PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI UN EDIFICIO INDUSTRIALE PREFABBRICATO IN ZONA SISMICA. Dr.ssa Antonella Colombo ASSOBETON

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Flaviana Annalisa Fiori
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1 VOL. II CAP. 3 PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI UN EDIFICIO INDUSTRIALE PREFABBRICATO IN ZONA SISMICA Dr.ssa Antonella Colombo ASSOBETON Associazione Produttori Manufatti Cementizi

2 Diffusa tipologia: edificio monopiano Lucernari

3 Assunzioni Materiali: ACCIAIO: Barre nervate B450C (come FeB44k) snervamento f yk = 450 MPa sovraresistenza (f t /f y ) k 1,15 1,35 deformazione ε uk 7,5% CALCESTRUZZO: C45/55

4 Duttilità: DCH F F ε uk 7,5% (acciaio duttile) h U U staffe fitte M M

5 Fattore di struttura: di EC8 q p = k p q - k p = 1,0 connessioni da EC8 (sovradimensionate con γ Rd = 1,2) - q = q 0 k w da 5.1 EC8 k w = 1,0 per modo flessionale - q 0 = 4,5 = 4,5 da prospetto 5.1 per telai α u /α 1 = 1,0 (nessun contributo)

6 q p = 4,5 Esempio con Zona 2 α g = 0,25 Terreno tipo B PILASTRI FONDAZIONI - CONNESSIONI

7 Diverse condizioni e metodi 0 - CALCOLO NON SISMICO Ordinario con neve e vento da EC1 1 - CALCOLO SISMICO AFFINATO Analisi dinamica su modello 3D 2 - CALCOLO SISMICO TELAI Analisi statica senza diaframma 3 CALCOLO SISMICO STRUTTURA Analisi statica con diaframma

8 Risultato 0 Non sismico (zona 1 sito III) φ14 50 x 50 φ10/250 8φ14 1/2/3 - Sismico (zona 2) φ18 φ10/ x 65 20φ18

9 0 Calcolo non sismico tradizionale (EC2+EC1) Verifiche SLU e SLE

10 CARICO NEVE EC1 parte 1.3 Zona 1 Mediterranea s k = 1,50 kn/m 2 Carico neve: s = μ i C e C t s k = 1,20 kn/m 2 C e = Coefficiente di esposizione = 1,0 C t = Coefficiente termico = 1,0 μ i = Coefficiente di forma = 0,8

11 AZIONE VENTO EC1 parte 1.4 Zona 1 Sito categoria III Pressione base (v b = 25 m/sec) 1 2 q b = ρvb = 2 Pressione di picco 390 N/ m q p = C e (z) q b = Pressione sulle pareti w = c p q P

12 ''' ' " Cpe = 0,7; Cpe = 0,3; Cpe = 0,6; C = ± 0,10 0,25 pi NORD

13 Verifiche di 4 pilastrate

14 Telai longitudinali Schemi statici Telai trasversali

15 Carichi max con neve Carichi min senza neve Vento lungo X Vento lungo Y Combinazione azioni Pilastro centrale Pilastro di bordo

16 In generale PRESSOFLESSIONE DEVIATA Verifica analitica M M Eds Rdy α + M M Ed2 Rdz α 1

17 1 Calcolo sismico affinato REGOLARITA (scelta modello / tipo analisi) REGOLARITA Elevazione: SI (1 solo piano!!!) Pianta: Configurazione compatta Distribuzione simmetrica di rigidezza Massa eccentrica (pannelli su 3 lati!) Presenza di lucernari in copertura: diaframma rigido??? Regolarità in pianta???

18 Modello / Analisi Analisi modale

19 Analisi Dinamica Modale su completo modello tridimensionale con effetti del 2 ordine (P-Δ)

20 Modi di vibrare Modo di vibrare Periodo Massa Partecipante Massa Partecipante T [s] M X [%] M Y [%] 1 1,076 0,00 98,44 2 0,849 99,84 0,00 3 0,828 0,00 0,86 4 0,505 0,00 0,00 5 0,404 0,00 0,07 TOTALE 99,84 99,37 3 modi indipendenti TRASL. x TRASL. y ROTAT.

21 Effetti torsionali accidentali e x = 0,05 L x e y = 0,05 L y 1 +E x + 0,3 E y 2 +E x -0,3 E y 3 -E x + 0,3 E y 4 -E x -0,3 E y 5 + 0,3 E x + E y 6 + 0,3 E x -E y 7-0,3 E x + E y 8-0,3 E x -E y 4 SITUAZIONI 4 x 8 =32 combinazioni!!!

