z) qb = 547 ÷ 859
Pressione sulle pareti
w = cp qP
AZIONE VENTO AZIONE VENTO –– EC1 parte 1.4EC1 parte 1.4Zona 1 Zona 1 –– Sito categoria IIISito categoria III
22bb m/N390v
21q =ρ=
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25,010,0C;6,0C;3,0C;7,0C pi'''
pe"pe
'pe ÷±=−=−=−=
NNOORRDD
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Verifiche di 4 pilastrateVerifiche di 4 pilastrate
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Telai longitudinali
Telai trasversali
Schemi staticiSchemi statici
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• Carichi max con neve
• Carichi min senza neve
• Vento lungo X
• Vento lungo Y
Pilastro centrale
Pilastro di bordo
Combinazione azioniCombinazione azioni
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In generale …PRESSOFLESSIONE DEVIATAPRESSOFLESSIONE DEVIATA
Verifica analitica
1MM
MM
Rdz
2Ed
Rdy
Eds ≤⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ αα
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1 1 –– Calcolo sismico affinatoCalcolo sismico affinatoREGOLARITAREGOLARITA’’ (scelta modello / tipo analisi)(scelta modello / tipo analisi)
• Elevazione: SI (1 solo piano!!!)• Pianta:
– Configurazione compatta– Distribuzione simmetrica di rigidezza– Massa eccentrica (pannelli su 3 lati!)– Presenza di lucernari in copertura:
diaframma rigido???
Regolarità in pianta ???
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Modello / AnalisiModello / Analisi
Analisi modale
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Analisi Dinamica Modalesu completo modello tridimensionale
con effetti del 2° ordine (P-Δ)
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Modi di vibrareModi di vibrare
3 modi indipendenti3 modi indipendenti
TRASL. x TRASL. x –– TRASL. y TRASL. y –– ROTAT.ROTAT.
Periodo Massa Partecipante Massa Partecipante Modo di vibrare T [s] MX [%] MY [%]
1° 1,076 0,00 98,44 2° 0,849 99,84 0,00 3° 0,828 0,00 0,86 4° 0,505 0,00 0,00 5° 0,404 0,00 0,07
TOTALE 99,84 99,37
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ex = 0,05 Lx ey = 0,05 Ly
4 SITUAZIONI
Effetti torsionali accidentaliEffetti torsionali accidentali
1 +Ex + 0,3 Ey
2 +Ex - 0,3 Ey
3 -Ex + 0,3 Ey
4 -Ex - 0,3 Ey
5 + 0,3 Ex + Ey
6 + 0,3 Ex - Ey
7 - 0,3 Ex + Ey
8 - 0,3 Ex - Ey
4 x 8 =32 combinazioni!!!4 x 8 =32 combinazioni!!!
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Risultati delle verifiche SLURisultati delle verifiche SLU
32 condizioni x 18 pilastri
32 condizioni x 4 pilastri
NEd 305,75 307,65 [kN] MEd,X 129,04 139,40 [kNm] MEd,Y 476,62 472,46 [kNm] Pilastri d'angolo
ρ 0,756 0,755 NEd 511,65 516,28 [kN]
MEd,X 142,49 435,23 [kNm] MEd,Y 453,81 140,24 [kNm]
Pilastri di bordo longitudinale
ρ 0,675 0,649 NEd 497,59 497,59 [kN]
MEd,X 137,69 137,69 [kNm] MEd,Y 485,37 485,37 [kNm] Pilastri di bordo trasversale
ρ 0,721 0,721 NEd 883,51 897,08 [kN]
MEd,X 122,52 109,78 [kNm] MEd,Y 442,81 407,13 [kNm] Pilastri centrali
ρ 0,581 0,531 NEd 305,75 307,65 [kN]
MEd,X 129,04 139,40 [kNm] MEd,Y 476,62 472,46 [kNm] Pilastro più sollecitato
ρ 0,756 0,755 x,maxϑ 0,196 0,196
y,maxϑ 0,278 0,275
Mx
My
OBOA
=ρ
Pressoflessione deviata
Effetti del 2Effetti del 2°° ordine vincolanti !!!ordine vincolanti !!! 30,0hVdP
tot
rtot ≤⋅
⋅=ϑ
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Analisi elastica dex = 2,31 dey = 3,16
Spost. elastoplastico dr = q dex = 10,4 cm
SLU – MARTELLAMENTO GIUNTO2 dr = 20,8 < 25 cm
SLD – DEFORMAZIONE DI PIANOq dey = 7,127,12 < 0,01 hy = 7,37,3 cmν
Verifiche spostamentiVerifiche spostamenti
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Analisi statica lineare su modelli piani Analisi statica lineare su modelli piani indipendentiindipendenti
Telai longitudinali interno/esterno
Telai trasversali interno/esterno
con effetti 2° ordine
2 2 –– Calcolo sismico telaiCalcolo sismico telai
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Periodi di vibrazione diversi
Risposte diverse
∑=π=hEI3k
km2T i
ii
telaio longitudinale interno Sd(T1) = 0,089 g DIREZIONE X telaio longitudinale esterno Sd(T1) = 0,104 g telaio trasversale interno Sd(T1) = 0,071 g DIREZIONE Y telaio trasversale esterno Sd(T1) = 0,079 g
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Vantaggi:• Calcoli manuali con forze equivalenti
Svantaggi (incertezze):• Necessarie verifiche di compatibilità
deformativa• Eccentricità accidentale ???
