Soluzioni di adeguamento sismico di capannoni industriali

prefabbricati applicazioni pratiche

Caso studio 2: capannone industriale prefabbricato con travi Caso studio 2: capannone industriale prefabbricato con travi

longitudinali a I, pilastri a testa piatta, tegoli alari di copertura

e fondazioni puntuali

Davide Bellotti

Area Analisi Strutturale - Eucentre - Pavia

davide.bellotti@eucentre.it

Mantova, 6 Giugno 2014

PIANTE

Struttura prefabbricata del 1995 situato a Podenzano (PC)

Dimensioni in pianta 55x50 m

Superficie totale: 2750 m2

Tre campate di ca. 18 m

Travi principali ad I di luce ca. 8 m

DESCRIZIONE DELLEDIFICIO

Travi principali ad I di luce ca. 8 m

Piano intermedio sul lato nord delledificio

Tegoli alari Albatros

DESCRIZIONE DELLEDIFICIO

SEZIONI

28 Pilastri 50x50 cm di altezza 5,9 m

2 Pilastri reggipannello

Pannelli verticali

Pannelli orizzontali solo nella zona del piano intermedio

Travi a I, a L e rettangolari

Lastre alveolari

Fondazioni isolate con plinti a bicchiere

sezioni

DESCRIZIONE DELLEDIFICIO

prospetti

DESCRIZIONE DELLEDIFICIO

PILASTRI

PILASTRI

Presenza di pluviale circolare di diametro 14 cm

TRAVI

trave a I h=85 cm, b = 50 cm Trave a L

TRAVI

trave rettangolare h=60 cm trave rettangolare h=70 cm

ORIZZONTAMENTI

Mancanza di getto di completamento

PANNELLI

Pannelli verticali

Peso pannelli: 350 kg/m2

PANNELLI

Pannelli orizzontali

Peso pannelli: 350 kg/m2

PLINTI

Quota di imposta delle fondazioni pari a -1,60 m

dal piano campagna

COLLEGAMENTI

Tipologie collegamenti presenti

FATTORE DI CONFIDENZA

Costruzioni in calcestruzzo armato o in acciaio: livelli di conoscenza (Circolare NTC08, par. C8A.1.B.3)

Tre livelli di conoscenza seguenti:

- LC1: Conoscenza Limitata;

- LC2: Conoscenza Adeguata;

- LC3: Conoscenza Accurata.

In assenza di specifiche indagini in sito sulle

propriet dei materiali ed i dettagli di armatura

E stato assunto il livello di conoscenza della

struttura limitato LC1

FATTORE DI CONFIDENZA

struttura limitato LC1

Coerentemente il fattore di confidenza posto

pari a 1,35

Pilastri incastrati alla base

Travi incernierate alle estremit

Orizzontamenti deformabili:

Tegoli vincolati con cerniere cilindriche

MODELLAZIONE

MODELLO A ELEMENTI FINITI

cerniere cilindriche

Lastre alveolari modellate singolarmente

Analisi dinamica lineare con spettro di risposta

Materiali

Sezioni

MODELLAZIONE

Collegamenti

MODELLAZIONE

Collegamento trave - pilastroCollegamento trave - pilastro

Collegamento tra trave - tegolo

MODELLAZIONE

Attribuzione della massa partecipante dei pannelli

si assume che circa il 65% della massa del pannello partecipi alloscillazione

La struttura progettata per soli carichi statici

non possibile fare affidamento su riserve duttili

q=1,50SOLLECITAZIONI

MODELLAZIONE

MASSE

Definizione degli spettri di risposta

MODELLAZIONE

MODELLAZIONE

Centro di massa e di rigidezza

La posizione del centro di massa ottenuta a partire dalle coordinate xi e yi della massa

i-esima

i i iCM

i i

m xx

m

=

i i iCM

i i

m yy

m

=

Il centro di rigidezza ottenuto secondo il metodo semplificato proposto da Benjamin [1959].Il centro di rigidezza ottenuto secondo il metodo semplificato proposto da Benjamin [1959].

i yi iCR

i yi

K xx

K

=

i xi i

CRi xi

K yy

K

=

13

,,

1,23x y x y

h hK

E J G A

= + con:

MODELLAZIONE

MODI DI VIBRARE

Primo modo: Secondo modo:

MODELLAZIONE

MODI DI VIBRARE

Primo modo: traslazionale X

T = 1,30 sUX = 77%

Secondo modo: rotazionale Z

T = 1,03 sRZ = 53%

Terzo modo: traslazionale Y

T = 0,98 sUY = 88%

Le verifiche effettuate allo SLV:

Taglio nei pilastri

Effetti del secondo ordine sui pilastri

Pressoflessione dei pilastri

Ribaltamento fuori piano delle travi

VERIFICHE

Perdita di appoggio delle travi

Meccanismi di rottura dei plinti

Allo SLD verificato lo:

Spostamento in sommit dei pilastri

VERIFICHE

Resistenza a taglio delle sezioni di base dei pilastri:

VERIFICHE

Domini di interazione Mx My

VERIFICHE

Domini di resistenza dei plinti

Il calcolo dei domini di resistenza dei plinti di fondazione condotto separatamente per i

due piani verticali X-Z e Y-Z, in modo da considerare leffetto della flessione in entrambe le

direzioni.

