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Corso di Riabilitazione Strutturale VALUTAZIONE DI EDIFICI POTENZA, a.a. 2012 – 2013 VALUTAZIONE DI EDIFICI ESISTENTI IN C.A. – II PARTE ANALISI E STRATEGIE DI INTERVENTO Dott. Marco VONA Scuola di Ingegneria - Università di Basilicata [email protected] http://www.unibas.it/utenti/vona/

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Corso diRiabilitazione Strutturale

VALUTAZIONE DI EDIFICI

POTENZA aa 2012 ndash 2013

VALUTAZIONE DI EDIFICI

ESISTENTI IN CA ndash II PARTE

ANALISI E STRATEGIE DI INTERVENTO

Dott Marco VONAScuola di Ingegneria - Universitagrave di Basilicata

marcovonaunibasit httpwwwunibasitutentivona

Lrsquoidea di base alla base del metodo egrave quella di applicare unadistribuzione di forzecrescentialla struttura in modo tale che ilcomportamento della struttura ottenuto inviluppi tutte le possibilirisposte calcolate mediante analisi non lineari dinamiche

Si ipotizza che la risposta della struttura ottenuta sotto lrsquoeffetto diun vettore crescente di azioni (o di deformazioni) possa sostituirei risultatiottenutidallrsquoanalisidinamica

ANALISI STATICA NON LINEARE (ANALISI PUSHOVER)

i risultatiottenutidallrsquoanalisidinamica

Il metodo dellrsquoanalisi statica non lineare prevede lrsquoimpiego diprocedure di soluzione ditipo incrementale iterativo

Il carico agente egrave applicato sulla struttura tramite incrementisuccessivi predefiniti e la ricerca della condizione di equilibrio inogni incremento tramite iterazioni

60

80

100

120M

ax

Ba

se S

he

ar

(kN

)

ANALISI DINAMICA NL vs ANALISI PUSHOVER

0

20

40

0 05 1 15 2 25 3

drift ()

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusModello della struttura (2D o 3D) soggetto ai carichigravitazionali

minusComportamento non lineare del materiale (valori medi delleproprietagrave dei materiali)

minusParticolari distribuzioni di forze statiche orizzontali chespingonoin campo non lineare la struttura fino al collasso

Nellrsquoapplicazione ormai classica le forze orizzontali vengono tuttescalate mantenendo invariati i rapporti relativi fra le stesse inmodo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontaledi un punto di controllo sulla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

Applicazione delle forze orizzontali

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 2: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Lrsquoidea di base alla base del metodo egrave quella di applicare unadistribuzione di forzecrescentialla struttura in modo tale che ilcomportamento della struttura ottenuto inviluppi tutte le possibilirisposte calcolate mediante analisi non lineari dinamiche

Si ipotizza che la risposta della struttura ottenuta sotto lrsquoeffetto diun vettore crescente di azioni (o di deformazioni) possa sostituirei risultatiottenutidallrsquoanalisidinamica

ANALISI STATICA NON LINEARE (ANALISI PUSHOVER)

i risultatiottenutidallrsquoanalisidinamica

Il metodo dellrsquoanalisi statica non lineare prevede lrsquoimpiego diprocedure di soluzione ditipo incrementale iterativo

Il carico agente egrave applicato sulla struttura tramite incrementisuccessivi predefiniti e la ricerca della condizione di equilibrio inogni incremento tramite iterazioni

60

80

100

120M

ax

Ba

se S

he

ar

(kN

)

ANALISI DINAMICA NL vs ANALISI PUSHOVER

0

20

40

0 05 1 15 2 25 3

drift ()

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusModello della struttura (2D o 3D) soggetto ai carichigravitazionali

minusComportamento non lineare del materiale (valori medi delleproprietagrave dei materiali)

minusParticolari distribuzioni di forze statiche orizzontali chespingonoin campo non lineare la struttura fino al collasso

Nellrsquoapplicazione ormai classica le forze orizzontali vengono tuttescalate mantenendo invariati i rapporti relativi fra le stesse inmodo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontaledi un punto di controllo sulla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

Applicazione delle forze orizzontali

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 3: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

60

80

100

120M

ax

Ba

se S

he

ar

(kN

)

ANALISI DINAMICA NL vs ANALISI PUSHOVER

0

20

40

0 05 1 15 2 25 3

drift ()

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusModello della struttura (2D o 3D) soggetto ai carichigravitazionali

minusComportamento non lineare del materiale (valori medi delleproprietagrave dei materiali)

minusParticolari distribuzioni di forze statiche orizzontali chespingonoin campo non lineare la struttura fino al collasso

Nellrsquoapplicazione ormai classica le forze orizzontali vengono tuttescalate mantenendo invariati i rapporti relativi fra le stesse inmodo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontaledi un punto di controllo sulla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

Applicazione delle forze orizzontali

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 4: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusModello della struttura (2D o 3D) soggetto ai carichigravitazionali

minusComportamento non lineare del materiale (valori medi delleproprietagrave dei materiali)

minusParticolari distribuzioni di forze statiche orizzontali chespingonoin campo non lineare la struttura fino al collasso

Nellrsquoapplicazione ormai classica le forze orizzontali vengono tuttescalate mantenendo invariati i rapporti relativi fra le stesse inmodo da far crescere monotonamente lo spostamento orizzontaledi un punto di controllo sulla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

Applicazione delle forze orizzontali

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 5: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE

Applicazione delle forze orizzontali

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 6: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

capacitagravedella struttura da confrontare con la domanda

CURVA TAGLIO ALLA BASE ndash SPOSTAMENTO

ANALISI STATICA NON LINEARE

2000

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Domanda punti sulla curva individuati in corrispondenza divalori di spostamento relativi alle massime domande dispostamento che la struttura subirebbe se fosse soggetta ai diversiterremoti di progetto (da spettri di risposta)

