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Corso di “Analisi e Progetto di Strutture”

A.A. 2012/13 – E. Grande

RegolaritàAspetti generali e criteri di impostazionedella carpenteria

Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica

criterio base: REGOLARITA’ STRUTTURALE

compattezza, simmetria, uniformità

Comportamento sismico “prevedibile”

Analisi della risposta strutturale separatamente lungo le due direzioni principali

Effetti dinamici dell’azione sismica simulabili tramite azioni equivalenti “statiche”


NTC08 (§7.2.2): Le costruzioni devono avere, quanto più possibile, struttura iperstatica caratterizzata da regolarità in pianta e in altezza. Se necessario ciò può essere conseguito suddividendo la struttura, mediantegiunti, in unità tra loro dinamicamente indipendenti.

Perché?


NTC08 (§7.2.2): Regolarità in pianta

a)la configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze;

b) il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4;

c) nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione;

d) gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti.



a)la configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze;



b) il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4;

Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismicaNTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezzae) tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della

costruzione;f) 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;

g) nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva 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;

h) 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.


NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza

e) tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione;


NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezzaf) massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi

cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione ….

Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismicaNTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezzag) nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva 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;

Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismicaNTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezzah) 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.

Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismicaNTC08 (§7.2.2): Regolarità strutturale

REGOLARITA’ → VANTAGGI ECONOMICI (riduzione effetti delle azioni sismiche)

REGOLARITA’ → VANTAGGI COMPUTAZIONALI (metodi e modelli di calcolo semplificati)

Regolarità in pianta: disaccoppiamento dei modi di vibrazione – analisi strutturale separata nelle due direzioni – non contemporaneità delle azioni

Regolarità in altezza: prevalenza del primo modo di vibrazione di forma pressoché lineare


7.2.6 CRITERI DI MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA E AZIONE SISMICA


Il modello della struttura deve essere tridimensionale e rappresentare in modoadeguato le effettive distribuzioni spaziali di massa, rigidezza e resistenza, conparticolare attenzione alle situazioni nelle quali componenti orizzontalidell’azione sismica possono produrre forze d’inerzia verticali (travi di grande luce,sbalzi significativi, etc.).

Modellazione struttura: MODELLI LINEARI – MODELLI NON LINEARI

Modellazione azione sismica: sia direttamente, attraverso forze staticheequivalenti o spettri di risposta, sia indirettamente, attraverso accelerogrammi



ANALISI LINEAREANALISI NON LINEARE

ANALISI STATICAANALISI DINAMICA

ANALISI STATICA – LINEAREANALISI STATICA – NON LINEAREANALISI DINAMICA – LINEAREANALISI DINAMICA NON LINEARE


ANALISI STATICA – LINEAREL’analisi statica lineare consiste nell’applicazione di forze statiche equivalenti alleforze di inerzia indotte dall’azione sismica e può essere effettuata per costruzioniche rispettino i requisiti specifici riportati nei paragrafi successivi, a condizioneche il periodo del modo di vibrare principale nella direzione in esame (T1) nonsuperi 2,5 TC o TD e che la costruzione sia regolare in altezza.

ANALISI STATICA – NON LINEAREL’analisi non lineare statica consiste nell’applicare alla struttura i carichigravitazionali e, per la direzione considerata dell’azione sismica, un sistema diforze orizzontali distribuite, ad ogni livello della costruzione, proporzionalmentealle forze d’inerzia ed aventi risultante (taglio alla base) Fb.Tali forze sono scalate in modo da far crescere monotonamente, sia in direzionepositiva che negativa e fino al raggiungimento delle condizioni di collasso localeo globale, lo spostamento orizzontale dc di un punto di controllo coincidente conil centro di massa dell’ultimo livello della costruzione (sono esclusi eventualitorrini).


ANALISI DINAMICA – LINEAREL’analisi dinamica lineare consiste:‐ nella determinazione dei modi di vibrare della costruzione (analisi modale),‐ nel calcolo degli effetti dell’azione sismica, rappresentata dallo spettro dirisposta di progetto, per ciascuno dei modi di vibrare individuati,

‐ nella combinazione di questi effetti.

ANALISI DINAMICA – NON LINEAREconsiste nel calcolo della risposta sismica della struttura medianteintegrazione delle equazioni del moto, utilizzando un modello non lineare dellastruttura e gli accelerogrammi


ASPETTI PRATICI

INSERIMENTO DEI TELAI IN PIANTARigidezze uniformi nelle due direzioniElementi sollecitati in modo uniformeCoincidenza del baricentro delle masse e delle rigidezze

Rigidezza telai:Pilastri asse forte – asse deboleTravi emergenti – travi a spessore


ASPETTI PRATICI

Contenere luci massime di travi, solai, sbalzi

Aree di influenza simili

Rigidezze uniformi nelle due direzioni principali

Disposizione sul bordo di travi emergenti

Blocco scala in posizione centrale

Evitare elementi più rigidi degli altri

Soluzione ottimale

La soluzione strutturale ottimale per soddisfare talirequisiti consisterebbe in una disposizione di pilastri adinterasse costante, tutti di sezione uguale epreferibilmente quadrata (che dà luogo ad inerziauguale nelle due direzioni principali) collegati inentrambe le direzioni da travi tutte uguali (tutteemergenti o tutte a spessore, di sezione uguale)

1. pilastri asse forte-travi emergenti;

2. pilastri asse forte-travi a spessore;

3. pilastri asse debole-travi emergente;

4. pilastri asse debole-travi a spessore.

rigidezza

Nel caso reale si hanno pilastri rettangolari e travi emergenti e a spessore

Corso di Analisi e Progetto di Strutture – 2013 – Dott.Ing. E. GRANDE

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