ESEMPIO DI PROGETTAZIONE DI UN EDIFICIO …

1 Ordinanza del Presidente del Consiglio Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri ndei Ministri n 3274 del 20 marzo 2003 3274 del 20 marzo 2003 Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazPrimi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del ione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismicain zona sismica Giuseppe SANTARSIEROD ottore di Ricerca in Ingegneria Strutturale, DiSGG - Universit della DI PROGETTAZIONE DI UN ESEMPIO DI PROGETTAZIONE DI UN EDIFICIO INTELAIATO IN IN EDIFICIO INTELAIATO IN IN CLASSE DI DUTTILITACLASSE DI DUTTILITA BB Tratto dalla Collana di Manuali per la PROGETTAZIONE secondo le Tratto dalla Collana di Manuali per la PROGETTAZIONE secondo le Norme Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica di cui alltecniche per le costruzioni in zona sismica di cui all Ordinanza 3274/03 Ordinanza 3274/03 Volume 2 Volume 2 Edifici con struttura in cemento armato in zona sismicaEdifici con struttura in cemento armato in zona sismica PROGETTAZIONE di un EDIFICIO in a 4 piani Zona sismica 1 Conoscenza del Comune in cui ubicato l EDIFICIO da progettare per risalire alla categoria di appartenenza (Ord.)

2 Criteri per l individuazione delle zone sismiche individuazione, formazione e aggiornamento degli elenchi nelle medesime zone) Suolo di classe C Classe di duttilit BASSA (CD B )Indicativo ISTAT Denominazione Regione Categoria decreti 1984 Categoria Proposta 1998 Zona ai sensi dell ordinanza 3274 .. 17076062 PIGNOLA BASILICATA II I I 17076063 POTENZA BASILICATA II I I 17076064 RAPOLLABASILICATAI IISuolo caratterizzato da velocit media di propagazione entro 30m di profondit delle onde di taglio VS30compresi tra 180 e 360 m/s (depositi di sabbie e ghiaie mediamente addensate o argille di media consistenza, ovvero resistenza penetrometrica 15<NSPT<50, o con coesione drenata 70<CU<250 kPANORME DI 9 gennaio 1996: Norme per il calcolo , l esecuzione ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche Nel 16 gennaio 96.

3 Norme tecniche relative ai Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi Ordinanza del N3274/2003: Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e normative tecniche per le costruzioni in zona sismica .PROGETTO ARCHITETTONICO Criteri di Regolarit Distribuzione pilastri ~ 50% con asse forte in direzione X~ 50% con asse forte in direzione YIn modo da centrifugare al massimo le rigidezze perimetrali ed avere rigidezze globali confrontabili nelle due direzioni in piantaXYPROGETTO ARCHITETTONICO possibile in questo caso (Bassa Duttilit ) disporre travi a spessore che sono penalizzanti dal punto di vista sia della duttilit , sia della possibilit di punzonamento A parit di momenti flettenti agenti le travi a spessore risultano quasi sempre fortemente armate e questo ne limita la capacit duttile (rotazione plastiche minori)

4 Carpenteria I e II impalcatoVISTA 3D DEL TELAIO Struttura simmetrica in pianta rispetto ad Y Asimmetrica rispetto ad X 4 piani Vano scala 24 pilastri 4 telai dir. X 6 telai dir. YCaratteristiche dei materiali (Punto )MATERIALI e RESISTENZE DI calcolo Calcestruzzo Rck=25 N/mm2 Acciaio in barre FeB44kResistenza di calcolo CLSM odulo elastico CLSR esistenza di calcolo ACCIAIOR esistenze di calcolo ( 9 gennaio 1996)AZIONE SISMICA - SPETTRO ELASTICOA ccelerazione orizzontale massimaTerreno di fondazione550510. )/( +=ConConTale valore di agcostituisce l accelerazione su suolo rigido che, nella zona considerata, ha periodo di ritorno 475 anni oppure probabilit del 10% di essere superata in 50 anni. =5%AZIONE SISMICA - SPETTRO ELASTICOS pettro di risposta elasticoTTBBTTCCTTDDAZIONE SISMICA - SPETTRO DI PROGETTO (SLU)Punto Tipologie strutturali strutture a telaio, strutture a pareti, strutture miste telaio-pareti, strutture a nucleo,q = qoKDKRqo= u/ 1 u/ 1= a pi piani e pi campatePunto B => KD= non regolare in elevazione => KR= = x x caso CD A si aveva q= ,0000,2000,4000,6000,8001,0001,200012345 6T(sec)Sa(g)Spettro elastico SLUS pettro di progetto CD-B q= di progetto CD-A q= TRA LO SPETTRO ELASTICO E LO SPETTRO DI PROGETTO (SLU)

