PROGETTAZIONE DI EDIFICI IN MURATURA

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1 Uiversità degli Studi di Napoli Federico II Dipartimeto di Aalisi e Progettazioe Strutturale LA NUOVA NORMATIVA TECNICA PER LE STRUTTURE IN ZONA SISMICA Nicola Augeti PROGETTAZIONE DI EDIFICI IN MURATURA Uiversità del Saio- Beeveto, 17 febbraio 24 ANALISI DA CONDURRE PER OGNI PIANO DELL'EDIFICIO -Idividuazioe delle pareti logitudiali resisteti lugo le due direzioi pricipali. -Defiizioe della geometria delle pareti, i piata e i sezioe. -Aalisi delle azioi verticali (pesi propri e carichi di esercizio). -Aalisi delle azioi orizzotali (sisma, veto, spite). ANALISI DA CONDURRE PER OGNI PARETE Discretizzazioe i paelli di maschio, di fascia e di odo. Ogi parete può essere modellata come u isieme di paelli, mutuamete coessi, dotati di rigidezza sia flessioale che tagliate Paelli di maschio Paelli di odo Paelli di fascia 1

2 Collasso per Presso-flessioe Collasso per Taglio da scorrimeto Collasso per Taglio da trazioe Modalità di collasso dei paelli di maschio (fuzioe della geometria B/H e dello sforzo ormale applicato N) Collasso per Presso-flessioe Collasso per Taglio da trazioe RIFERIMENTO BIBLIOGRAFICO Le ozioi riguardati l aalisi degli edifici i muratura soo tratte dal volume a fiaco pubblicato el 2 dalla UTET. 2

3 ORDINANZA P.C.M del Primi elemeti i materia di criteri geerali per la classificazioe sismica del territorio azioale e di ormative teciche per le costruzioi i zoa sismica ALLEGATO 2: Norme teciche per il progetto, la valutazioe e l adeguameto sismico degli edifici. Cap. 8 : Edifici uovi co struttura i muratura Cap. 11 : Edifici i muratura esisteti Obbligatorie dal Per gli edifici e per le opere ifrastrutturali di cui al D.M , progettate dopo il 1984, (purché i zoa sismica immutata) dovrà essere stabilito il livello di adeguatezza alle uove orme etro cique ai. OGGETTO DELLE NORME Progettazioe e costruzioe di uovi edifici soggetti ad azioisismiche Valutazioe della sicurezza e iterveti di adeguameto e migliorameto Utilizzabili per strutture diverse dagli edifici se maca ua orma specifica Si coferma, ache i zoa sismica, la validitàdel D.M (caratteristiche dei materiali e verifiche per soli carichi verticali). REQUISITI DI SICUREZZA E CRITERI DI VERIFICA SLU: Stato Limite Ultimo fi sicurezza ei cofroti della stabilità; -residua resisteza e rigidezza alle azioi orizzotali; -itera capacità portate alle azioi verticali; SLD: Stato Limite di Dao fi protezioe ei cofroti del dao; -asseza di dai gravi; -solo verifica spostameti iterpiai ACCELERAZIONE SISMICA Spettro di risposta elastico i termii di accelerazioe. Accelerazioe orizzotale costituita da due compoeti ortogoali idipedeti e da ua accelerazioe verticale. E dato dall accelerazioe massima del terreo (a g S) per ua forma spettrale. ACCELERAZIONE SISMICA PER LO SLU Spettro di progetto allo stato limite ultimo. L accelerazioe è distita i compoete orizzotale S d (T) e verticale S vd (T). ACCELERAZIONE SISMICA PER LO SLD Spettro di progetto allo stato limite di dao. Si ottiee riducedo per 2.5 lo spettro di risposta elastico 2,5. Le uove orme sismiche, a differeza del D.M. 96, o fao alcua distizioe tra gli spettri di risposta da adottare per edifici uovi o esisteti, ma solo tra differeti tipi di verifiche. 3

