Analisi statica e dinamica di Edificio in Acciaio + Edificio Prefabbricato

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA

D

IPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE EDILE E AMBIENTALE

D

ICEA

R D S

ELAZIONE DI INAMICA DELLE TRUTTURE

P E A

ROGETTO DI UN DIFICIO IN CCIAIO

A 2014-2015

NNO ACCADEMICO

1. DESCRIZIONE DEL PROBLEMA ........................................................................................................... 1

1.1 A .......................................................................................................................... 2

SSUNZIONE INIZIALE

2. INTRODUZIONE NORMATIVA NTC 2008 .............................................................................................. 2

2.1 G S L ................................................................................................................................ 2

LI TATI IMITE

2.1.1 Stati limite in assenza di azioni sismiche .................................................................................. 3

2.1.2 Stati limite in presenza di azioni sismiche ................................................................................ 3

2.2 V , ’ ................................................................... 4

ITA NOMINALE CLASSE D USO E PERIODO DI RIFERIMENTO

2.2.1 Vita Nominale ........................................................................................................................... 4

2.2.2 Classe d’uso ............................................................................................................................. 4

2.2.3 Periodo di riferimento ............................................................................................................... 5

2.3 A ................................................................................................................. 5

ZIONI SULLE COSTRUZIONI

2.4 C .............................................................................................................. 6

OMBINAZIONE DELLE AZIONI

3. ANALISI DEI CARICHI ............................................................................................................................ 7

3.1 C P S ............................................................................................. 8

ARICHI ERMANENTI NON TRUTTURALI

3.1.1 Solai intermedi.......................................................................................................................... 8

3.1.2 Solaio di copertura ................................................................................................................... 8

3.2 C V .............................................................................................................................. 8

ARICHI ARIABILI

3.2.1 Solai intermedi.......................................................................................................................... 8

3.2.1.1 Uffici ....................................................................................................................................................... 8

3.2.2 Solaio di copertura ................................................................................................................... 9

3.2.2.1 Manutenzione ......................................................................................................................................... 9

3.2.2.2 Neve ....................................................................................................................................................... 9

3.2.2.3 Vento .................................................................................................................................................... 10

3.3 C P S .................................................................................................. 12

ARICHI ERMANENTI TRUTTURALI

3.3.1 Scelta dell’interasse tra le travi secondarie ............................................................................ 13

4. COMBINAZIONE DELLE AZIONI ......................................................................................................... 15

4.1 C SLU .......................................................................................................................... 15

OMBINAZIONI

4.1.1 SLU – Massimo sforzo normale su pilastri ............................................................................. 16

4.1.2 SLU – Massimo momento in campata .................................................................................... 17

4.1.3 SLU – Massimo momento in appoggio ................................................................................... 17

4.2 C SLE .......................................................................................................................... 18

OMBINAZIONI

4.2.1 SLE – Quasi permanente ....................................................................................................... 19

4.3 C S ................................................................................................................... 19

OMBINAZIONE ISMICA

5. MATERIALI ADOTTATI ........................................................................................................................ 21

5.1 A ..................................................................................................................... 21

CCIAIO PER PROFILATI

5.2 C ............................................................................................................................... 21

ALCESTRUZZO

5.3 A ’ ...................................................................................................... 22

CCIAIO PER BARRE D ARMATURA

6. PREDIMENSIONAMENTO DELLA STRUTTURA ................................................................................ 23

6.1 P ....................................................................................... 23

REDIMENSIONAMENTO TRAVI SECONDARIE

6.1.1 Fasce di carico sulle travi secondarie

..................................................................................... 23

6.1.2 Carico su travi secondarie ...................................................................................................... 23

6.1.3 Calcolo delle sollecitazioni su travi secondarie ...................................................................... 24

6.1.4 Predimensionamento delle travi secondarie ........................................................................... 24

6.2 P .......................................................................................... 25

REDIMENSIONAMENTO TRAVI PRINCIPALI

6.2.1 Distribuzione dei carichi su travi principali .............................................................................. 25

6.2.2 Calcolo delle sollecitazioni su travi principali .......................................................................... 26

6.2.3 Predimensionamento delle travi principali .............................................................................. 27

6.2.4 Verifica di deformabilità delle travi principali ........................................................................... 28

6.2.4.1 Calcolo delle sollecitazioni su travi secondarie in SLE ........................................................................ 29

6.2.4.2 Calcolo delle forza F su travi principali in SLE ..................................................................................... 30

6.2.4.3 Calcolo degli abbassamenti su travi principali ..................................................................................... 30

6.3 P ....................................................................................................... 31

REDIMENSIONAMENTO PILASTRI I

6.3.1 Distribuzione dei carichi su pilastri ......................................................................................... 31

6.3.2 Calcolo delle sollecitazioni su pilastri ..................................................................................... 31

6.3.3 Predimensionamento dei pilastri ............................................................................................ 31

6.3.4 Disposizione dei pilastri in pianta ........................................................................................... 32

6.3.4.1 Calcolo delle rigidezze ......................................................................................................................... 33

6.3.4.2 Posizione del centro di massa e di rigidezza ....................................................................................... 34

7. MODELLO TRIDIMENSIONALE DELL’EDIFICIO ................................................................................ 36

7.1 G ’ , ................................................................................. 36

EOMETRIA DELL EDIFICIO ELEMENTI E VINCOLI

7.1.1 Applicazione della massa nel sistema – valido per l’analisi dinamica .................................... 36

7.1.2 Vincoli adottati ........................................................................................................................ 37

7.1.2.1 Vincoli sugli elementi orizzontali .......................................................................................................... 37

7.1.2.2 Vincoli sugli elementi verticali .............................................................................................................. 37

7.1.3 Elementi utilizzati.................................................................................................................... 37