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 7: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Il carico applicato incrementalmente egrave pari aPi =λλλλi P0

λλλλi fattore di carico responsabile dellrsquoi-esimo incremento dicarico

P0 valore nominale del carico

Nelle analisi non lineari convenzionali (non-adattive) il caricoincrementale Pi consiste in forze applicate alla struttura

ANALISI STATICA NON LINEARE

incrementale Pi consiste in forze applicate alla strutturatramite una procedura in cui il carico viene controllato infunzione della risposta di un particolare nodo (o meglio gradodi libertagrave) della struttura (punto di controllo )

Si definiscono quindi il nodo il corrispondente grado di libertagraveche viene controllato dallrsquoalgoritmo e il target (spostamentotarget) di valore della risposta in corrispondenza del qualelrsquoanalisi deve terminare

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 8: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Si fissa il numero di incrementi (n) in cui il valore della rispostafinale deve essere suddivisa (es n = 10)

A ciascun incremento (o passo) corrisponderagrave uno step di carico

λ viene automaticamente calcolato in modo tale che ad unparticolare incremento i-esimo del vettore dei carichi

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

ANALISI STATICA NON LINEARE

(λλλλi( Uci )P0 - λλλλi-1( Uci-1 )P0 )

corrisponda una risposta i-esima del punto di controllo (pari alvalore predefinito Uci)

Tale modalitagrave di applicazione del carico orizzontale vieneusualmente denominato inCONTROLLO DI SPOSTAMENTIoppureCONTROLLO DI RISPOSTA poicheacute non egrave il caricoma la risposta in spostamento della struttura che vienecontrollata dallrsquoutilizzatore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 9: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Controllo di risposta si incrementa (i=1n) lo spostamento uic di

un punto di controllo fino a un valore prefissato (ūc= unc) λλλλi =

fattore di carico (calcolato automaticamente) tcλλλλiP0= carico chepermette il raggiungimento allrsquoincremento i-esimo dellospostamento uic

λi(uic)F4 ui

c F

METODO DI CONTROLLO IN SPOSTAMENTO

λi(uic)F3

λi(uic)F2

λi(uic)F1

F

λλλλ1(u1c)P0

λλλλ2(u2c)P0

λλλλ3(u3c)P0

λλλλ5(u8c)P0

λλλλ4(u4c)P0

U ∆∆∆∆u

u1c u2

c u3c u4

c u5c u6

c u7c u8

c u9c u10

c

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 10: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Il controllo del CARICO (e quindi delleFORZE) egrave diretto nonpermettono alle analisi di proseguire oltre il punto di picco dellacurva di capacitagrave motivo per il quale non vengono normalmenteimpiegate nella modellazione di strutture esistenti in quantospesso lo spostamento corrispondente al raggiungimento dellostato limite (DS e CO) si trova oltre il punto di picco della curvadi capacitagrave cioegrave nel ramo discendente della risposta

METODI DI CONTROLLO IN FORZE

λ λiF4

λiF3

λiF2

λiF1

F

λλλλ1P0

λλλλ2P0

λλλλ3P0

λλλλ4P0

λλλλ5P0

U

∆∆∆∆λλλλ

F

U

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 11: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE RISULTATI

3000

4000

5000

6000WM15 NR3

Tagl

io a

lla B

ase

0 1 2 3total drift

0

1000

2000 DINAMICA

UNIFORME

TRIANGOLARE

Tagl

io a

lla B

ase

Spostamento punto di controllo

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 12: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

minus Non linearitagrave geometrica della struttura tenuta in conto

minus Non linearitagrave costitutiva della struttura fessurazione eirreversibilitagrave comportamento tenute in conto

minus Modellazione facilitata (modello a plasticitagrave concentrata)

minus Spostamento (deformazione) come grandezza principale a cui egravelegato ildanno

minus Parametri di risposta

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus Parametri di risposta in corrispondenza di ogni punto dellacurva di capacitagrave

spostamenti globalespostamento relativo fra i vari pianideformazioni e le sollecitazioni nei vari elementi strutturali

minus valutazione rapporti disovraresistenza

minus individuazione realistica dellarichiesta di resistenza suelementi fragili

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 13: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

minus individuazione realistica richiesta di deformazione suelementi duttili

minus verifica effettiva distribuzionedomanda inelastica

minus verifica conseguenzeperdita di resistenza di elemento sustabilitagrave struttura

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

ANALISI STATICA NON LINEARE VANTAGGI

minus individuazionezonemaggiorerichiesta di duttilitagrave

minus individuazione diirregolaritagrave in pianta o in altezza in terminidi resistenza

minus monitoraggio continuo deformazioni sollecitazionisnervamento e rottura nei singoli elementi

minuscome metodo per la valutazione della capacitagrave di edificiesistenti

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 14: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Lrsquoanalisi statica non lineare consente di rappresentare lrsquoeffettivocomportamento

minusdel materiale

minusdella sezione

ANALISI STATICA NON LINEARE

minusdellrsquoelemento

minusdella struttura

Procedendo secondo questo processo logico-strutturale egrave possibilevalutare la CAPACITAgrave intesa sia in termini di resistenza e(soprattutto) in termini di spostamento

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 15: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

Sistema di forze applicato (approssimazione forze di inerzia sustruttura durante sisma) adistribuzione costante modificherispostedel sistemanel tempononconsiderate

No analisi 3D effettiva

Non linearitagrave costitutiva della struttura comportamento ciclico con dissipazione e accumulo danno non tenuti in conto

Presuppone comportamento M-GDL assimilabile 1-GDL

rispostedel sistemanel tempononconsiderate

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 16: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

2500

3000

3500

4000B

S [k

N]

ANALISI PUSHOVER ADATTIVA

0

500

1000

1500

2000

0 005 01 015 02

BS

[kN

]