4 ,5,4 S/g SLD ORIZZ. SLU ORIZZ. SLU VERT DM96 ed. esisteti DM96 ed. uovi,3,2,1,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 T[sec] 4 Spettri di progetto per edifici i muratura: cofroto tra vecchie e uove orme MODELLAZIONE GLOBALE DELLA STRUTTURA I solai si possoo cosiderare rigidi el piao se realizzati i c.a., oppure co soletta i c.a. (s > 5 cm) collegata da coettori agli elemeti i acciaio o i lego. I diaframmi orizzotali vao verificati per le azioi complaari valutate allo stato limite ultimo aumetate del 3 %. Gli effetti torsioali accidetali si possoo cosìvalutare: -icremetado l eccetricità effettiva tra baricetro G delle masse e baricetro C delle rigidezze co il 5 % della dimesioe massima del piao idirezioe ortogoale al sisma; -amplificado le forze sismiche applicate a ciascu elemeto verticale attraverso il fattore d = 1 + (.6 x / L e ) co x distaza dell elemeto dal baricetro geometrico dell edificio ed L e distaza tra i due elemeti piùlotai. La rigidezza del solaio el proprio piao rispetto agli elemeti verticali è u requisito esseziale per cosiderare u edificio regolare i piata: questi possoo essere aalizzati cosiderado u modello piao separato per ciascua direzioe pricipale. CRITERI DI PROGETTO E REQUISITI GEOMETRICI Piate possibilmete compatte e simmetriche rispetto a due direzioi ortogoali. Orizzotametie coperture o spigeti. Iterpiao massimo h 5. m. Spessori t mi e rapporti dimesioali tra lughezza l e altezza h cosìdefiiti: t mi (h/t) max (l/h) mi Muratura ord. i pietra aturale 3 cm 1.5 Muratura ord. i pietra artificiale 24 cm 12.4 Altezze massime degli edifici: Zoa sismica Edifici i muratura ordiaria 7.5 m 11 m 16 m Giuti di ampiezza superiore ad h/1. 4

5 COMBINAZIONE DELLE COMPONENTI DELL AZIONE SISMICA Azioi orizzotali e verticali da applicare simultaeamete. Azioe sismica verticale da cosiderare per: - elemeti di luce L >2 m, a mesola o precompressi; - strutture spigeti - pilastri i falso - edifici co piai sospesi. Azioe sismica orizzotale da determiare: -calcolado la risultate; -sommado ai massimi i ua direzioe il 3 % dei massimi per l altra direzioe. METODI DI ANALISI: ANALISI STATICA LINEARE Per costruzioi, uove o esisteti, regolari i altezza co T T C ove T 1 =.5 H 3/4 e H 4 m. Modelli di calcolo per elemeti portati verticali - maschi murari a mesola (cotiui dalle fodazioi alla sommità) collegati, ai soli fii traslazioali, dai solai PARETI DEL II TIPO - modello a telaio, costituiti da paelli di maschio e paelli di fascia, collegati da paelli di odo rigidi. PARETI DEL III TIPO Forza statica equivalete i direzioe orizzotale logitudiale (per ogi piao) F = S i ( T ) d 1 Wi λ g zi ( W ) ( z ) j j W = γ S d (T 1 ) accelerazioe sismica di progetto allo stato limite ultimo Wi = G λ coefficiete di edificio (λ =.85 per almeo tre piai e T 1 < 2.5 T C ) (λ =1 egli altri casi) zi ( W ) = γ ( z ) i coefficiete di distribuzioe delle azioi sismiche j W K + ( ψ Q ) p Ep Kp γ I fattore di importaza peso sismico co: G k carichi permaeti caratt. Q kp azioi variabili caratt. Y Ep coefficieti di combiazioe I La ripartizioe delle forze sismiche tra gli elemeti portati verticali va effettuata teedo coto del cotributo flessioale e tagliate. 5

6 METODO DI VERIFICA E obbligatorio il Metodo semi-probabilistico agli stati limite [rif. bibl ] Si assume ua Resisteza di progetto: f d = f k / g m ove: f k Resisteza caratteristica della muratura; g m Coefficiete parziale di sicurezza che assume i segueti valori g m = 3 per edifici sottoposti a carichi o sismici (D.M. 87); g m g m g m g m = 2 per edifici uovi i zoa sismica; = 3 per edifici esisteti i zoa sismica co livello di coosceza limitata LC1; = 2 per edifici esisteti i zoa sismica co livello di coosceza adeguata LC2; = 1.4 per edifici esisteti i zoa sismica co livello di coosceza accurata LC3. I zoa o sismica è cosetito l impiego del metodo di verifica alle Tesioi ammissibili assumedo u coefficiete di sicurezza = 5, ovvero s m = f k / 5. VERIFICHE A PRESSO-FLESSIONE (SLU) Per ciascu elemeto strutturale (paello di maschio o paello di fascia). Ipotesi: -sezioi estreme del paello parzializzate; -fibre tutte plasticizzate; -reale distribuzioe delle tesioi ormali di plasticizzazioe equivalete a u diagramma costate s k =.85 f d =.85 f k / g m Forza orizzotale V f (taglio al limite plastico V p ) corrispodete al collasso per presso-flessioe del paello sottoposto alla forza verticale P (sforzo ormale N) M Vf = H u 2 l t σ σ = 1 2 H,85 fd ovvero B N V = p N H u N 2 V f va cofrotato co il taglio idotto dal sisma sulla sommitàdell elemeto. Simbologia: M u = Vf H mometo corrispodete al collasso per presso-flessioe V f massimo sforzo di taglio sopportabile dal paello per presso-flessioe H l, t larghezza e spessore del paello σ fd tesioe ormale media resisteza a compressioe di calcolo della muratura N = σ B s massimo sforzo ormale di compressioe sopportabile dal paello u k B, H, s dimesioi del paello σ k Vp distaza tra sezioe da verificare e sezioe di mometo flettete ullo resisteza ormale a compressioe della muratura massimo taglio sopportabile dal paello al limite plastico per presso-flessioe 6