22 Pressoflessione M y deviata Risultati delle verifiche SLU ρ = M x OA OB Pilastri d'angolo Pilastri di bordo longitudinale Pilastri di bordo trasversale Pilastri centrali Pilastro più sollecitato 32 condizioni x 18 pilastri 32 condizioni x 4 pilastri N Ed 305,75 307,65 [kn] M Ed,X 129,04 139,40 [knm] M Ed,Y 476,62 472,46 [knm] ρ 0,756 0,755 N Ed 511,65 516,28 [kn] M Ed,X 142,49 435,23 [knm] M Ed,Y 453,81 140,24 [knm] ρ 0,675 0,649 N Ed 497,59 497,59 [kn] M Ed,X 137,69 137,69 [knm] M Ed,Y 485,37 485,37 [knm] ρ 0,721 0,721 N Ed 883,51 897,08 [kn] M Ed,X 122,52 109,78 [knm] M Ed,Y 442,81 407,13 [knm] ρ 0,581 0,531 N Ed 305,75 307,65 [kn] M Ed,X 129,04 139,40 [knm] M Ed,Y 476,62 472,46 [knm] ρ 0,756 0,755 ϑx,max 0,196 0,196 ϑ 0,278 0,275 y,max Ptot dr Effetti del 2 2 ordine vincolanti!!! ϑ = 0, 30 V h tot

23 Verifiche spostamenti Analisi elastica d ex = 2,31 d ey = 3,16 Spost. elastoplastico d r = q d ex = 10,4 cm SLU MARTELLAMENTO GIUNTO 2 d r = 20,8 < 25 cm SLD DEFORMAZIONE DI PIANO ν q d ey = 7,12 < 0,01 h y = 7,3 cm

24 2 Calcolo sismico telai Analisi statica lineare su modelli piani indipendenti Telai longitudinali interno/esterno Telai trasversali interno/esterno con effetti 2 ordine

25 Periodi di vibrazione diversi T i = 2π m k i k i = 3EI h Risposte diverse DIREZIONE X DIREZIONE Y telaio longitudinale interno telaio longitudinale esterno telaio trasversale interno telaio trasversale esterno S d (T 1 ) = 0,089 g S d (T 1 ) = 0,104 g S d (T 1 ) = 0,071 g S d (T 1 ) = 0,079 g

26 Vantaggi: Calcoli manuali con forze equivalenti Svantaggi (incertezze): Necessarie verifiche di compatibilità deformativa Eccentricità accidentale??? Amplificare con 1,25 (vedi EC8 uso di modelli piani e analisi elastica lineare per strutture irregolari in pianta ma con diaframma rigido)

27 Combinazioni: E x + 0,3 E y 0,3 E x + E y Verifiche pressoflessione: ρ MAX = 0,803 (ρ MAX = 0,643 senza ampl. 1,25 15%) (analisi modale ρ MAX = 0,756 6%)

28 3 Calcolo sismico struttura Analisi statica lineare nelle direzioni x, y L K pil K m T 1 [m] [kn/m] [kn/m] [kg] [s] Direzione X 6, ,847 Direzione Y 7, ,103 Direzione x Direzione y S d (T 1x ) = 0,098 g S d (T 1y ) = 0,076 g

29 Effetti torsionali Sisma lungo x M T = F x e y Sisma lungo y M T = F y e x Sul pilastro j con I p = 2 xi + y 2 i yj f jx = MT fjy = I p M T x I j p

30 Combinazioni: E x + 0,3 E y 0,3 E x + E y Verifiche pressoflessione: ρ MAX = 0,724 (analisi modale ρ MAX = 0,756 4%)

31 4 Analisi statica lineare Non regolare in pianta modello tridimensionale Regolare in altezza Analisi statica

32 Operativamente non conviene. Coincide con l analisi dinamica modale arrestata ai primi modi riportati a peso 1,0. Verifiche pressoflessione: ρ MAX = 0, 795 (analisi modale ρ MAX = 0,756 5%)

33 Sisma verticale # EC8: componente verticale solo per alcuni elementi strutturali (el. precompressi) se a vg > 0,25g a vg vg = 0,9 a g = 0,9 0,25 = 0,225g SOLO ZONA 1! Analisi n-modi vs analisi 1 -modo OK Per sisma verifica tensione da freccia negativa

34 Collegamento trave pilastro Progettazione secondo CAPACITY DESIGN MRd VRd = γrd con γrd = h x 1,2 Lontana da zone critiche

35 Plinto a pozzetto Collare visto come connessione, quindi progettazione secondo CAPACITY DESIGN. MRd VRd = γrd con γrd = 1,35 h y Dado visto come fondazione sollecitazioni diverse sulle due parti!!!!

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