Corso di Analisi e Progetto di Strutture A.A. 2012/13 E. Grande Regolarità Aspettigeneraliecriteridiimpostazione della carpenteria
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
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?
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.
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;
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;
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.
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;
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.
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.
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.
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;
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.
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
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: MODELLILINEARI MODELLINONLINEARI Modellazione azione sismica: sia direttamente, attraverso forze statiche equivalenti o spettri di risposta, sia indirettamente, attraverso accelerogrammi
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
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).
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
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
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