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1 Esame Visivo della Struttura nelle NTC 2008 di Aurelio Ghersi
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Slide estratte da una presentazione del prof. Aurelio Ghersi, ordinario di ingegneria strutturale dell’Università di Catania, in occasione di un convegno “Edifici antisismici …

Slide estratte da una presentazione del prof. Aurelio Ghersi, ordinario di ingegneria strutturale dell’Università di Catania, in occasione di un convegno “Edifici antisismici
in Calcestruzzo Armato, aspetti strutturali e geotecnici secondo le NTC 2008” che si è svolto nel Dicembre 2010 ad Acireale (CT).

Esame visivo della carpenteria e giudizio qualitativo,
Regolarità in pianta ed in Altezza,
Edifici con pareti o nuclei in cemento armato,
Comportamento a mensola e a telaio,
Edifici a struttura intelaiata,
Elementi resistenti alle azioni orizzontali,
Rigidezza,
Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali,
Carpenteria: da soli carichi verticali ad azioni orizzontali,
Esempio di analisi edificio civile abitazione,
Esame della carpenteria,
Controllo qualitativo della dimensioni,
Consigli su possibili criteri e dimensionamento dei pilastri,
Giudizio qualitativo sulla struttura.

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  • 1. Incontro di aggiornamentoEdifici antisismici in calcestruzzo armatoAspetti strutturali e geotecnici secondo le NTC08 1 – Esame visivo della struttura Orizzonte Hotel, Acireale 16-17 dicembre 2010 Aurelio Ghersi
  • 2. Esame visivo della carpenteria e giudizio qualitativo
  • 3. Carpenteria e fondazione• Esaminare l’orditura dei solai, la posizione di travi e pilastri (ed anche la fondazione)• La struttura deve essere idonea a portare • i carichi verticali • le azioni orizzontali equivalenti al sisma• La fondazione deve essere idonea a evitare • cedimenti verticali • spostamenti relativi del piede dei pilastri
  • 4. Obiettivi generaliLa struttura dovrebbe essere il più regolare possibileIn particolare, la struttura deve essere regolare sia inpianta che in altezzaLa normativa fornisce indicazioni, che però nonsempre sono significative I problemi legati alla regolarità sono tanti Occorrerebbe individuare prima i problemi e poi, in base a questi, definire la regolarità
  • 5. Regolarità in pianta - configurazione compatta e approssimativamente simmetrica - rapporto tra i lati di un rettangolo in cui è inscritta la pianta inferiore a 4 - rientri o sporgenze non superiori al 25% della dimensione della pianta nella stessa direzione - impalcati infinitamente rigidi nel loro piano Criteri poco significativi e quasi non utilizzatiNTC 08, punto 7.2.2
  • 6. Regolarità in altezza I sistemi resistenti verticali si estendono per tutta l’altezza dell’edificio Massa e rigidezza non variano bruscamente da un piano all’altro Il rapporto tra resistenza effettiva e resistenza di calcolo non varia molto da un piano all’altro Principi generali = prestazione richiestaNTC 08, punto 7.2.2
  • 7. Regolarità in altezza Andando dal basso verso l’alto: - le variazioni di massa sono, al massimo, il 25% - la rigidezza non si riduce più del 30% e non aumenta più del 10% - il rapporto tra resistenza effettiva e resistenza di calcolo varia di ± 20% Regole applicative = prescrizioni (obbligatorie?)NTC 08, punto 7.2.2
  • 8. Regolarità in altezzaSi noti inoltre che:- il controllo delle masse può essere effettuato a priori, all’inizio del calcolo- il controllo sulla rigidezza e sulla resistenza può essere effettuato solo a posteriori, dopo aver effettuato il calcolo e la disposizione delle armature
  • 9. Obiettivi generaliLa struttura dovrebbe essere il più regolare possibileEsaminare se è stata divisa in blocchi staticamenteseparati da giuntiPrestare molta attenzione alla scala La soluzione con travi a ginocchio introduce elementi molto rigidi con conseguente: – concentrazione delle sollecitazioni e riduzione della duttilità globale – possibilità di introdurre una forte asimmetria nella distribuzione di rigidezze Anche la soletta rampante può dare problemi
  • 10. Edifici con pareti o nuclei in c.a.Compito dei diversi elementi:- Le pareti portano l’azione sismica Impostazione separata,- Pilastri e travi portano i carichi verticali più semplice Ma, attenzione: Ai piani superiori l’azione sismica è portata dai telai, più che dalle pareti
