Analisi statica e dinamica di Edificio in Acciaio + Edificio Prefabbricato

Università degli studi di Padova

Dipartimento di ingegneria civile edile e ambientale

Selezione di dinamica delle strutture e progetto di un edificio in acciaio

Anno accademico 2014-2015

1. Descrizione del problema

........................................................................................................... 1

1.1 Assunzione iniziale

.......................................................................................................................... 2

2. Introduzione normativa NTC 2008

.............................................................................................. 2

2.1 Gli stati limite

................................................................................................................................ 2

2.1.1 Stati limite in assenza di azioni sismiche

.................................................................................. 3

2.1.2 Stati limite in presenza di azioni sismiche

................................................................................ 3

2.2 Vita nominale, classe d'uso e periodo di riferimento

................................................................... 4

2.2.1 Vita nominale

........................................................................................................................... 4

2.2.2 Classe d’uso

............................................................................................................................. 4

2.2.3 Periodo di riferimento

............................................................................................................... 5

2.3 Azioni sulle costruzioni

................................................................................................................. 5

2.4 Combinazione delle azioni

.............................................................................................................. 6

3. Analisi dei carichi

............................................................................................................................ 7

3.1 Carichi permanenti non strutturali

............................................................................................. 8

3.1.1 Solai intermedi

.......................................................................................................................... 8

3.1.2 Solaio di copertura

................................................................................................................... 8

3.2 Carichi variabili

.............................................................................................................................. 8

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 Carichi permanenti strutturali

.................................................................................................. 12

3.3.1 Scelta dell’interasse tra le travi secondarie

............................................................................ 13

4. Combinazione delle azioni

......................................................................................................... 15

4.1 Combinazioni SLU

.......................................................................................................................... 15

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 Combinazioni SLE

.......................................................................................................................... 18

4.2.1 SLE – Quasi permanente

....................................................................................................... 19

4.3 Combinazione sismica

................................................................................................................... 19

5. Materiali adottati

........................................................................................................................ 21

5.1 Acciaio per profilati

..................................................................................................................... 21

5.2 Calcestruzzo

............................................................................................................................... 21

5.3 Acciaio per barre d'armatura

...................................................................................................... 22

6. Predimensionamento della struttura

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

6.1 Predimensionamento travi secondarie

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

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 Predimensionamento travi principali

.......................................................................................... 25

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 Predimensionamento pilastri

....................................................................................................... 31

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 Geometria dell'edificio, elementi e vincoli

................................................................................. 36

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 Test sulle varie tipologie di modellazione

................................................................................. 40

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

7.2.2.5 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 Nomenclatura dei carichi e degli elementi strutturali

............................................................. 55

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 Introduzione concetti da normativa

........................................................................................... 57

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 Stato limite ultimo

....................................................................................................................... 60

8.2.1 Richiamo delle combinazioni utilizzate

................................................................................... 60

8.2.1.1 SLU - massimo sforzo normale ai pilastri

........................................................................................... 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 Stato limite di esercizio

............................................................................................................... 72

8.3.1 SLE quasi permanente – deformazioni negli elementi strutturali

............................................ 72

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 Concetti generali sull’azione sismica – NTC08

.......................................................................... 76

9.1.1 Stati limite

............................................................................................................................. 76

9.2 Caratteristiche e requisiti della struttura

.............................................................................. 77

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