Calcolo di edificio con struttura prefabbricata situato in zona sismica di I categoria.

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Achille Bellini
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1 Politecnico di Torino Calcolo di edificio con struttura prefabbricata situato in zona sismica di I categoria. Pag. 1

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3 Le norme per il calcolo delle strutture sotto azione sismica definiscono due stati limite: lo stato limite di collasso SLU al quale si associa il terremoto violento con 475 anni di periodo di ritorno che ha probabilità 10% di avvenire entro 50 anni; lo stato limite di danno SLD al quale si associa il terremoto frequente con 95 anni di periodo di ritorno che ha probabilità 10% di avvenire entro 10 anni. Pag. 3

4 Verifiche allo SLU Nelle verifiche allo SLU di collasso si assume un intensità dell azione sismica α g pari al valore normalizzato αgj della zona j. Le verifiche stesse si pongono principalmente confrontando il momento resistente con il momento agente delle sezioni critiche degli elementi: M Rd > M Sd dove M Rd si calcola con la normale analisi della sezione, mentre M Sd deriva dall analisi della struttura sotto la combinazione sismica delle azioni. Andranno aggiunte le altre necessarie verifiche come quella al taglio. L azione sismica è considerata azione eccezionale per essa si accettano maggiori rischi: nei calcoli di resistenza sotto azioni eccezionali si assumono valori ridotti dei coefficienti parziali dei materiali, ma in particolare per l azione sismica si assumono i valori ordinari: γ c = 1,6 γ s = 1,15 per il calcestruzzo per l acciaio volendo con questo rappresentare l effetto del degrado di resistenza lungo i cicli di deformazione elastoplastica conseguenti alle scosse violente del terremoto. Verifiche allo SLD Per lo SLD si assume un intensità dell azione sismica α g forfettariamente ridotta a α gj /2,5. Si tratta di calcolare la deformazione della struttura con i suoi ordinari parametri deformativi (moduli elastici dei materiali) e di confrontare lo spostamento di interpiano d r con un valore limite che preservi le opere di finitura che vi sono inserite. La norma prevede due situazioni: d r < 0,005h d r < 0,0075h per tamponamenti di tipo fragile rigidamente connessi alla struttura; per tamponamenti collegati non rigidamente alla struttura; dove h è l altezza di piano. Pag. 4

5 Processo operativo per verifica sismica Predimensionamento SLU, SLE condizioni persistenti e transitorie,ecc Ridimensionamento Analisi della tipologia strutturale ai fini sismici: comportamento strutturale - fattore di struttura - classe di duttilità Definizione spettri di risposta elastici: - sismicità locale - categoria di suolo Definizione spettri di progetto Analisi carichi verticali statici Definizione dei coefficienti rappresentativi delle azioni Definizione dei pesi sismici Determinazione delle rigidezze Caratteristiche resistenti delle sezioni Valutazione T1 Forze sismiche Ripartizione forze sismiche Verifiche SLU Verifiche SLD Verifiche elementi precompressi Fine Fine Fine Pag. 5

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8 ρ = A sl /A c = 8*380/500*500 = 0,0122 Pag. 8

9 Le fondazioni possono essere prefabbricate o gettate in opera. Deve essere previsto il collegamento mutuo fra tutti gli elementi costituito da travi correnti sotto il pavimento; può anche essere utilizzata la pavimentazione ma in essa devono correre le armature necessarie a garantire il ritegno, opportunamente ancorate Il collegamento deve essere in grado di sopportare una azione assiale almeno pari al taglio alla base affetto da un opportuno coefficiente di comportamento γ n >1,2. Pag. 9