S [m]

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 17: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Il metodo si articola nei seguenti passi

1 Determinazione del legameTaglio alla baseFb ndash spostamentodc di un punto di controllo usualmente scelto come ilbaricentro dellrsquoultimo impalcato

2 Determinazione delle caratteristiche di un sistema ad un gradodi libertagrave equivalente a comportamento bi-lineare

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

3 Determinazione della risposta massima in spostamento di talesistema con utilizzo di spettro di risposta di progetto

4 Conversione dello spostamento del sistema equivalente nellaconfigurazione deformata effettiva dellrsquoedificio

5 Verifica della compatibilitagrave degli spostamenti per glielementimeccanismi duttili e delle resistenze per glielementimeccanismi fragili

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 18: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

In seguito alla caratterizzazione per ciascun elemento trave epilastro delle cerniere plastiche si procede alla analisi statica nonlineare del modello strutturale dellrsquoedificio

Lrsquoanalisi condottacontrollo di forza incrementando di un fattoredi carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaper

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

di carico λ il vettoredi forze orizzontali applicatosi prestaperlrsquouso su edifici esistenti (poco degradanti)

Lrsquoanalisi descrive il comportamento della struttura fino al punto dipicco della curva di capacitagrave

I risultati delle analisi non lineari devono essere riportati conriferimento alle due distribuzioni di forze orizzontali relative alledirezioni longitudinale X e trasversale Y

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 19: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Sistema bilineare equivalenteIl sistema bilineare equivalente egrave valutato al fine di determinare larichiesta di spostamento della struttura per lo stato limite preso inesame

Egrave necessario trasformare il sistema a n gradi di libertagrave (MDOF) inun sistema ad un solo grado di libertagrave equivalente (SDOF)

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitario

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Indicando con Φ il vettore normalizzato al valore unitariorappresentativo del primo modo di vibrazione della struttura nelladirezione presa in esame si valuta ilcoefficiente dipartecipazione

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 20: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Sistema bilineare equivalenteLa curva di capacitagrave relativa del sistema a n gradi di libertagrave vienescalata mediante il coefficiente di partecipazioneΓ in modo dadeterminare la curva forza-spostamento (F-d) del sistemaequivalente ad un grado di libertagrave tramite le seguenti relazioni

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Γ= FF Γ= cdd

Ottenuta la curvaF-d del sistema equivalente ad un grado dilibertagrave egrave necessario valutare una legge forza-spostamento di tipobilineare equivalenteSi considera il procedimento di uguaglianza delle areeSi ricava la rigidezzaK e conseguentemente il periodo elasticoT del sistema bilineare equivalente ad un grado di libertagravemediante la seguente espressione

Γ= bFF Γ= cdd

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 21: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Determinazione del sistema SDOF equivalente

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

d dF

coeff di partecipazione del 1deg modo

sumsum

ΦΦ

=Γ2ii

ii

m

m

F

ddy

Fy

F

Fb dc

sum Φ= iimm

Γ= bFF Γ= cdd

ydFk y=

2

k

mT π= Γ= buy FF

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 22: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE LIMITI

Le distribuzioni forze proporzionali a massa e primo modocolgono comportamenti limite (sistema elastico e sistema moltodanneggiato)solo per strutture regolari

λiF4

λiF3

λmiF4

λmiF3 λiF3

λiF2

λiF1

λmiF3

λmiF2

λmiF1

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 23: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Consiste nellrsquoapplicare allrsquoedificio i carichi gravitazionali e unsistema di forze orizzontali crescenti in maniera monotona fino alraggiungimento delle condizioni ultime

Analisi statica non lineare a plasticitagrave concentrata

Fb

dc

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 24: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave d [m]

Distribuzione di forzeproporzionali alle masseCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzione

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

longitudinale e in direzionetrasversale

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 25: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Determinazione di un legame forza-spostamento generalizzato

Distribuzione di forzeproporzionali al prodotto dellemasse per la deformatacorrispondenteal primo modo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

corrispondenteal primo mododi vibrazioneCurve di capacitagrave in direzionelongitudinale e in direzionetrasversale

0

000 010 020 030 040 050 060

spostamento in sommitagrave dc [m]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

000 010 020 030 040 050 060

Taglio alla base Fb [kN]

spostamento in sommitagrave dc [m]

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 26: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Per chiarire le modalitagrave di esecuzione di tutte le possibili analisi sifa riferimento ad un edificio in calcestruzzo armato esistente

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 27: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

minus4 impalcati fuori terra piugrave uno di sottotetto ed una copertura afalde inclinate

minusDimensioni in pianta 2180 x 1270 m

minusAltezza di interpiano costante pari a 300 m

minusCollegamento verticale con vano scala (solette rampanti in ca)

minusVano ascensore ricavato allrsquointerno del nucleo di irrigidimentosenzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

senzaalcunainterazioneconla strutturain ca

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 28: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

Dati necessari alla valutazioneminus documenti di progettominus documentazione acquisita in tempi successivi alla costruzioneminus rilievo strutturaleminus prove in situ e in laboratorio

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 29: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

La massarimane pressocheacutecostantecon lrsquoaltezza

La distribuzione delle masse ha una graduale variazione nonsuperando il 25 da un piano allrsquoaltro

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 30: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Rapporto (resistenza effettiva) (resistenza richiesta)

Non dovrebbe differire piugrave del 20 tra i vari piani

Ovviamente il confronto tra resistenza e domanda egrave in questafase prematuro essendo condizionato alla valutazione dellaresistenza sismica basata peraltro sulle resistenze dei materialivalutate sperimentalmente e della distribuzione delle

ANALISI STATICA NON LINEARE ESEMPIO

valutate sperimentalmente e della distribuzione dellesollecitazioni tra le varie tipologie di elementi strutturali