7.2 T ................................................................................. 40

EST SULLE VARIE TIPOLOGIE DI MODELLAZIONE

7.2.1 Assunzione di piano rigido ..................................................................................................... 40

7.2.1.1 Modello senza rigid link ........................................................................................................................ 40

7.2.1.2 Modello CON rigid link ......................................................................................................................... 42

7.2.1.3 Conclusioni su piano rigido .................................................................................................................. 44

7.2.2 Effetto della modellazione degli elementi di fondazione ......................................................... 45

7.2.2.1 Caratteristiche del terreno .................................................................................................................... 45

7.2.2.2 Caratteristiche della Fondazione modellata con elementi plate ........................................................... 45

7.2.2.3 Tipologia di analisi da eseguire ............................................................................................................ 45

7.2.2.4 Differenze principali nel modellare o meno le fondazioni ..................................................................... 47

7.2.2.4.1 Differenze negli spostamenti ........................................................................................................... 47

7.2.2.4.2 Differenze negli spostamenti ........................................................................................................... 48

7.2.2.5 Conclusioni sulla modellazione delle fondazioni .................................................................................. 49

7.2.3 Test sulla gestione della massa da parte del software ........................................................... 51

7.2.3.1 Gestione della massa in Linear Static Analysis ................................................................................... 51

7.2.3.2 Gestione della massa in Natural Frequency Analysis .......................................................................... 51

7.2.3.3 Gestione della massa in Spectral Response Analysis ......................................................................... 53

7.3 N ............................................................. 55

OMENCLATURA DEI CARICHI E DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI

7.3.1 Nomenclatura e carichi sulle campate dell’edificio ................................................................. 55

7.3.2 Nomenclatura e carichi sulle travi principali ........................................................................... 56

8. ANALISI DELLE AZIONI STATICHE .................................................................................................... 57

8.1 I N ........................................................................................... 57

NTRODUZIONE CONCETTI DA ORMATIVA

8.1.1 Gli stati limite .......................................................................................................................... 57

8.1.1.1 Stati limite in assenza di azioni sismiche ............................................................................................. 57

8.1.1.2 Stati limite in presenza di azioni sismiche ............................................................................................ 58

8.2 S ....................................................................................................................... 60

TATO LIMITE ULTIMO

8.2.1 Richiamo delle combinazioni utilizzate ................................................................................... 60

8.2.1.1 SLU - massimo sforzo normale ai pilastro ........................................................................................... 60

8.2.1.2 SLU - massimo momento flettente in campata .................................................................................... 60

8.2.1.3 SLU - massimo momento flettente in appoggio ................................................................................... 60

8.2.2 Inviluppo delle combinazioni SLU e resoconto delle sollecitazioni ......................................... 61

8.2.2.1 Telaio in direzione YX .......................................................................................................................... 62

8.2.2.1.1 SLU – massimo sforzo normale ai pilastri ....................................................................................... 62

8.2.2.1.2 SLU – massimo momento flettente in campata .............................................................................. 63

8.2.2.1.3 SLU – massimo momento flettente in appoggio ............................................................................. 64

8.2.2.1.4 Inviluppo SLU per telaio YX .......................................................................................................... 65

8.2.2.2 Telaio in direzione YZ .......................................................................................................................... 66

8.2.2.2.1 SLU – massimo sforzo normale ai pilastri ....................................................................................... 66

8.2.2.2.2 SLU – massimo momento flettente in campata .............................................................................. 67

8.2.2.2.3 SLU – massimo momento flettente in appoggio ............................................................................. 68

8.2.2.2.4 Inviluppo SLU per telaio YZ ........................................................................................................... 69

8.2.3 Elementi maggiormente sollecitati .......................................................................................... 70

8.2.3.1 Elementi trave maggiormente sollecitati .............................................................................................. 70

8.2.3.2 Elementi pilastro maggiormente sollecitati ........................................................................................... 71

8.3 S ............................................................................................................... 72

TATO LIMITE DI ESERCIZIO

8.3.1 SLE quasi permanente – deformazioni negli elementi strutturali ............................................ 72

II

8.3.2 Resoconto delle deformazioni nei vari elementi ..................................................................... 72

8.3.2.1 Telaio in direzione YX .......................................................................................................................... 72

8.3.2.1.1 SLU – massimo sforzo normale ai pilastri ....................................................................................... 73

8.3.2.1.2 SLU – massimo momento flettente in campata .............................................................................. 73

8.3.2.1.3 SLU – massimo momento flettente in appoggio ............................................................................. 73

8.3.2.1.4 SLE ................................................................................................................................................. 74

8.3.2.2 Telaio in direzione YZ .......................................................................................................................... 74

8.3.2.2.1 SLU – massimo sforzo normale ai pilastri ....................................................................................... 74

8.3.2.2.1 SLU – massimo momento flettente in campata .............................................................................. 74

8.3.2.2.2 SLU – massimo momento flettente in appoggio ............................................................................. 75

8.3.2.2.3 SLE ................................................................................................................................................. 75

8.3.3 Deformazioni massime riscontrate ......................................................................................... 75

9. ANALISI DELLE AZIONI DINAMICHE .................................................................................................. 76

9.1 C ’ – NTC08 .......................................................................... 76

ONCETTI GENERALI SULL AZIONE SISMICA

9.1.1 Stati Limite ............................................................................................................................. 76

9.2 C .............................................................................. 77

ARATTERISTICHE E REQUISITI DELLA STRUTTURA

9.2.1 Struttura in esame .................................................................................................................. 78

9.2.1.1 Calcolo delle masse ............................................................................................................................. 78

9.2.2 Regolarità in pianta e in altezza ............................................................................................. 79

8.1.1.1 Regolarità in pianta .............................................................................................................................. 79

9.1.