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12 Le travi in semplice appoggio devono essere strutturalmente connesse ai pilastri o alle pareti di supporto. Le connessioni devono assicurare la trasmissione delle forze orizzontali nella situazione sismica di progetto senza fare affidamento all attrito. Quest ultima condizione, già da anni assunta nella prassi progettuale dei progettisti, dovrà essere inclusa anche nell Ordinanza: essa si riferisce infatti all unico tipo di crollo rilevato nelle strutture prefabbricate in occasione dei terremoti, quello di perdita dell appoggio della trave sobbalzata dalla combinazione delle scosse sussultorie e ondulatorie fuori dal pilastro. Le unioni a cerniera dei pilastri isostatici con le travi a loro sovrapposte vanno dunque progettate con appositi connettori dimensionati in base alla massima forza orizzontale F compatibile con la resistenza flessionale M rd della base dei pilastri amplificata con un fattore γ Rd =1,35: dove h è l'altezza dei pilastri. F rd γ Rd F F = M rd /h Si ritiene pertanto una struttura di classe CD A. Per strutture di classe CD B il coefficiente assume il valore γ Rd =1,2. In alternativa il collegamento può essere dimensionato per la forza di taglio derivante dall analisi con una azione sismica non ridotta del fattore di struttura q Pag. 12

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16 Dove: T periodo proprio di vibrazione del primo modo di vibrare (T 1 = 2π m/k) η effetto dello smorzamento viscoso ξ (η=1 per ξ=0,05c crit, η<1 per ξ>0,05c crit ) β o valore di riferimento della forma spettrale ( 2,5 az. orizz.; 3 az. vert.) S fattore che tiene conto del profilo stratigrafico del terreno α g accelerazione orizzontale di picco al suolo (fattore di scala) definisce Il territorio nazionale viene dunque suddiviso in 4 zone sulla base di questo parametro e precisamente zona 1 α g1 = 0,35g zona 2 α g2 = 0,25g zona 3 α g3 = 0,15g zona 4 α g4 = 0,05g Sono considerati 5 categorie di suolo di suolo caratterizzate dalla velocità di propagazione delle onde di taglio e dal N STP ) A litoidi rigidi (V s30 >800m/s) B depositi molto consistenti (360<V s30 <800m/s; N STP > 360) C depositi di media consistenza (180<V s30 <360m/s; 15<N STP > 50) D depositi poco consistenti (V s30 <180m/s; N STP > 15) E alluvionali su substrato rigido (sp. 5-20m; V s30 come C o D su substrato con V s30 >800m/s) S = 1,00 T B = 0,15 s T C = 0,40 s T D = 2,00 s per cat. A S = 1,25 T B = 0,15 s T C = 0,50 s T D = 2,00 s per cat. B, C, E S = 1,35 T B = 0,20 s T C = 0,80 s T D = 2,00 s per cat. D Pag. 16

17 q = q 0 *k D *k R con k D = 1 per CD A k D = 0,7 per CD B k R = 1 per CD A k R = 0,8 per CD B sono telai in CD B strutture con telai con travi in spessore anche in una sola direzione. Pag. 17

18 I valori dei coefficienti di combinazione sono: DESTINAZIONE ψ 2i ψ 0i ABITAZIONI, UFFICI 0,30 0,70 SCUOLE, NEGOZI, 0,60 0,70 COPERTURE CON NEVE 0,20 0,70 MAGAZZINI, ARCHIVI 0,80 1,00 VENTO 0,00 0,00 CARICHI AI PIANI ϕ ULTIMO PIANO 1,0 PIANI CORRELATI 0,8 ALTRI PIANI 0,5 Pag. 18

19 γ 1 fattore di importanza suddiviso in tre categorie γ 1 = 1,4 edifici di importanza fondamentale durante il sisma (ospedali, municipi, ecc); γ 1 = 1,2 edifici importanti in relazione alle conseguenze di eventuale collasso (scuole, teatri, ecc.; γ 1 = 1,0 ordinari. L Ordinanza prevede anche la possibilità di combinare le componenti orizzontali individuate separatamente, tramite la radice quadrata della somma dei quadrati delle componenti stesse nelle due direzioni, per la singola componente della grandezza da verificare. Questa soluzione dà luogo a soluzioni più gravose, basta pensare a una situazione simmetrica per cui l azione viene incrementata della 2 nelle due direzioni anche se presa su un unico piano, contro una combinazione della sola azione con il valore invariato combinato con il 30% dell azione nell altra direzione. Pag. 19

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