Corso di “Analisi e Progetto di Strutture”
A.A. 2012/13 – E. Grande
Regolarità
Aspetti generali e criteri di impostazione
della 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”
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
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, mediante
giunti, in unità tra loro dinamicamente indipendenti.
Perché?
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
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.
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
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;
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in pianta
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 sismica
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;
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.
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
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;
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza
f) 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 sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza
f) 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 sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza
f) 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 sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza
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;
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità in altezza
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.
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§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
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità strutturale
REGOLARITA’ → VANTAGGI COMPUTAZIONALI (metodi e modelli di calcolo semplificati)
7.2.6 CRITERI DI MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA E AZIONE SISMICA
Il modello della struttura deve essere tridimensionale e rappresentare in modo
adeguato le effettive distribuzioni spaziali di massa, rigidezza e resistenza, con
particolare attenzione alle situazioni nelle quali componenti orizzontali
dell’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 statiche
equivalenti o spettri di risposta, sia indirettamente, attraverso accelerogrammi
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
NTC08 (§7.2.2): Regolarità strutturale
REGOLARITA’ → VANTAGGI COMPUTAZIONALI (metodi e modelli di calcolo semplificati)
ANALISI LINEARE
ANALISI NON LINEARE
ANALISI STATICA
ANALISI DINAMICA
ANALISI STATICA – LINEARE
ANALISI STATICA – NON LINEARE
ANALISI DINAMICA – LINEARE
ANALISI DINAMICA NON LINEARE
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
ANALISI STATICA – LINEARE
L’analisi statica lineare consiste nell’applicazione di forze statiche equivalenti alle
forze di inerzia indotte dall’azione sismica e può essere effettuata per costruzioni
che rispettino i requisiti specifici riportati nei paragrafi successivi, a condizione
che il periodo del modo di vibrare principale nella direzione in esame (T1) non
superi 2,5 TC o TD e che la costruzione sia regolare in altezza.
ANALISI STATICA – NON LINEARE
L’analisi non lineare statica consiste nell’applicare alla struttura i carichi
gravitazionali e, per la direzione considerata dell’azione sismica, un sistema di
forze orizzontali distribuite, ad ogni livello della costruzione, proporzionalmente
alle forze d’inerzia ed aventi risultante (taglio alla base) Fb.
Tali forze sono scalate in modo da far crescere monotonamente, sia in direzione
positiva che negativa e fino al raggiungimento delle condizioni di collasso locale
o globale, lo spostamento orizzontale dc di un punto di controllo coincidente con
il centro di massa dell’ultimo livello della costruzione (sono esclusi eventuali
torrini).
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ANALISI DINAMICA – LINEARE
L’analisi dinamica lineare consiste:
‐ nella determinazione dei modi di vibrare della costruzione (analisi modale),
‐ nel calcolo degli effetti dell’azione sismica, rappresentata dallo spettro di
risposta di progetto, per ciascuno dei modi di vibrare individuati,
‐ nella combinazione di questi effetti.
ANALISI DINAMICA – NON LINEARE
consiste nel calcolo della risposta sismica della struttura mediante
integrazione delle equazioni del moto, utilizzando un modello non lineare della
struttura e gli accelerogrammi
Edifici con struttura intelaiata in c.a.: criteri generali per l’impostazione della carpenteria in zona sismica
ASPETTI PRATICI
INSERIMENTO DEI TELAI IN PIANTA
Rigidezze uniformi nelle due direzioni
Elementi sollecitati in modo uniforme
Coincidenza del baricentro delle masse e delle rigidezze
Rigidezza telai:
Pilastri asse forte – asse debole
Travi emergenti – travi a spessore
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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
Corso di Analisi e Progetto di Strutture – 2013 – Dott.Ing. E. GRANDE
Soluzione ottimale
La soluzione strutturale ottimale per soddisfare tali
requisiti consisterebbe in una disposizione di pilastri ad
interasse costante, tutti di sezione uguale e
preferibilmente quadrata (che dà luogo ad inerzia
uguale nelle due direzioni principali) collegati in
entrambe le direzioni da travi tutte uguali (tutte
emergenti o tutte a spessore, di sezione uguale)
Nel caso reale si hanno pilastri rettangolari e travi emergenti e a spessore
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