P01 P15

P09

P22

VERIFICHE

Effetti del secondo ordine

Gli effetti del secondo ordine sono calcolati attraverso il coefficiente definito come rapporto tra i

momenti del secondo ordine e quelli del primo. Per i pilastri sui quali insiste il piano ammezzato il

momento del secondo ordine tiene conto del contributo delle azioni assiali agenti sia in sommit sia in

corrispondenza del piano intermedio.

La verifica condotta separatamente per ogni piano verticale. Gli effetti del secondo ordine risultano

sempre compresi nel limite del 20% perci possibile tenerne conto amplificando i momenti

attraverso il fattore A secondo lespressione:

VERIFICA DI PERDITA DAPPOGGIO

Lapproccio adottato prevede due principali sorgenti di spostamento:

,rel,g spostamento relativo del suolo alla base di elementi verticali adiacenti

,rel,s spostamento relativo tra elementi verticali valutato come

,rel s i j = +dove ,i e ,j sono gli spostamenti massimi, trasversali o longitudinali,

rispettivamente delli-esimo e j-esimo elemento

La valutazione dello spostamento ,rel,g effettuata a partire dal massimo spostamento stimato al

suolo, il quale dipende dalle caratteristiche del substrato.

Nellipotesi di luci tra pilastri inferiori a 20 m e medesima categoria di sottosuolo su cui insiste la Nellipotesi di luci tra pilastri inferiori a 20 m e medesima categoria di sottosuolo su cui insiste la

costruzione lo spostamento relativo ,rel,g dato dalle seguenti espressioni:

,max, 2,3

ijrel g

s

xV

= Per i suoli di categoria D:

Per gli altri suoli: ,max, 3

ijrel g

s

xV

=

X = distanza tra gli elementi verticali2 2

,max 1,25ij gi gi = +

dove:

0,025gi g s T C Da S S T T = Vs velocit di propagazione delle onde di taglio caratteristica della tipologia di sottosuolo.

La verifica effettuata considerando gli spostamenti dei nodi sommitali dei pilastri

moltiplicati per il corrispondente fattore di struttura, in base al principio di conservazione

degli spostamenti.

VERIFICA DI PERDITA DAPPOGGIO

VERIFICA DI RIBALTAMENTO FUORI PIANO

Il calcolo della forza orizzontale equivalente al sisma condotto secondo quattro modalit

differenti in modo da permetterne il confronto.

1) La prima mutuata dallespressione 3.2.4 delle NTC08 per periodi compresi tra TB e TC.

Laccelerazione orizzontale data da:

0ga

a Fs

q

=as q=

dove

ag laccelerazione di picco al suolo espressa in [g];

F0 fattore di amplificazione spettrale;

q fattore di struttura assunto pari a 1,5.

VERIFICA DI RIBALTAMENTO FUORI PIANO

2) La seconda modalit determina laccelerazione orizzontale come per elementi non

strutturali secondo lespressione 7.2.2 delle NTC08

2

1

(1 / )3 1 0,5

1a

a

TS Z HS

q T

+ = +

in cui:in cui:

rapporto tra ag su sottosuolo di tipo A e laccelerazione di gravit g;

S coefficiente di categoria di sottosuolo e delle condizioni topografiche;

Ta periodo fondamentale di vibrazione dellelemento non strutturale assunto pari a 1 s;

T1 periodo fondamentale di vibrazione della costruzione nella direzione considerata;

Z quota del baricentro dellelemento non strutturale;

H altezza della costruzione dal piano di fondazione.

Questa modalit fornisce i valori di accelerazione pi alti ed perci la pi conservativa

VERIFICA DI RIBALTAMENTO FUORI PIANO

3) La terza possibilit consiste nello stimare il periodo proprio della singola campata

attraverso unanalisi modale sul telaio isolato e leggere laccelerazione dallo spettro in

corrispondenza del periodo principale cos determinato. Nel caso del telaio in esame il

periodo risulta di 1 s.

Per queste tre modalit di calcolo dellaccelerazione, la forza orizzontale equivalente FEd

data semplicemente da:

Ed a iF S W= con:con:

Wi massa degli elementi strutturali gravanti sulli-esima trave compreso il peso proprio.

4) Calcolo lazione orizzontale secondo lo schema dellanalisi elastica lineare.

In questo caso laccelerazione letta direttamente dallo spettro in corrispondenza del

periodo del primo modo di vibrare della struttura. Viene cos determinata la forza

orizzontale totale sulledificio Fh:

1( )h aF S T W g

= dove

W peso total