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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, 18 febbraio 2010. Dott. Ing. CARMINE LIMA Dipartimento di Ingegneria Civile Università degli Studi di Salerno e-mail: clima@unisa.it – clima.ing@gmail.com

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Progettazione Strutturale di Edifici in Conglomerato Cementizio Armato in Zona Sismica

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Presentation Transcript

  1. PROGETTO DI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” MODULO E – ESEMPIO PROGETTUALE Salerno,18 febbraio 2010 Dott. Ing. CARMINE LIMA Dipartimento di Ingegneria Civile Università degli Studi di Salerno e-mail: clima@unisa.it – clima.ing@gmail.com url: www.carminelima.spaces.live.com Progettazione Strutturaledi Edifici in Conglomerato Cementizio Armatoin Zona Sismica

  2. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modulo 4 E • Modellazione Strutturale • Cenni Normativi • Modellazione FEM • Metodi di Analisi • Modellazione in Edilus • Risultati dell’analisi • Modellazione Incastrata e con fondazioni • Stato Fessurato o non Fessurato • Analisi Dinamica e Statica ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  3. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Cenni Normativi (§ 7.2.6) Modellazione Strutturale ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  4. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Problemi di schematizzazione Connessione Travi-Colonna Larghezza collaborante ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  5. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Problemi di schematizzazione ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  6. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione di Solai e Tamponature ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  7. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione di Solai e Tamponature • Per limitare le deformazioni anelastiche per forti sollecitazioni, i solai devono essere in grado di trasmettere le forze tra diversi elementi verticali: forze di calcolo amplificate del 30%. ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO • I solai rigidi nel proprio piano permettono di: • ottenere adeguate ridistribuzioni degli sforzi tra gli elementi verticali; • semplificazioni di calcolo. PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE • Se il diaframma non è infinitamente rigido deve essere modellato con la sua reale rigidezza.

  8. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Valutazione della rigidezza del solaio ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  9. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Influenza dei tamponamenti ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  10. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato Negli edifici in cemento armato le azioni sismiche (reversibili) possono causare fessurazioni più o meno accentuate negli edifici. • Validità dell’ipotesi di stato fessurato: • Allo SLU, elevati fattori di struttura q permettono elevati spostamenti sotto l’azione del sisma (con conseguenti fessurazioni); • Allo SLD, alcuni elementi possono già essere fessurati (per effetto dei carichi gravitazionali o di precedenti eventi sismici) • Si può considerare una significativa perdita di rigidezza (30-70%) già nelle fasi iniziali del sisma ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  11. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato • Libertà di considerare le sezioni fessurate o integre. ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  12. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  13. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato • Libertà di considerare le sezioni fessurate o integre*** (par. 7.2.6) • Si può procedere in due modi alternativi: • Riduzione del momento di inerzia delle sezioni in modo da ottenere un momento di inerzia equivalente al variare del tipo di sezione (travi) e del carico assiale (pilastri). Adatto in fase di progettazione. • Relazioni di tipo sperimentali tra rigidezza e resistenza flessionale al variare del carico assiale e della percentuale di armatura. Adatto in fase di verifica. ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  14. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  15. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Stato Fessurato ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  16. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione della risposta non lineare La risposta di tipo non lineare in una struttura dipende essenzialmente da due fattori: • NON LINEARITA’ DI TIPO GEOMETRICO • NON LINEARITA’ DI TIPO MECCANICO ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  17. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Non Linearità di tipo geometrica Una struttura sotto azioni sismiche subisce in generale grandi deformazioni e grandi spostamenti. Il manifestarsi di significative deformazioni determina la perdita di validità dell’ipotesi della teoria elastica lineare di poter considerare uguali la configurazione iniziale e finale. ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE La presenza di non linearità geometrica implica che il modello strutturale non rimane invariato durante l’analisi, ma si modifica in funzione delle deformazioni intervenute.

  18. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Non Linearità di tipo geometrica Effetti del 2° Ordine • Configurazione indeformata e deformata coincidenti • - Il carico verticale V produce un’azione assiale • - La forza orizzontale H produce un momento alla base pari a M=H•h ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE • Configurazione indeformata e deformata NON coincidenti • - Il carico verticale V produce un’azione assiale, ma contribuisce anche al taglio ed al momento M=H•h+V•δ

  19. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Non Linearità di tipo geometrica ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  20. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione FEM Travi e pilastri: elementi asta a 2 nodi j y x i ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Pareti: elementi shell NO OK 4 1 3 2

  21. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Metodi di Analisi (§ 7.3) ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE = 3.6

  22. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Metodi di Analisi (§ 7.3) : Analisi Dinamica Lineare ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  23. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Metodi di Analisi (§ 7.3) : Analisi Statica Lineare ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE H = 28.8 m = 0.622 sec

  24. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Metodi di Analisi (§ 7.3) : Analisi Statica Lineare ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE modale T = 0.66 sec Sd(T) = 0.148 g T = 0.62 sec

  25. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Metodi di Analisi (§ 7.3) : Analisi Statica Lineare = 2692.24 kN ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Masse associate al sisma

  26. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione in Edilus v.10 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Modellazione in Edilus v.11 Modellazione della sola parete, il programma in automatico in fase di calcolo genera le sezioni confinate di estremità.

  27. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Risultati dell’Analisi Modellazione Tridimensionale Incastrata alla base Risultati dell’Analisi ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  28. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione Tridimensionale con fondazione ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  29. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Analisi Modale: Modo 1 Modellazione con fondazione Modo 1:T = 0.660 s Modellazione incastrata alla base Modo 1:T = 0.525 s ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  30. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Analisi Modale: Modo 2 Modellazione con fondazione Modo 2: T = 0.450 s ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Modellazione incastrata alla base Modo 2: T = 0.390 s

  31. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Analisi Modale: Modo 3 Modellazione con fondazione Modo 3: T = 0.396 s ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Modellazione incastrata alla base Modo 3: T = 0.341 s

  32. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Modellazione Strutturale Modellazione a sezioni fessurate o non fessurate Considerare un’inerzia degli elementi al 50% equivale ad eseguire un calcolo con modulo elastico del materiale ridotto al 50% Elementi non Fessurati Ec,calc = Ec Elementi non Fessurati Ec,calc = 50% Ec ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  33. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Confronti ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  34. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Confronto Periodo di Vibrazione ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  35. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Confronto Tagliante allo SLV ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  36. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Confronto Spostamento allo SLD ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

  37. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA Confronto Spostamento allo SLD Dir. X Dir. Y ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE Risultante

  38. PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA NTC 2008 – Par. 4.1.1.1 Analisi elastica lineare ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SALERNO PROGETTODI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B” – MODULO E - ESEMPIO PROGETTUALE

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