Edificio di 12 piani con Telai con 4 campate da 10 metri.

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1 1 Edificio di 12 piani con Telai con 4 campate da 10 metri. Accelerazione al suolo 0.25g. Solaio con lamiera grecata con soletta di calcestruzzo collaborante H=4cm. Trave secondaria IPE200 con interasse 200mm. Pilastri con Tubi 800x25 riempiti di calcestruzzo e Travi IPE400(no) dopo IPE450(no) dopo IPE500OK dopo Pilastri Tubi 700x15 e Travi IPE600-OK Dai DXF restituiti dopo aver immesso i soliti dati geotecnici E i soliti dati sismici

2 2 Definiamo un solaio in acciaio. Nel predimensionamento, la trave metallica, semplicemente appoggiata agli estremi, è verificata considerando come carico il getto di calcestruzzo sulla lamiera grecata, poi la trave composta IPE + soletta collaborante in calcestruzzo è verificata considerando come carico i sovraccarichi fissi e utili. La verifica della trave composta porta in conto il residuo di resistenza della trave metallica. I connettori, sparati sulla trave metallica attraverso la lamiera, renderanno solidale l IPE col getto di calcestruzzo, trasformando, una volta che il calcestruzzo si sarà indurito, la trave metallica in trave composta. Con la soletta in calcestruzzo superiore, è inutile rendere il solaio continuo. Come trave semplicemente appoggiata la soletta superiore resiste alla compressione e la trave metallica inferiore alla trazione. Non si tiene conto del fatto che la leggera armatura della soletta sugli appoggi rende semi incastrata la trave composta alleviando il momento massimo in mezzeria. Il DXF restituito

3 3 Le travi secondarie sono bullonate alle estremità su UPN saldati, col predeterminato interasse, alle travi principali. Se la trave deve essere appoggiata la lunghezza degli UPN è piccola. Se la trave deve essere continua sull appoggio, l UPN sarà più lungo per potervi alloggiare più bulloni e la continuità potrà realizzarsi mettendo anche. se del caso, un UPN capovolto superiore che collegherà le due IPE confluenti sulla trave principale e da rendere continue sull appoggio. Nell iniziare a definire la struttura, immettiamo come pilastri Tubi Rettangolari 800x15+800x15 di ottima qualità riempiti di calcestruzzo sempre di ottima qualità. Poi immettiamo come trave da applicare in tutti i telai, l IPE400 di scarsa qualità, perché è necessaria più grande solo per motivi di deformabilità orizzontale dei Telai allo SLD, non

4 per motivi di resistenza, e ordiamo il solaio a scacchiera per caricare egualmente tutte le travi dei telai. Trasportiamo i carichi ai telai in elevazione, calcolati dopo la definizione di ogni carpenteria dagli scarichi dei solai e dai pesi propri di tompagni ed elementi strutturali. Tutti i dati sono restituiti in DXF 4

5 E nel dettaglio Effettuato il calcolo, vengono subito rilevati gli spostamenti degli impalcati in elevazione del calcolo allo SLV e trasformati in SLD. 5

6 6 La deformabilità orizzontale SLD, per tompagni collegati alla struttura, non è verificata. Per tompagni NON collegati alla struttura SI perché gli spostamenti possono essere doppi. Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave IPE400 con la IPE450 in tutti i telai. Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi. Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche. Effettuato il calcolo Ancora non ci siamo.

7 Proviamo con l IPE500. Ripetiamo le procedure: Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave IPE400 con la IPE450 in tutti i telai. Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi. Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche. Effettuato il calcolo Tutto OK. Per effetto della simmetria nei carichi e nella struttura, per sismax e Y non vi sono rotazioni così come deve essere. 7

8 8 Come si vede, ai fini della resistenza, le travi sono quasi sempre esuberanti. Le strozziamo alle estremità per diminuirne la resistenza, per favorire ivi la formazione delle cerniere plastiche. E quindi inutile utilizzarle di ottima qualità. Per facilitare la formazione delle cerniere plastiche alle estremità delle travi, all innesto nel nodo, le ali, vengono strozzate di mm per ridurne la sovra resistenza. Dopo vengono calcolati i moltiplicatorigr che aumentano i momenti flettenti ai ritti dei telai in funzione della sovra resistenza delle travi. I momenti flettenti per verificare i pilastri a pressoflessione deviata provenienti dai ritti della stella di telai piani confluenti sul pilastro, per preservarne l integrità quando il sisma, non più di progetto, diventerà distruttivo, sono amplificati da questi coefficienti. (leggi l articolo come progettato in capacità) Con i moltiplicatorigr minimi, i pilastri sono verificati.