  • 11. Comportamento a mensola e comportamento a telaioTelaio (con travi rigide) Mensole (pareti, oppure telaio con travi a spessore)Forze applicate ai piani inferiori Forze applicate ai piani inferioriprovocano grossi spostamenti ... provocano piccoli spostamenti ...... ma gli spostamenti non ... ma gli spostamenti aumentanoaumentano ai piani superiori di molto ai piani superiori
  • 12. Edifici con pareti o nuclei in c.a.Compito dei diversi elementi:- Le pareti portano l’azione sismica Impostazione separata,- Pilastri e travi portano i carichi verticali più semplice Ma, attenzione: Ai piani superiori l’azione sismica è portata dai telai, più che dalle pareti Le fondazioni richiedono uno studio particolare (e costi maggiori)
  • 13. Edifici a struttura intelaiataTravi e pilastri portano sia carichi verticali che azioniorizzontaliEsaminare separatamente:1. La carpenteria per quanto riguarda il modo in cui porta i carichi verticali2. La carpenteria per quanto riguarda il suo comportamento nei confronti di azioni orizzontali
  • 14. Edifici a struttura intelaiataStare attenti a:– Luci di sbalzi, solai e travi molto forti e non uniformi In particolare, sono da evitare campate di trave troppo corte, che provocherebbero concentrazione di sollecitazioni
  • 15. Edifici a struttura intelaiataStare attenti a:– Luci di sbalzi, solai e travi molto forti e non uniformi In particolare, sono da evitare campate di trave troppo corte, che provocherebbero concentrazione di sollecitazioni– Forti disuniformità di carico verticale sui pilastri (carichi maggiori richiedono sezioni maggiori, che provocherebbero concentrazione di sollecitazioni)
  • 16. Edifici a struttura intelaiata Nell’impostazione per azioni orizzontali: – Garantire un irrigidimento uniforme nelle due direzioni, con elementi ben distribuiti in pianta Scala a soletta rampante Pilastri quadrati Travi emergentinelle due direzioni
  • 17. Elementi resistenti alle azioni orizzontaliIn realtà si hanno spesso travi sia emergenti chea spessore e pilastri rettangolariI singoli elementi assorbono un’aliquota dell’azionesismica minore o maggiore in proporzione alla lororigidezza In che modo si può stimare la rigidezza?
  • 18. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• Se le travi sono infinitamente rigide dr V Modello di calcolo
  • 19. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• Se le travi sono infinitamente rigide V Lp3 dr dr = V 12 E Ip 12 E Ip rigidezza = Lp3 Modello La rigidezza è proporzionale al di calcolo momento d’inerzia della sezione
  • 20. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• In realtà le travi sono deformabili dr V k1 k2 Modello di calcolo
  • 21. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• In realtà le travi sono deformabili 12 E It,sup k1 = dr Lt V k1 ma poiché la trave serve da vincolo anche al pilastro di sopra, prendo la metà k2 6 E It,sup 6 E It,inf k1 = k2 = Modello Lt Lt di calcolo E Ip E Ip pongo r1 = r2 = Lp k1 Lp k2
  • 22. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• In realtà le travi sono deformabili V Lp3  r1 + r2 + 4 r1 r2  dr = 1 + 3  V dr 12 E Ip  1 + r1 + r2  k1 V Lp3 ≅ [ 1 + 3 (r1 + r2 )] 12 E Ip k2 Modello Lo spostamento dipende anche di calcolo dalla rigidezza delle travi
  • 23. Rigidezza• Rigidezza di un pilastro = rapporto tra taglio V e spostamento relativo dr• In realtà le travi sono deformabili Spostamento e rigidezze si possono esprimere direttamente con dr V k1 V Lp3  1  E Ip / Lp E Ip / Lp dr ≅ 1 +  +  12 E Ip  2  E It,sup / Lt E I / Lt    t,inf  k2 12 E Ip 1rigidezza = Modello Lp3 1  E Ip / Lp E Ip / Lp  1+  +  di calcolo 2  E It,sup / Lt E I / Lt   t,inf 
  • 24. Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali In genere sono presenti in carpenteria travi sia emergenti che a spessore e pilastri rettangolari La resistenza all’azione trave sismica è affidata emergente ai pilastri allungati nella direzione del sisma pilastro ed accoppiati a travi emergentiElementocon buonarigidezza a Sismatutti i piani
