considerazioni prestazionali in zone sismiche per le strutture miste acciaio‐calcestruzzo timothy...
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Timothy Sullivan, nell'ambito del Convegno STRUTTURE E SISTEMI ENERGETICI EFFICIENTI PER COSTRUIRE, RECUPERARE, RIQUALIFICARE, promosso da Tecnostrutture srl presso il C.S.LL.PP. il 12 marzo 2013 ha parlato di utilizzo di strutture miste acciaio-calcestruzzo in zona sismica. Sullivan afferma che la progettazione sismica dovrebbe considerare tutti gli elementi in un edificio: 1. sistemi laterali, verticali ed elementi non-strutturali 2. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo possono offrire buone soluzioni in zone sismiche, particolarmente per quanto riguarda solai rigidi e leggeri, e sistemi trave-colonna resistenti e deformabili. 3. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo potrebbero offrire anche delle soluzioni valide per la ristrutturazione dell’esistente. Nella presentazione un approfondimento su NPS® SYSTEM, la tecnologia costruttiva, nuova generazione delle strutture autoportanti miste acciaio-calcestruzzo, nata in casa Tecnostrutture, la società veneta leader di mercato nella produzione di sistemi prefabbricati acciaio-calcestruzzo che già nel 2010 aveva promosso un convegno sulla storica trave Rep® sempre al Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. NPS® SYSTEM altamente performante e ad elevata resistenza sismica è l’ulteriore risposta all’esigenza di maggiore industrializzazione di cantiere ed unisce ad una migliore risposta sismica una qualità prestazionale di tutti i componenti certificata CE EN 1090-1TRANSCRIPT
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Considerazioni prestazionali per le strutture miste acciaio‐calcestruzzo
Timothy J. Sullivan BE(Hons) MSc PhD MICE CEng
Università degli Studi di Pavia& EUCENTRE
EUCENTRE Università degli Studi di Pavia
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Considerazioni prestazionali in zone sismiche
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B e e r !B e e r !F o o d !F o o d !
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(figure from fib report 7-2)
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L’Aquila
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Emilia
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Elementi non-strutturali
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Importanti caratteristiche per la risposta sismica?
• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)
&/OPPURE
• Resistenza Laterale(per sostenere le accelerazioni trasmessedalla struttura)
SistemaLaterale
ElementiNon-strutturali
• Deformabilità(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)
• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)
• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)
• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)
SistemaGravitazionale
• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)
• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)
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Argomenti di discussione per sistemi misti
1. Opzioni per il sistema laterale
2. Soluzioni di solaio
3. Il sistema gravitazionale
4. Possibilità per la ristrutturazione
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1. Sistemi laterali composti acciaio-calestruzzo?
Telai composti “classici”
Pareti in C.A.
Sistemi Misti + altri
Sistema composto per resistere carichi gravitazionali
Pareti in C.A. per resistere carichi orizzontali
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1. Caratteristiche di sistemi a pareti (+ sistema grav. composto acciaio-calcestruzzo)
Sistema Laterale – pareti in C.A.• Deformabilità
(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)
• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)
• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)
• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)
Torry Eurosky, Roma
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2. Il ruolo di un solaioIl solaio di una struttura potrebbe avere i seguenti 3 ruoli:- Resistere carichi di gravità- Formare una connessione orizzontale fra elementi verticali (diaframma), trasmettendo forze orizzontali.- Isolare una zona di una struttura da un’altra (da fuoco, rumore, diverse temperature).
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Ruolo del solaio in zone sismiche
Accelerazione x masse = forzeforze agenti sul tutto
il solaioil solaio è fondamentale
per trasferire le forzedelle masse alle pareti
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Solai insufficienti: Christchurch 2011
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Il solaio composto
Buona possibilità per la:
- Connettività
-Leggerezza
-Rigidezza
-Isolamento termico/acustico
-Velocità di costruzione
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Importanti Caratteristiche:• Deformabilità
(per sostenere le deformazionidella struttura)
• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)
3. Il sistema gravitazionale?
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Terremoto del 4 Sett. 2010 M7.1 Darfield (NZ)
Danno alle colonnegravitazionalideformabilità
insufficiente
Photos courtesy of Stefano Pampanin
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Crollo di un edificio dovuto ad insufficientedeformabilità del sistema gravitazionale
NORTHRIDGE, 1994
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3. Il sistema gravitazionale composto?