7 DOMINIO AL LIMITE ELASTICO E AL LIMITE PLASTICO VERIFICHE A TAGLIO PER SCORRIMENTO (SLU) Per ciascu elemeto strutturale (paello di maschio o di fascia cosiderato isolato) Forza orizzotale V t (V a ) corrispodete al collasso per scorrimeto. V f γ vk t = l' t ovvero a a m B s V = τ p Vt l ',t f vk γ m taglio sopportabile dal paello per scorrimeto larghezza (compressa) e spessore del paello resisteza caratteristica a taglio della muratura per scorrimeto coefficiete di sicurezza V t va cofrotato co il taglio idotto dal sisma sulla sommitàdell elemeto.,3 V/Nu [B=1,8m - H=3m],25,2,15,1,5 N/Nu,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 Domii paelli di maschio selli : secodo Ord

8 E auspicabile che la orma forisca idicazioi ache su tali aspetti: -Valutazioe del cotributo delle forze sismiche ella determiazioe dello sforzo ormale sui paelli di maschio. -Verifica al collasso dei paelli di maschio per Taglio da trazioe (essa costituisce la codizioe piùgravosa geeralmete per tutte le murature ad esclusioe di alcue realizzate i blocchi o mattoi). -Verifiche dei paelli di fascia. - Valutazioe della capacità portate di ciascua parete impoedo la cogrueza tra gli spostameti dei paelli di maschio apparteeti a uo stesso piao.,3,25,2 V/Nu Ve Vp Vl Vt Va [B=1,8m - H=3m],15,1,5 N/Nu,2,4,6,8 1 Domii paelli selli : secodo metodo RAN,3,25 V/Nu [B=3,5m - H=3m],2,15,1,5 N/Nu,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 Domii paelli tozzi : secodo metodo RAN 8

9 ANALISI DINAMICA MODALE - E il metodo ormale per la defiizioe delle sollecitazioi di progetto: applicabile a due modelli piai separati solo se l edificio è regolare i piata (masse e rigidezze quasi simmetriche ; L/B< 4; rietri o sporgeze < 1/4 ; solai rigidi). ANALISI STATICA NON LINEARE -Si applica a edifici regolari i piata e i altezza. -Puòessere utilizzata per valutare le capacitàdi edifici esisteti. -Si ipotizza comportameto dei maschi murari tipo elastico perfettamete plastico -Si tiee coto della variazioe delle forze verticali. -Paelli di odo rigidi e i equilibrio. -Accea a u ipotetico uso delle curve caratteristiche. EDIFICI IN ZONA 4 Possoo essere calcolati come o sismici a codizioe che: si cosideri la combiazioe di azioi γ E + P + G si applichio, i due direzioi ortogoali, forze orizzotali Wi Fi =.1 λ g l edificio possegga i segueti requisiti: -cordoli cotiui armati co 4 16 e staffe 6/25 ; -acoraggio delle travi costitueti i solai el cordolo; I zi ( W ) ( z ) j W k k γ δ + ( ψ Q ) co: δ fattore di amplificazioe degli effetti torsioali accidetali; -iterasse tra i muri i 7 m; -maschi di lughezza o iferiore a 1 m agli icroci tra le pareti portati; -architravi i c.a. o i acciaio al disopra di ogi apertura. I i ji Ki E auspicabile che le uove orme sugli edifici i muratura o cosetao più il verificarsi di disastri del geere. 9