Lrsquoedificio puograve essere considerato regolare in pianta anche inrelazione alla distribuzione delle masse e delle rigidezze

I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel loropiano rispetto agli elementi verticali

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 31: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

La documentazione eventualmente reperita consente di valutare labontagrave del progetto e della realizzazione

1 pianta e carpenteria fondazioni

2 pianta e carpenteria solaio tipo sottotetto e tetto

3 carpenteriascala

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

3 carpenteriascala

4 carpenteria pilastri e nucleo scala

5 prospetti e sezioni architettoniche

6 relazione di calcolo

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 32: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

I solai sono del tipo laterocementizio realizzato con travetti inprecompresso e tavelle in laterizio disposte ortogonalmente aitravetti e getto di completamento

Spessore complessivo egrave di 16+5 cm

Interasse di 80 cm

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 33: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Materiali e sezioni

Calcestruzzo classe Rck 250

Nucleo ai primi due livelli classe Rck 300

Acciaio tipo FeB44k ad aderenza migliorata

Staffe dei pilastri acciaio liscio del tipo FeB32k

STUDIO DEGLI ELABORATI DI PROGETTO

Travi non portanti dimensioni 50x21 ndash armate con 4+4φ14

Pilastri sezione trasversale 25x50 cm Armatura longitudinale6 barreΦ14 e staffe 6 mm passo 20 cm

Pilastri sezione 40x50 cme 30x50 cm armaturelongitudinali 6 barreΦ16

Nucleo arm longΦ14-20 staffe 8 mm passo 10 - 20 cm

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 34: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

RISULTATI DELLE INDAGINI

0

1

2

3

4Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0

1

2

3

4

Liv

ello

0 10 20 30 40 50Resistenza Setti [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Pilastri [MPa]

0 10 20 30 40 50Resistenza Travi [MPa]

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80

[Nm

m2 ]

[mm]

Tensione - Spostamento

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 35: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

I carichi applicati sono quelli permanenti e variabili

Il carico variabile assunto egrave pari a 20 kNmq per la destinazionedi civile abitazione

ANALISI DEI CARICHI

Nervatura 010 016 25 040 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Soletta 080 005 25 100 kNm Laterizio 070 016 8 090 kNm Massetto 080 005 18 072 kNm Intonaco 080 0015 18 022 kNm Pavimento 035 kNm Incidenza tramezzi 080 kNm

438 kNm 548 kNm2

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 36: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI DEI CARICHI

Il valore dei carichi permanenti assunto nelle elaborazioni egrave

550 kNmq per il piano tipo

360 kNmq per il sottotetto

I carichi sono stati combinati considerando la seguenteespressione

( )

Ψ++= sum=

n

ikikqkgd QQGF21

01γγ

La verifica in presenza di solicarichi gravitazionali rappresentaun passaggio importante e preliminare a qualunque altro tipo divalutazione sulla capacitagrave sismica

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 37: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI AI CARICHI GRAVITAZIONALI

La valutazione acarichi gravitazionali egrave relativa ad unacondizione di funzionamento permanente o frequente dellastruttura e non rara come quella sotto sisma egrave da ritenersi diprimaria importanza ai fini della sicurezza dei cittadiniproprietariresidenti

( ) Ψ++= sumn

QQGF γγ ( )

Ψ++= sum=

ikikqkgd QQGF21

01γγ

Egrave una verifica convenzionaleche considera la vita utile dellastruttura

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 38: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

A ciascun livello le masse associate agli spostamenti lungo X edY sono uguali la massa associata al grado di libertagrave rotazionale egravedata dal prodotto delle masse per il raggio di inerziaρ2

Le masse sismiche sono dedotte dai corrispondenti pesi sismicidividendoli per lrsquoaccelerazione di gravitagrave g = 981 ms2

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

Il raggio di ineziaρ egrave valutato nellrsquoipotesi che la massa sismica diimpalcato sia uniformemente distribuita sulla superficie diimpalcato

12

22 ba +=ρ

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 39: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CALCOLO DELLE MASSE SISMICHE

ImpalcatoW

[kN]M=W g

[kN s2m]I p=Mρρρρ2

[kN s2m]

5 + Copertura 3592 3662 179275 + Copertura 3592 3662 179274 3021 3080 150793 3021 3080 150792 3021 3080 150791 3033 3092 15141

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 40: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 41: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA

Il modello egrave costituito da elementi monodimensionali orizzontali everticali connessi con diaframmi orizzontali ammettendo validalrsquoipotesi di impalcato infinitamente rigido

Ciascun impalcato egrave caratterizzato da tre gradi di libertagrave

Contributo degli elementi non strutturali (tamponaturecollaboranti)collaboranti)

Sono state considerati oltre aipannelli privi di aperture soltantoquelli in cui le aperture presentioccupano una superficie inferiorealla metagrave della superficie totaledel pannello

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 42: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

La valutazione delle caratteristiche dinamiche elastichedellrsquoedificio egrave condotta mediante una analisi modale eseguita sulmodello strutturale Lrsquoanalisi egrave effettuata considerando la totalitagravedei modi di vibrazione del modello tridimensionale

PROPRIETAgrave DINAMICHE DELLrsquoEDIFICIO

Modo Periodo Massa partecipante

[s] X Y XY[s] X Y XY

1 0500 099 000 006

2 0463 000 046 038

3 0447 000 053 001

4 0182 000 000 006

5 0151 000 000 004

6 0133 000 000 001

7 0099 000 000 002

8 0086 000 000 001

9 0071 000 000 001

10 0071 000 000 000

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 43: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Dettagli strutturali

I disegni costruttivi hannoconsentito di individuare perciascun elemento la quantitagrave ladisposizione e i dettagli dellearmature

AN STATICA NON LINEARE A PLASTICITAgrave CONCENTRATA

Sono state comunqueeseguite esteseverifiche in situ peraccertare lacorrispondenza tra learmature presenti equelle dei disegni