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Nodo tipico con pilastro gettato in opera
3. Il sistema gravitazionale composto?
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Risultati di modellazione numerica
Osservare:
Deformabilità(2% drift interpiano illustrato qua)
Comportamento non-lineare
3. Il sistema gravitazionale composto?
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4. Possibilità per la ristrutturazione?ISOLAMENTO E PARZIALE RICOSTRUZIONE DEGLI IMMOBILI SEDE DEL TRIBUNALE DELL’AQUILA DANNEGGIATI A SEGUITO DEL SISMA DEL 6 APRILE 2009
4. Possibilità per la ristrutturazione?
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
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4. Possibilità per la ristrutturazione?INSERIMENTO DI ISOLATORI NELLE COLONNE ESISTENTI
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
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VERSATILITA’ E PERSONALIZZAZIONE DEGLI ELEMENTI DEL NPS® SYSTEMIN FUNZIONE DELLE ESIGENZE E
CARATTESTICHE PROGETTUALI RICHIESTE
PER TAVOLE RELATIVE AL VANO 4ASCENSORI (CARPENTERIE EDARMATURE) VEDERE TAVOLE S4a e S4b
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
Pil. 30Pil. 29
Pil. 36Pil. 44
Pil.94
Pil.84
Pil.74
Pil.64
Pil.54
Pil.98Pil.96
Pil.95
Pil. 25
Pil. 34Pil. 33Pil. 32Pil. 31Pil. 28Pil. 27Pil. 26Pil. 25
Pil.86
Pil.76
Pil.66
Pil.56
Pil. 46
Pil.24Pil.23Pil.22Pil.21Pil.20Pil.19Pil.18Pil.17Pil.16
Pil.85
Pil.75
Pil.65
Pil.55
Pil.45
Pil.15
Pil.5Pil.4 Pil.14Pil.13Pil.12Pil.11Pil.10Pil.9Pil.8Pil.7Pil.6Pil.3Pil.2Pil.1
Pil.97
Pil. 93
Pil. 83
Pil. 73
Pil. 63
Pil. 53
PARTICOLARE P1
Pil. 43Pil. 42Pil. 41Pil. 40Pil. 39Pil. 38Pil. 37
PARTICOLARE P1
PARTICOLARE P1
PARTICOLARE P1
Lo schema strutturale adottato per orditure portanti orizzontali realizzate con travi NPS® BASIC, permette:1.di ridurre le luci dei solai a lastra in modo da realizzare un sistema completamente autoportante in fase di montaggio e getto del conglomerato di completamento;2.l’effettivo comportamento rigido degli impalcati, in quanto gli elementi diagonali fungono da controventi di piano;3.la diretta trasmissione dei carichi alle strutture portanti verticali, sgravando i solai sottostanti dal carico della puntellazione provvisionale in fase di getto;4.ridurre i costi e i tempi per la realizzazione degli impalcati;
RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO
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SOLAIO TIPO PREDALLES E TRAVI RIBASSATE REP
AREA DI INTERVENTO PARI A CIRCA 1850 mq
RICOSTRUZIONE DEL SOLAIO A LIVELLO +7.55 m
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
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RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO
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Conclusioni1. La progettazione sismica dovrebbe considerare tutti
gli elementi in un edificio: sistemi laterali, verticalied elementi non-strutturali
2. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo possono offrirebuone soluzioni in zone sismiche, particolarmenteper quanto riguarda solai rigidi e leggeri, e sistemitrave-colonna resistenti e deformabili.
3. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo potrebberooffrire anche delle soluzioni valide per la ristrutturazione dell’esistente.
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Grazie per l’attenzione