  • 25. Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali In genere sono presenti in carpenteria travi sia emergenti che a spessore e pilastri rettangolari Un pilastro rigido trave accoppiato a spessore ad una trave a spessore fornisce un contributo pilastro basso a tutti i piani, tranne che al primoElemento Elemento concon buona rigidezzarigidezza a solo al primo Sismatutti i piani piano
  • 26. Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali In genere sono presenti in carpenteria travi sia emergenti che a spessore e pilastri rettangolariElemento Elemento con I pilastri con inerziacon buona rigidezza minima danno contributorigidezza a solo al primo Sisma in prima approssimazionetutti i piani piano trascurabile
  • 27. Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali In genere sono presenti in carpenteria travi sia emergenti che a spessore e pilastri rettangolariElemento Elemento con Elemento con Elemento concon buona rigidezza rigidezza rigidezzarigidezza a solo al primo Sisma limitata a trascurabiletutti i piani piano tutti i piani a tutti i piani
  • 28. Individuare gli elementi che resistono alle azioni orizzontali Se tutte le travi sono a spessore, il comportamento dei pilastri è un po’ diverso al primo ordine ai piani superioriBuon Contributo Contributo Contributocontributo minore Sisma ridotto da rilevante “effetto mensola”
  • 29. Carpenteria: da soli carichi verticali ad azioni orizzontali Carpenteria pensata per soli carichi verticali:Bene persisma inquestadirezione Debolissimo per sisma in questa direzione
  • 30. Carpenteria: da soli carichi verticali ad azioni orizzontali Interventi, per azioni orizzontali:Sono stati girati un Sono state aggiunte travicerto numero di pilastri emergenti per renderli efficaci
  • 31. Carpenteria: da soli carichi verticali ad azioni orizzontali Interventi, per azioni orizzontali:Sono state aggiungere anche altre travi, a spessore,che sono però irrilevanti ai fini sismici
  • 32. Esempio
  • 33. Edificio analizzatoTipologia: edificio adibito a civile abitazione, a 5 pianiClasse dell’edificio: classe II (costruzione con normale affollamento, senza contenuti pericolosi e funzioni sociali essenziali)Ubicazione: zona sismica 2 (ag = 0.25 g)Categoria di suolo: categoria C (sabbie e ghiaie mediamente addensate)
  • 34. Edificio analizzatoStruttura portante principale: con struttura intelaiata in cemento armatoSolai: in latero-cemento, gettati in operaScale: a soletta rampante (tipologia “alla Giliberti”)Fondazioni: reticolo di travi rovesceMateriali: calcestruzzo C25/30 (fck = 25 MPa, Rck = 30 MPa) acciaio B450C
  • 35. Edificio analizzato 320 320 320 1960 320 320 300 60Sezione
  • 36. Edificio 3.20 terrazza analizzato torrino scale praticabile Sismicità media 3.20 = zona 2 3.2019.60 5 impalcati 3.20 3.20 Terreno costituito da 3.60 piano interrato sabbie e ghiaie mediamente addensate Sezione
  • 37. Piano tipo
  • 38. Piano tipo 4.30 3.60 Il piano terra è simile, ma senza balconi 2.3016.00 2.70 3.30 1.45 1.7 3.60 2.70 4.00 1.2 8.90 4.00 5.70 4.80 22.80
  • 39. Piano tipo L’edificio è idealmente 4.30 3.60 composto da due blocchi rettangolari 2.3016.00 2.70 3.30 1.45 1.7 3.60 2.70 4.00 1.2 8.90 4.00 5.70 4.80 22.80
  • 40. Piano tipo Non è stato diviso con 4.30 3.60 un giunto, perché la scala sarebbe 2.30 eccentrica16.00 2.70 3.30 1.45 1.7 3.60 2.70 4.00 1.2 8.90 4.00 5.70 4.80 22.80
  • 41. Carpenteria del piano tipo
  • 42. Esame della carpenteriaper quanto riguarda i carichi verticali L’orditura del solaio è abbastanza scontata
  • 43. Esame della carpenteriaper quanto riguarda i carichi verticali Sono presenti alcune travi per portare gli sbalzi laterali
  • 44. Esame della carpenteria per quanto riguarda le azioni orizzontali Il pilastri sono stati3 orientati in modo da ottenere una0 configurazione bilanciata3 Il lato CM destro è meno2 rigido?5 3 3 3 2 0 0 3
  • 45. Controllo qualitativo delle dimensioni• Solaio: spessore 22 cm • luce massima circa 5.00 m • struttura con numerose travi emergenti • non ci sono travi a spessore lunghe e molto caricate lo spessore va bene• Se tutte le travi fossero a spessore • portare lo spessore almeno a 28 cm
  • 46. Controllo qualitativo delle dimensioni• Pilastri: tutti 30x70 (a tutti i piani) • che sforzo normale portano?