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 44: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

La verifica allo stato limite deve essere effettuata per la seguentecombinazione degli effetti della azione sismica con le altre

essendoγ1 E lrsquoazione sismica per lo stato limite in esame (γ1 =fattore di importanza)G il valorecaratteristicodelleazionipermanenti

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

( )sum Ψ+++i

kiikkI QPGE 2γ

Gk il valorecaratteristicodelleazionipermanentiQki il valore caratteristico della azione variabile QiΨ2i coefficiente di combinazione che fornisce il valorequasi permanentedella azionevariabile Qi

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 45: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Le masse associate ai carichi gravitazionali sono

ψEi egrave un coefficiente di combinazione dellrsquoazione variabileQied egrave pari φ ψ2i

( )sum Ψ+i

kiEik QG

COMBINAZIONE AZIONE SISMICA ndash ALTRE AZIONI

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 46: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Devono essere applicati allrsquoedificio almeno due distintedistribuzioni di forze orizzontali applicati ai baricentri dellemasse a ciascun piano

1 Una distribuzione di forze proporzionali alle masse

2 Una distribuzione di forze proporzionali al prodotto dellemasse per la deformata del primo modo di vibrazione

DISTRIBUZIONI DI FORZE ORIZZONTALI

LivelloMasse

[kN s2m]modo1 X modo1 Y Massex Massey

5 + Copertura 3662 0311 0309 0229 02294 3080 0271 0267 0193 01933 3080 0215 0212 0193 01932 3080 0140 0142 0193 01931 3092 0063 0070 0193 0193

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 47: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Le cerniere flessionali sono state applicate alle estremitagrave di tuttigli elementi strutturali in ca

Per alcune travi (travi di collegamento tra i setti in ca) egrave stataconsiderata la presenza di cerniere a taglio

Sia per quanto riguarda le colonne che i setti sono stateconsiderate cerniere flessionali in entrambe le direzioni principaliconsiderando lrsquoeffetto dello sforzo assiale dovuto ai carichiverticali presenti simultaneamente allrsquoazione sismica

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 48: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Lo sforzo assiale egrave assunto costante durante tutta lrsquoanalisi(indipendente dallrsquoazione sismica) e corrispondente alla solacondizione di carico gravitazionale da combinazione sismica

M y M u

θθθθuθθθθy

02 My

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 49: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

La luce di taglio Lv egrave assunta costante e pari Lv = L2

La rotazione snervamento egrave valutata

Caratterizzazione delle cerniere plastiche

c

yby

V

Vyy

f

fd

L

hL φφθ 130511001303

+

++=

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

La rotazione ultima egrave valutata con

cV f

)251(25)010(max

)010(max)30(0160

1θ dc

ywsx

100350

V

2250

cel

αρν

ωω

γ

sdot= f

f

h

Lf

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 50: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezionedati cls

Armature longitudinali

Armature trasversali

Livellotipologia ndeg Dir

B H c L Acls fc Ecndeg bar

Xndeg bar

Y φ φ φ φ 1 fy ωωωω ωωωω ndeg br f sh ρρρρs fyt

[mm] [mm] [mm] [mm] [mmq] [kNmmq] [kNmmq] [mm] [kNmmq] [m m] [kNmmq]

0 pilastro1 X 500 300 28 3000 150000 00253 315 3 2 16 0358 00628 00628 26 200 00006 02671 Y 300 500 28 3000 150000 00253 315 2 3 16 0358 00402 00402 26 200 00012 0267

0 pilastro2 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02672 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro3 X 500 250 27 5800 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02673 Y 250 500 27 5800 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro4 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02674 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro5 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02675 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 0267

0 pilastro6 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 0058600586 2 6 200 00006 02676 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro7 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02677 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro8 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 02678 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 pilastro9 X 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 02679 Y 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 0267

0 pilastro10 X 500 250 27 3000 125000 00253 315 3 2 14 0358 00586 00586 26 200 00006 026710 Y 250 500 27 3000 125000 00253 315 2 3 14 0358 00369 00369 26 200 00014 0267

0 settoA X 250 1325 31 3000 331250 00097 195 2 9 22 0358 00866 008662 8 100 00053 0267A Y 1325 250 31 3000 331250 00097 195 9 2 22 0358 04344 043442 8 100 00008 0267

0 settoB X 800 250 27 3000 200000 00097 195 2 4 14 0358 00636 00636 28 100 00013 0267B Y 250 800 27 3000 200000 00097 195 4 2 14 0358 01174 01174 28 100 00051 0267

0 settoC1 X 250 375 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03257 03257 2 8100 00053 0267C1 Y 375 250 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 05116 05116 2 8100 00032 0267

0 settoC2 X 375 250 31 3000 93750 00097 195 2 3 22 0358 03411 03411 2 8100 00032 0267C2 Y 250 375 31 3000 93750 00097 195 3 2 22 0358 04886 04886 2 8100 00053 0267

0 settoD X 250 1900 32 3000 475000 00097 195 2 10 24 0358 00720 00720 2 8 100 00054 0267D Y 1900 250 32 3000 475000 00097 195 10 2 24 0358 04058 04058 2 8 100 00005 0267

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 51: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Stato di sollecitazione fcc εεεεsy εεεεsu εεεεcu xlim

Ngrav Mu xc

[kN] [kNmm] [mm] [kNmmq] [mm]588 125270 60 00262 00017 0020 0006 63588 206992 122 00265 00017 0020 0006 109762 199222 174 00265 00020 0020 0006 109762 101367 77 00262 00020 0020 0006 51511 84515 52 00262 00020 0020 0006 51511 170078 124 00265 00020 0020 0006 109565 88565 57 00262 00020 0020 0006 51565 177197 135 00265 00020 0020 0006 109725 99235 73 00262 00020 0020 0006 51725 195622 167 00265 00020 0020 0006 109