Amplificare con 1,25 (vedi 4.3.3.1 EC8 – uso di modelli piani e analisi elastica lineare per strutture irregolari in pianta mama con diaframma rigidocon diaframma rigido)
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Combinazioni:• Ex + 0,3 Ey• 0,3 Ex + Ey
Verifiche pressoflessione:ρMAX = 0,803 (ρMAX = 0,643 senza ampl. 1,25 → 15%)
(analisi modale ρMAX = 0,756 → 6%)
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Analisi statica lineare nelle direzioni x , yAnalisi statica lineare nelle direzioni x , y
Direzione x Sd(T1x) = 0,098 gDirezione y Sd(T1y) = 0,076 g
L Kpil K m T1 [m] [kN/m] [kN/m] [kg] [s]
Direzione X 6,10 3567 64202 1166424 0,847 Direzione Y 7,30 2081 37460 1154796 1,103
3 3 –– Calcolo sismico strutturaCalcolo sismico struttura
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Effetti torsionaliEffetti torsionaliSisma lungo x
MT = Fx ey
Sisma lungo yMT = Fy ex
Sul pilastro j con ∑∑ += 2i
2ip yxI
p
jTjy
p
jTjx I
xMf
Iy
Mf ==
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Verifiche pressoflessione:ρMAX = 0,724
(analisi modale ρMAX = 0,756 → 4%)
Combinazioni:• Ex + 0,3 Ey• 0,3 Ex + Ey
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Non regolare in pianta → modello tridimensionale
Regolare in altezza → Analisi statica
4 4 –– Analisi statica lineareAnalisi statica lineare
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Operativamente non conviene.
Coincide con l’analisi dinamica modale arrestata ai primi modi riportati a peso 1,0.
Verifiche pressoflessione:ρMAX = 0, 795
(analisi modale ρMAX = 0,756 → 5%)
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Sisma verticaleSisma verticale
#4.3.3.5.2 – EC8: componente verticale solo per alcuni elementi strutturali (el. precompressi)
se avg > 0,25g
aavgvg = 0,9 = 0,9 aagg = 0,9 = 0,9 ⋅⋅ 0,25 = 0,225g 0,25 = 0,225g SOLO ZONA 1!SOLO ZONA 1!
• Analisi n-modi vs analisi 1°-modo ⇒⇒ OKOK• Per sisma ↑ verifica tensione da freccia negativaverifica tensione da freccia negativa
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Collegamento trave pilastroCollegamento trave pilastro
Progettazione secondo CAPACITY DESIGNCAPACITY DESIGN
2,1conh
MV Rd
x
RdRdRd =γγ=
Lontana da zone criticheLontana da zone critiche
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Plinto a pozzettoPlinto a pozzetto
Collare visto come “connessioneconnessione”, quindi progettazione secondo CAPACITY DESIGN.CAPACITY DESIGN.
35,1conh
MV Rd
y
RdRdRd =γγ=
Dado visto come Dado visto come ““fondazionefondazione”” →→ sollecitazioni sollecitazioni diverse sulle due parti!!!!diverse sulle due parti!!!!
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