9 Ora aumentiamo i moltiplicatorigr da minimo a media e rifacciamo le verifiche dei pilastri. 9

10 10 Vediamo che qualche pilastro, per poco non è verificato. Stampiamo la verifica del pilastro 24 piano 2 c.di carico 9 dall apposito bottone Stampa Verifica. Come si vede i moltiplicatorigr che hanno amplificato i momenti per la verifica al piede dei pilastri sono stati di al lato Rigido del pilastro e al lato Flessibile del pilastro. Con questa amplificazione dei momenti flettenti si potrebbe anche dire che va bene.

11 11 Si lascia questa scelta al Progettista della struttura in quanto la norma non obbliga in tal senso. Abbiamo visto che nelle strutture intelaiate spaziali, le travi e, in particolare i nodi iper rigidi intervengono nella deformabilità della struttura forse più dei pilastri stessi. Rifacciamo lo stesso calcolo riducendo i pilastri Tubi Pieni da 800x25 a 700x15 e aumentiamo le travi da IPE500 a IPE600. Cantiere: solaioacciaioipe200_tp700x15_ipe600 Materiale struttura: acciaio Analisi sismica: modale accelerazione sismica al suolo SLV (Ag/g)= Fattore di struttura q in direzione X = 6.5 Fattore di struttura q in direzione Y = 6.5 Deformabilità Max ammissibile per Tompagni Collegati alla Struttura = * Hinterpiano Calcolo Vento/Sisma = Sisma Il calcolo è effettuato allo SLV. Per trasformare i risultati allo SLD sono stati moltiplicati per il Rapporto_SLD_SLV= Ricavato dagli spettri di risposta. E' il rapporto fra l'ordinata dello spettro SLD e lo spettro SLV ridotto dal fattore q in corrispondenza del periodo normativa della struttura. Il Rapporto SLD/SLV anche se può sembrare incongruente, può essere anche > 1. Il calcolo è convenzionale. Si considerano solo gli spostamenti amplificati; le tensioni no. Periodo struttura calcolato con la formula della normativa: periodo Fondamentale in direzione X (sec) periodo Fondamentale in direzione Y (sec) SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) come dal calcolo SLV ================================================================= ======== Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X Sisma Y Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.36 Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.71 Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.15 Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.6 Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.04 Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.43 Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.77 Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.02 Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.12 Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4 Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.48 Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 2.46

12 12 Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y Sisma X Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.36 Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.71 Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.15 Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.6 Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.04 Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.43 Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.77 Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.02 Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.12 Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4 Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.48 Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 2.46 ************************************************************************* ************************************************************************* ********** SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) SLD ======================================================== ======================================================== Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X Sisma Y Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.73 < 15 OK Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.42 < 15 OK Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.3 < 15 OK Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 5.2 < 15 OK Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.06 < 15 OK Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.85 < 15 OK Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.53 < 15 OK Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.02 < 15 OK Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.23 < 15 OK Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.98 < 15 OK Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.95 < 15 OK Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 4.9 < 20 OK Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y Sisma X Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.73 < 15 OK Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.42 < 15 OK Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.3 < 15 OK Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 5.2 < 15 OK Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.06 < 15 OK Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.85 < 15 OK Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.53 < 15 OK Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.02 < 15 OK

13 13 Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.23 < 15 OK Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.98 < 15 OK Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.95 < 15 OK Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 4.9 < 20 OK SLD: lo Spostamento di interpiano Max per effetto del sisma = mm. Si è avuto al Telaio 6 all'impalcato 4 ccarico=10 Massimo effetto (Sisma in direzione Y in direzione X) La deformabilità allo SLD è verificata. Le travi IPE500 ai fini della resistenza erano esuberanti; figuriamoci le IPE600. Sarà aumentata la sovra resistenza delle travi e quindi i moltiplicatorigr. Vediamo Infatti ecc. Il fattore di struttura q è 6.5, per effetto dell elevata duttilità. Dagli spettri di risposta, la curva salvaguardia della vita SLV è stata ridotta di 6.5 volte. Praticamente nel calcolo, il sisma è stato ridotto di 6.5 volte per portare in conto la duttilità della struttura. Poiché le cerniere plastiche, sotto sisma distruttivo, devono crearsi alle estremità delle travi per avere una rottura locale e non devono interessare i pilastri per non avere una rottura globale, la riduzione del sisma è valido per le travi ma non per i pilastri. Per questo motivo, i moltiplicatorigr nell aumentare i momenti flettenti derivanti dal calcolo SLV per verificare i pilastri, neutralizzano appunto questa riduzione. La conferma che nelle strutture intelaiate le travi vincolate in modo iper rigido si oppongono al sisma forse più dei pilastri. I pilastri devono avere necessariamente una rigidezza adeguata per le travi che devono sopportare.