Stato di sollecitazione

Scelta del tipo disollecitazione da considerarenella modellazione delcomportamento non lineare

195622 167 00265 00020 0020 0006 109550 87469 56 00262 00020 0020 0006 51550 175276 132 00265 00020 0020 0006 109726 99316 73 00262 00020 0020 0006 51726 195760 167 00265 00020 0020 0006 109377 72952 41 00262 00020 0020 0006 51377 149724 99 00265 00020 0020 0006 109570 177861 136 00265 00020 0020 0006 109570 88944 58 00262 00020 0020 0006 51698 97609 71 00262 00020 0020 0006 51698 192855 161 00265 00020 0020 0006 109805 1394906 5150 00137 00020 0020 0006 299805 304086 750 00107 00020 0020 0006 51332 69908 766 00113 00020 0020 0006 51332 277926 1358 00136 00020 0020 0006 178182 132733 1529 00138 00020 0020 0006 79182 95485 507 00127 00020 0020 0006 51217 80830 1065 00127 00020 0020 0006 51217 160540 833 00138 00020 0020 0006 79649 2589880 6360 00137 00020 0020 0006 431649 372151 464 00105 00020 0020 0006 50

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 52: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

L=Lv Lpl νννν αααα φφφφy φφφφus φφφφuc φφφφuDutt

θθθθy γγγγel θθθθucurv Dutt[mm] [cm]

3000 62 01498 08306 805E-05 943E-04 100E-03 943E-04 117 00107 15 00432 4043000 65 01482 06460 488E-05 572E-04 491E-04 491E-04 101 00072 15 00359 4993000 62 02298 05524 685E-05 669E-04 345E-04 345E-04 50 00093 15 00324 3473000 58 02329 08384 140E-04 137E-03 779E-04 779E-04 56 00173 15 00418 2423000 58 01563 08384 120E-04 117E-03 116E-03 116E-03 97 00149 15 00459 3083000 62 01543 05524 587E-05 573E-04 483E-04 483E-04 82 00082 15 00356 4333000 58 01726 08384 123E-04 121E-03 105E-03 105E-03 85 00154 15 00450 2933000 62 01703 05524 605E-05 591E-04 445E-04 445E-04 74 00084 15 00349 4143000 58 02216 08384 137E-04 134E-03 818E-04 818E-04 60 00169 15 00424 2513000 62 02186 05524 669E-05 653E-04 360E-04 360E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 58 01681 08384 122E-04 119E-03 108E-03 108E-03 88 00152 15 00453 2973000 62 01659 05524 600E-05 586E-04 455E-04 455E-04 76 00084 15 00351 4203000 58 02220 08384 137E-04 134E-03 817E-04 817E-04 60 00169 15 00423 2513000 62 02191 05524 669E-05 654E-04 359E-04 359E-04 54 00091 15 00328 3593000 58 01152 08384 113E-04 110E-03 146E-03 110E-03 98 00141 15 00484 3423000 62 01137 05524 547E-05 535E-04 607E-04 535E-04 98 00078 15 00375 4823000 62 01719 05524 607E-05 593E-04 442E-04 442E-04 73 00084 15 00348 4123000 58 01742 08384 124E-04 121E-03 104E-03 104E-03 84 00154 15 00449 2923000 58 02134 08384 134E-04 131E-03 850E-04 850E-04 63 00166 15 00428 2583000 62 02105 05524 657E-05 642E-04 372E-04 372E-04 57 00090 15 00332 3683000 113 01777 07325 263E-05 257E-04 117E-04 117E-04 44 00052 15 00250 4763000 94 02266 09589 142E-04 139E-03 800E-04 800E-04 56 00206 15 00352 2003000 72 01473 09385 140E-04 137E-03 783E-04 783E-04 56 00187 15 00402 2153000 82 01217 07504 321E-05 314E-04 442E-04 314E-04 98 00057 15 00327 5723000 97 01409 07605 107E-04 105E-03 392E-04 392E-04 37 00156 15 00427 2733000 94 01533 08667 122E-04 119E-03 118E-03 118E-03 97 00177 15 00447 2533000 94 01826 08667 182E-04 178E-03 563E-04 563E-04 31 00254 15 00427 2003000 97 01679 07605 786E-05 767E-04 720E-04 720E-04 92 00120 15 00408 3403000 128 00999 07262 166E-05 162E-04 943E-05 943E-05 57 00040 15 00251 6253000 100 01307 09679 119E-04 117E-03 129E-03 117E-03 98 00181 15 00394 218

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Sezione Resistenza a taglioCerniera a