  • 47. Pilastro interno, portaNell’esempio 8 m di trave 21 m2 di solaio Carico al piano: 150 kN Sforzo normale al piede, incluso peso proprio: 830 kN
  • 48. Pilastro laterale con sbalzoNell’esempio pilastro d’angolo con sbalzi Più o meno lo stesso Sforzo normale al piede, incluso peso proprio: 830 kN
  • 49. Pilastro interno inNell’esempio corrispondenza della scala Di più, a causa del torrino Sforzo normale al piede, incluso peso proprio: 1050 kN
  • 50. Pilastro laterale privo diNell’esempio sbalzo o d’angolo con uno sbalzo Carico al piano minore Sforzo normale al piede, incluso peso proprio: 600 kN
  • 51. Pilastro d’angoloNell’esempio privo di sbalzo Carico al piano ancora minore Sforzo normale al piede, incluso peso proprio: 380 kN
  • 52. Pilastri Tipo di pilastro NEd (SLU con F) NEd / Ac Pilastri 830 - 1050 kN 4.0 - 5-0 MPa più caricati (20) Pilastri perimetrali 600 kN 2.9 MPa senza sbalzo (5) Pilastri d’angolo senza 380 kN 1.8 MPa sbalzo (2)La tensione media vale, al massimo, circa 0.35 fcd
  • 53. Controllo qualitativo delle dimensioni• Pilastri: tutti 30x70 (a tutti i piani) • sforzo normale al piede che và da 380 kN a 1050 kN • tensione media pari al massimo a circa 0.35 fcd va bene ?
  • 54. Possibili criteri per le dimensioni dei pilastri Il massimo M momento 600 kNm Sezione flettente può 2 400 15 cm 30×70 essere portato 200 quando: 0 N 0 ≅ 0.5 α f fcdcd-1000 0 1000 2000 3000 4000 kN N Ac -200 -400 Non dimenticare che Nsolo q ≅ 1.5 Nq+sisma -600
  • 55. Possibili criteri per le dimensioni dei pilastri È opportuno M che nella 600 kNm Sezione sezione sia: 2 15 cm 400 30×70 N ≤ 0.3 ÷ 0.4 fcd 200 0 Ac 0-1000 0 1000 2000 3000 4000 kN N -200 -400 -600
  • 56. Possibili criteri per le dimensioni dei pilastriConsigli:1. Dimensionare la sezione del primo ordine in modo che la tensione media N/Ac non superi: in presenza di sisma 0.3-0.4 fcd se si prevedono momenti flettenti non troppo elevati (zona 2, suolo B C E, q non troppo basso) meno di 0.3 fcd se si prevedono momenti flettenti più elevati
  • 57. Possibili criteri per le dimensioni dei pilastriConsigli:2. Usare per i diversi pilastri del primo ordine un numero basso di tipi di sezione (max 2 o 3) ed evitare eccessive differenze di momento d’inerzia Quindi cercare di mantenere – più o meno - la stessa altezza delle sezioni e variare la base
  • 58. Possibili criteri per le dimensioni dei pilastriConsigli:3. Ridurre gradualmente la sezione andando verso l’alto Limitare le variazioni di sezione, che sono sempre possibile causa di errori costruttivi Evitare forti riduzioni di tutti i pilastri ad uno stesso piano Mantenere una dimensione adeguata, non troppo piccola, anche ai piani superiori
  • 59. Controllo qualitativo delle dimensioni• Pilastri: tutti 30x70 (a tutti i piani) • sforzo normale al piede che và da 380 kN a 1050 kN • tensione media pari al massimo a circa 0.35 fcd • è usata un’unica sezione va bene
  • 60. Controllo qualitativo delle dimensioni• Travi emergenti: 30x60 ai quattro impalcati inferiori 30x50 al quinto impalcato • le travi sono poco più piccole dei pilastri • variazione minima tra i diversi piani la sezione andrebbe controllata ma a occhio sembra poter andare bene
  • 61. Pianta delle fondazioni 120 150
  • 62. Giudizio qualitativo• La struttura sembra sostanzialmente regolare • luci modeste e non molto diverse tra loro • pianta e carpenteria sostanzialmente uguali a tutti i piani • sezioni accettabili • rigidezza uniforme nelle due direzioni • pilastri perimetrali che danno una buona rigidezza torsionale • forse è debole il lato destro
  • 63. Giudizio qualitativo ... segue• La fondazione appare adeguata • buona rigidezza • buon collegamento tra i pilastri• L’impalcato è compatto (anche togliendo scala e ascensore)

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