analisi sismica di edifici in muratura e misti

1. analisi sismica di edifici in muratura e misti

2. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistentiIl modello 3DI diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

3. Frame by Macro Elements Autori motore di calcolo: Prof. S. Lagomarsino, Ordinario Tecnica delle Costruzioni - Università di Genova Ing. A. Penna, Ricercatore presso Eucentre - Pavia Ing. A. Galasco, collaboratore Eucentre – Pavia

4. Ipotesi di base • Caratteristiche meccaniche della muratura • Buona resistenza a compressione • 2. Resistenza trascurabile a trazione • (la resistenza a trazione di un giunto malta-blocco, è circa 1/30 della resistenza a compressione ). • 3. Il materiale è fortemente disomogeneo ed il comportamento è schematizzabile secondo precisi meccanismi di rottura

5. Ipotesi di base Modalità di resistenza La resistenza dei muri a forze agenti nel piano del muro è molto maggiore rispetto a quella nel caso di forze agenti ortogonalmente al piano, e quindi è maggiore la loro efficacia come elementi di controventamento. Concezione strutturale a “sistema scatolare” con cuciture dei solai Resistenza massima per azioni nel piano Resistenza trascurata per azioni fuori dal piano

6. Ipotesi di base Meccanismi di collasso Pressoflessione Taglio Scorrimento

7. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistentiIl modello 3DI diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

8. deformabilità assiale deformabilità tangenziale Il macroelemento: definizione

9. Analisi sismica di edifici in muratura e misti Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

10. a) b) c) Le pareti resistenti Il comportamento Ruolo dell’accoppiamento fornito dai cordoli e dalle “fasce murarie” il grado di accoppiamento influenza notevolmente l’entità dei momenti flettenti nei maschi murari

11. Le pareti resistenti Il telaio equivalente Parete come insieme di macroelementi: MESH elemento rigido elemento fascia elemento maschio aperture

12. Mesh delle pareti

13. DECRETO MINISTERO DEI LAVORI PUBBLICI, 2 LUGLIO 1981 2.6. Edifici in muratura 2.6.1. Schema strutturale … Nel caso di pareti poco snelle e quindi funzionanti prevalentemente a taglio, … edifici di limitata altezza (2 o 3 piani) e con fasce di piano fra file di aperture contigue e sovrapposte molto rigide e di sufficiente resistenza, … la verifica può essere condotta con il procedimento esaurientemente illustrato in appendice. ( METODO POR) Quando invece le ipotesi precedenti non sono soddisfatte … per edifici relativamente alti (4 piani ed oltre), o per l'insufficienterigidezza o resistenza delle fasce di piano, il collasso si realizza in genere con una preventiva rottura a taglio delle fasce di piano, …. La verifica dovrà allora condursi con metodi di calcolo che tengano opportunamente conto delle prevedibili modalità di collasso. A favore della sicurezza e rinunciando alla ridistribuzione delle forze in fase non lineare, le pareti possono essere verificate schematizzandole come telai elastici piani. … ( MODELLO A TELAIO )

14. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

15. Modello 3D Insieme di pareti piane - Solai ortotropi deformabili Nodi 3D a 5 gdl per il collegamento delle pareti Elementi lineari (travi, pilastri, catene)

16. Modello 3D Definizione delle pareti – disegno diretto o da DXF

17. Modello 3D

18. Modello 3D Creazione mesh (maschi, fasce, elementi rigidi)

19. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

20. Modello 3D Strutture miste – travi e pilastri in c.a. - acciaio

21. rigido flessibile Modello 3D Assemblaggio tridimensionale con inserimento diaframmi

22. Solaio infinitamente rigido Solaio flessibile Il solaio chiama a collaborare tutte le pareti Le pareti sono indipendenti Modello 3D

23. Definizione delle oggetti strutturali: solai e volte flessibili parametrici

24. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

25. Analisi statica non lineare: PUSHOVER Statica Non Lineare Legge costitutiva non lineare dei materiali Carico applicato staticamente 1. Applicare carichi sismici staticamente e far incrementare l’intensità 2. Degrado degli elementi strutturali che costituiscono l’edificio: Stato: elastico – plastico – collasso (eliminazione)