taglioAs As A s I id A id M0 Vc δδδδ Vcd Asw s Vwd VR3 VRd Uy

[mmq] [mmq] [mmq] [mm^4] [mmq] [kNmm] [kN] [kN] [mmq] [mm] [kN ] [kN] [kN] [mm]125000 603 603 1265918539 168096 32568 917 12600 241 5655 200 18 259 259 047408125000 402 402 3442973364 162064 52945 874 12558 229 5655 200 32 261 261 047709104167 308 308 2853962455 134236 68483 704 13437 197 5655 200 32 229 229 050305104167 462 462 721460229 138854 35499 755 13502 212 5655 200 15 227 227 049951104167 462 462 721460229 138854 23833 755 12820 202 5655 200 15 217 217 047596104167 308 308 2853962455 134236 45978 704 12703 186 5655 200 32 218 218 047941104167 462 462 721460229 138854 26308 755 12970 204 5655 200 15 219 219 048116104167 308 308 2853962455 134236 50752 704 12864 189 5655 200 32 221 221 048459104167 462 462 721460229 138854 33775 755 13404 211 5655 200 15 226 226 049611104167 308 308 2853962455 134236 65157 704 13331 195 5655 200 32 228 228 049961104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 462 462 721460229 138854 25623 755 12929 203 5655 200 15 218 218 047974104167 308 308 2853962455 134236 49430 704 12820 188 5655 200 32 220 220 048317104167 462 462 721460229 138854 33839 755 13407 211 5655 200 15 226 226 049624104167 308 308 2853962455 134236 65281 704 13335 195 5655 200 32 228 228 049974104167 462 462 721460229 138854 17562 755 12407 195 5655 200 15 210 210 046171104167 308 308 2853962455 134236 33880 704 12263 180 5655 200 32 212 212 046523104167 308 308 2853962455 134236 51216 704 12880 189 5655 200 32 221 221 048508104167 462 462 721460229 138854 26548 755 12985 204 5655 200 15 219 219 048165104167 462 462 721460229 138854 32524 755 13332 210 5655 200 15 225 225 049365104167 308 308 2853962455 134236 62744 704 13253 194 5655 200 32 226 226 049712276042 760 760 53195822875 354058 187000 710 11341 231 10053 100 312 543 543 072558276042 3421 3421 2182814262 433886 36997 807 11217 259 10053 100 53 312 312 041725166667 308 308 1089908915 209236 15492 485 12216 170 10053100 54 224 224 049517166667 616 616 12008048646 218473 47159 442 11697 148 10053 100 187 335 335 07408578125 760 760 1389330871 116558 12643 189 10953 59 10053 100 83 142 142 06716378125 1140 1140 643538359 127962 8379 200 10878 62 10053 100 53 115 115 05439178125 760 760 593155569 116558 10099 200 11249 64 10053 10053 117 117 05539778125 1140 1140 1528985451 127962 15096 189 10940 59 10053100 83 142 142 067132395833 912 912 154832164440 502370 214313 1013 10828 314 10053 100 451 765 765 071308395833 4562 4562 3069275222 611848 29896 1168 10803 361 10053 100 53 414 414 038582

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 54: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

LivelloSezione

Ngrav Mu θθθθu Dutttipologia ndeg DirB H

[mm] [mm] [kN] [kNmiddotm]

1 pilastro1 X 500 250 466 33 00127 2001 Y 250 500 466 57 00104 200

1 pilastro2 X 250 500 605 65 00074 2002 Y 500 250 605 40 00090 200

1 pilastro3 X 500 250 411 32 00146 2003 Y 250 500 411 67 00119 200

1 pilastro4 X 500 250 458 28 00130 2004 Y 250 500 458 59 00106 2005 X 500 250 588 40 00094 200

1 pilastro5 X 500 250 588 40 00094 2005 Y 250 500 588 65 00077 200

1 pilastro6 X 500 250 446 29 00134 2006 Y 250 500 446 61 00109 200

1 pilastro7 X 500 250 589 40 00094 2007 Y 250 500 589 65 00077 200

1 pilastro8 X 500 250 304 40 00190 2008 Y 250 500 304 74 00155 200

1 pilastro9 X 250 500 456 59 00106 2009 Y 500 250 456 28 00131 200

1 pilastro10 X 500 250 558 40 00101 20010 Y 250 500 558 40 00083 200

1 settoD X 250 1900 582 1946 00255 572D Y 1900 250 582 314 00357 200

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 55: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemoderato (25 del tratto plastico IO)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno strutturalemedio(50 del trattoplasticoLS)medio(50 del trattoplasticoLS)

minus plasticizzazione relativa ad uno stato di danno Severo (75del tratto plastico CP)

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 56: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

M y M u

BC

CPLSIO

M y M u

BC

CPLSIO

Oltre alle rotazioni al limite elasticoθy e ultima θu sono staticonsiderati alcuni valori intermedi dei livelli di plasticizzazione

θθθθuθθθθy

02 MyD E

θθθθuθθθθy

02 MyD E

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 57: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti egravedefinito sulla base delle espressioni previste dalle normative per ilcalcolo della resistenza a taglio degli elementi strutturali in ca

Il comportamento plastico egrave di tipo fragile

Fy

50 uy3 uyuy 10 uy

01 Fy

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 58: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE CERNIERE PLASTICHE

Il comportamento non lineare rispetto alle sollecitazioni taglianti eflessionali puograve essere definito considerando una interazione tra ledue sollecitazioni

40

60

80

100

120

V [k

N]

100

120

0

20

40

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

0

20

40

60

80

100

120

0 1 3 10

V [k

N]

micro

V (Mrd)Vrd

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 59: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

Il comportamento globale di un telaio tamponato egrave modellato conun puntone equivalente inserito nella maglia strutturale

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 60: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Larea totale del puntone egrave determinata moltiplicando lo spessoredel pannello tw per una larghezza equivalente bw calcolatamediante la relazione di Mainstone (1974) valida per pannelli inlaterizio di forma rettangolare

( ) ( ) 103 2sin

2sin200

minus

sdotsdotsdotsdot

sdotsdot=pc

www

w

w

IE

htE

d

b θθ

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

sdot pcw IEd

Hw altezza del pannellodw lunghezza del puntoneθ angolo che il puntone forma con lorizzontaleEw modulo elastico a compressione assunto pari a 3000 Nmm2

tw spessore del tamponatura assunto pari a 300 mmEc modulo elastico del calcestruzzoIp inerzia effettiva dei pilastri adiacenti il pannello

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 61: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Per le grandezze caratteristiche dei pannelli si ottiene

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10

1congw

w

d

b

In tal modo egrave possibile valutare le caratteristiche del puntoneequivalente (area e rigidezza)

AE sdot

w

pweq d

AEK

sdot=wwp tbA sdot=

In presenza di aperture si assume un valore ridotto della rigidezza

( )lpfeqq AAKK sdotsdotminus= 351

Dove Af egrave lrsquoarea dellrsquoaperturaAlp egrave lrsquoarea lorda del pannello

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 62: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Il comportamento non lineare del pannello egrave quindi definito

minus Resistenza ultima a compressione fw = 26 Nmm2

minus Forza massima Fy = Ap fw

minus spostamento al limite elastico uy = Fy Keq

minus tratto plastico pari a 2 volte lo spostamento plastico uy

CARATTERIZZAZIONE DELLE TAMPONATURE

10 uy

Fy

uy 2 uy 50 uy

01 Fy

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 63: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Lrsquoanalisi non lineare egrave stata effettuata considerando duecondizioni rappresentative di

minusSTATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

minusFINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

Tale artificio si egrave reso necessario per poter superare alcuniproblemi di carattere numerico che insorgono nel programma dicalcolo a seguito di collassi locali ma che non necessariamentecorrispondono ad uno stato di collasso globale della struttura

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 64: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

Modello Iniziale (MI) la struttura egrave analizzata considerandola presenza delle cerniere a taglio ed a flessione nelle travi dicollegamento tra i setti in ca Tale condizione egrave riferita allostato iniziale della struttura

ESECUZIONE DELLE ANALISI

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Modello Finale (MF) la struttura egrave analizzata escludendo letravi di collegamento tra i setti in virtugrave dellrsquoavvenuto collassoa taglio rilevato nel corso dellrsquoanalisi sul modello iniziale Ilsistema strutturale considerato egrave quello in cui tali travi sonoconsiderate giagrave collassate e quindi sono state modellate con unelemento frame elastico con rigidezza molto bassa

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 65: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 66: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

ESECUZIONE DELLE ANALISI

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BS

[kN

]

Push Over dir X - I modo

0

1000

0 01 02S [m]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 01 02

BS

[kN

]

S [m]

Push Over dir Y - I modo

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 67: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

Verifiche di sicurezza elementimeccanismi fragiliQuesta va effettuata in corrispondenza di una configurazionedeformata della struttura corrispondente al valore dellospostamento richiesto per lo stato limite

Per quanto riguarda le verifiche degli elementi meccanismi fragilii valori delle resistenze di calcolo dei materiali da dover utilizzaresonopari asonopari a

MPaFC

ff

c

cmcd 718

6121

7316 =sdot

=sdot

MPaFC

ff

s

ywmywd 27301

15121

440 =sdot

=sdot

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 68: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

ANALISI DEI RISULTATI

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2924 2759 1850 2161 1307 2254d

y [m] 0027 0030 0032 0031 0017 0035k [kNm] 108007 90942 57514 69841 75272 64888m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

STATO INIZIALE DELLA STRUTTURA

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 061 067 084 076 073 079

ΓΓΓΓ dmax [m] 0164 0180 0231 0203 0201 0218

dmax [m] 0064 0098 0065 0062 0029 0071Tmax [kN] 3777 3564 2390 2792 1688 2912

Aeff = Fmax M 0241 0227 0152 0178 0108 0186

CD 0390 0545 0281 0305 0142 0325

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

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Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 69: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

Direzione X Direzione Y Direzione YI modo Masse I modo Masse I modo Masse

ΓΓΓΓ 1292 1283 1283F

y [kN] 2895 2784 2568 3019 2690 3369d

y [m] 0036 0039 0075 0074 0071 0081k [kNm] 80015 71948 34032 40784 37850 41577m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021

ANALISI DEI RISULTATI

m [t] 1021 1021 1021 1021 1021 1021T [sec] 071 075 109 099 103 098

ΓΓΓΓ dmax [m] 0123 0211 0312 0274 0280 0269

dmax [m] 0066 0116 0168 0167 0148 0168Tmax [kN] 3740 3597 3318 3900 3475 4353

Aeff = Fmax M 0238 0229 0211 0249 0221 0277

CD 0538 0550 0540 0608 0528 0626

STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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STATO FINALE DELLA STRUTTURA

3000

3500

4000

4500

5000B

S [k

N]

ANALISI DEI RISULTATI

0

500

1000

1500

2000

2500

0 01 02 03

BS

[kN

]

S [m]

Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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Struttura in ca

Superficie in pianta ~650mq

n livelli 4

Volume ~8000mc

periodo di

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

progrealizzazione 1980-90

Categoria sismica (allrsquoepoca della progettazione) I

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

Page 72: Corso di Riabilitazione Strutturale - Università degli ...old 3.7.2_Edifici esistenti... · L’analisi condotta controllo di forza , incrementando di un fattore di carico λil vettore

parametri modello M1 modello M2

fcm [Nmmq] 20 20

fym [Nmmq] 420 420

Dettagli costruttivi

prog simulato+limitate estese indagini in-situ

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

costruttivisimulato+limitateindagini in-situ

estese indagini in-situ

Fattore di confidenza FC

120 120

Metodi analisi Statica non lineare Statica non lineare

SL SLV SLC SLV SLC

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano primo

Piano terra

Piano primo

Piano terra 23percentuale elementi

NON verificati

37percentuale elementi

NON verificati

Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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Verifiche SLV localizzazione degli elementi per miglioramento

M1 (prog simulato+ind limitate) M2 (indagini estese)

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

Piano terraPiano terra

PGA_miglioramento= 08xPGA_adeguamento

13percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 119)

20percentuale elementi NON verificati

(α post-int = 111)

modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148

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modello M2 modello M1

stato di fatto α = 055 stato di fatto α = 024

stato di fatto+ int α = 103 stato di fatto+ int

α = 069

ANALISI DEI RISULTATI vs LIVELLO DI INDAGINI

stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 103 stato di fatto+ int adeguamento M2

α = 069

stato di fatto+ int adeguamento M2+

altro int M1

α = 107stato di fatto+ int

adeguamento M2 +altro int M1

α = 148