26. Nodo di controllo

27. OPCM 3274 - NTC Analisi statica non lineare: PUSHOVER Eliminazione elementi al raggiungimento del drift ultimo: Definizione del drift ultimo

28. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

29. 0,35 0,30 Model A Model B Model E 0,25 Model D Model C 0,20 Base Shear/Weight 0,15 0,10 0,05 0,00 0 10 20 30 40 50 60 th Average displacement of 3 floor [mm] Analisi statica non lineare: PUSHOVER La risposta di un sistema a N gdl di libertà è correlata alla risposta di un sistema equivalente ad 1 gdl. La curva di capacità è convertita nel sistema bilineare equivalente

30. Analisi statica non lineare: PUSHOVER Calcolo dello spostamento da normativa (SPOSTAMENTO RICHIESTO)

31. Fmax SLU= 80% Fmax Definizione di SLU SLD e SLU : capacità di spostamento della struttura valutata sulla curva globale. SLU: spostamento corrispondente ad una riduzione delle forza pari al 20% del massimo, (80% Fmax) per effetto della progressiva eliminazione dei contributi dei maschi murari che raggiungono lo spostamento ultimo.

32. d Definizione di SLD SLD: spostamento minore tra 1) e 2) 1) Spostamento relativo fra 2 piani consecutivi d eccede i valori riportati in 4.11.2 2) Spostamento offerto relativo al raggiungimento della massima forza rispetto al richiesto Spostamento richiesto Spostamento offerto La verifica è di tipo globale sulla curva di capacità e non sui singoli elementi!

33. Spostamento offerto Spostamento richiesto Verifica struttura Asse X: spostamento orizzontale dell’edificio a livello del nodo di controllo Asse Y: forza orizzontale totale applicata. LA STRUTTURA E’ VERIFICATA!

34. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

35. Definizione DXF/DWG Geometria INPUT Oggetti Caratteristiche strutturali struttura NO Definizione Definizione telaio autom. mesh equivalente ANALISI Analisi A - Curva di non lineare capacità offerta A > B Parametri B - Domanda di sismici spostamento VERIFICA Fine analisi SI Sequenza di calcolo

36. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

37. Curva capacità Pareti Pianta Presentazione dei risultati

38. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

39. La verifica sperimentale del metodo(Università di Pavia – Magenes & Calvi, 1997)

40. La verifica sperimentale del metodo Danno osservato Simulazione numerica Municipio di Castelnuovo Belbo Terremoto Monferrato 2000 Simulazione del danno

41. INDICE Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

42. Solaio + Fascia deformabili sono assimilati ad un impalcato Rigido. Elementi murari a rotazione impedita Confronto FME con POR

43. Caratteristiche metodo POR • Modello semplificato, di facile implementazione numerica • Ipotesi di solai infinitamente rigidi (non reale in edifici esistenti) • Non sono previsti meccanismi di danneggiamento delle fasce • Rigidezza strutturale sovrastimata • Duttilità strutturale fortemente sottostimata

44. Confronto metodo FME con metodo elementi finiti

45. Svantaggi del metodo ad elementi finiti • Dipendenza dell’analisi dalla mesh (mesh dependent) • Tempo di calcolo fortemente dipendente dalle dimensioni del modello • Definizione puntuale delle leggi costitutive del materiale di difficile reperimento • La normativa non contiene tutti i parametri necessari a definire il comportamento non lineare ed il degrado

46. Svantaggi del metodo ad elementi finiti • Per l’applicazione dei criteri di resistenza a taglio e pressoflessione alla muratura è necessario integrare gli effetti nodali sui singoli elementi murari • La normativa non presenta riferimenti espliciti a modellazione con elementi di superficie ma propone una modellazione a telaio equivalente con maschi, travi in muratura ed eventuali altri elementi strutturali in c.a. ed acciaio

47. Per ogni ulteriore informazione consultare il sitowww.stadata.comoppure telefonare al n. verde:800 236 245