5 Zona sismica 1 Suolo di classe C Classe di duttilit Non regolarit in elevazione q= PRATICHE TRA LA PROGETTAZIONE IN CD A ED IN CD B CD A Azioni sismiche pi basse poich il coefficiente di struttura q pi elevatoCD B Azioni sismiche pi elevate poich il coefficiente di struttura q pi bassoIn CD A solo l armatura longitudinale nelle travi beneficia della riduzione di azioni: il taglio delle travi, i momenti ed i tagli dei pilastri vengono maggiorati per soddisfare la gerarchia delle resistenzeIn CD B sebbene le azioni sismiche siano maggiori i costi di costruzioni risultano certamente inferiori con notevoli risparmi di acciaio non dovendo soddisfare la gerarchia delle resistenze1. Flessione travi analisi globale2. Taglio travi gerarchia flessione travi3. Flessione pilastri gerarchia flessione travi4.

6 Taglio pilastri gerarchia flessione pilastriDIFFERENZE PRATICHE TRA LA PROGETTAZIONE IN CD A ED IN CD B Duttilit di sezione a parit di momento ultimo(circa 160 KNm)h = 22cmb=115cmAf=8 22A f=4 16b=40cmh = 60cmAf=4 16A f=2 12 Trave 40x60 Duttilit di sezione =4= u1// y1 Trave 115x22 Duttilit di sezione = = u2// y202040608010012014016018002468101214 (x1000)M(kNm)Trave 40x60 Trave 115x22 y1 u1 y2 u2 Assenza delle travi a spessore nelle strutture in CD A LA PROGETTAZIONE IN CD A E CONCETTUALMENTE MIGLIORE POICH PERMETTE UN COMPORTAMENTO MAGGIORMENTE DISSIPATIVO IN CONDIZIONI SISMICHE MA NON SERVEAD OTTIMIZZARE I COSTI DI COSTRUZIONEDIFFERENZE PRATICHE TRA LA PROGETTAZIONE IN CD A ED IN CD B AZIONE SISMICA - SPETTRO DI PROGETTO (SLD)Lo Spettro di progetto agli SLD si ottiene dallo spettro elastico abbattuto secondo un coefficiente ad eventi sismici con probabilit di occorrenza pi elevata rispetto all azione di progetto: 50% in 50 di ritorno Tr = 475 anni ==> Tr =95 anniSostituire con confronto Sostituire con confronto con spettro elasticocon spettro elastico0,0000,2000,4000,6000,8001,0001, 20000,511,522,533,54T(sec)Sa(g)Spettro elastico / (SLD)Spettro elastico (SLU)Lo spettro allo SLD lo stesso che si aveva nel caso CD A poich il coefficiente qnon entra in giocoAZIONE SISMICA - SPETTRO DI PROGETTO (SLD)Lo Spettro di progetto agli SLD si ottiene dallo spettro elastico abbattuto secondo un coefficiente ad eventi sismici con probabilit di occorrenza pi elevata rispetto all azione di progetto.

7 50% in 50 di ritorno Tr = 475 anni ==> Tr =72 () == + ++=niiikikqkpkgdQQPGF201 Gkil valore caratteristico delle azioni permanenti;Pkil valore caratteristico delle azioni di precompressione;Q1k il valore caratteristico dell'azione variabile di base di ogni combinazione;Qkivalori caratteristici delle azioni variabili tra loro indipendenti; 0icoefficiente di combinazione allo stato limite ultimo da determinarsi sulla base di considerazioni DI CARIRCO kqkgdQGF += ;==qg Solo carichi verticaliCombinazioni sismichekkIdQGEFj ++= EI Azione sismica di progetto; Ifattore di importanza della struttura (=1 per strutture ordinarie)Circ. n. 156 Istruzioni per l applicazione delle Norme relative ai criteri generali per la verifica e Sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi di cui al SLU: J= 2 = (abitazioni e uffici); 2= (scale)Per SLD: J= 2 = (abitazioni e uffici); 2= (scale)PREDIMENSIONAMENTO Sulla base di una valutazione di massima delle sollecitazioni si assegnano le dimensioni agli elementi strutturali.

8 Si procede allo stesso modo per i pilastri e le travi emergenti Rispetto alle tradizionali modalit di predimensionamento dei telai in cemento armato, i pilastri devono essere sovradimensionati e le travi non devono risultare eccessivamente rigide: rispetto della verifica a deformabilit per lo SLD Si effettua per ciascun pilastro una rastremazione della sezionetrasversale di 10 cm per piano Anche per le travi si consiglia di effettuare la rastremazione l dove viene effettuata per i pilastri per tener conto delle minori sollecitazioni sismiche nei livelli considerando una tensione di lavoro di circa ==> 40 x 75per il primo livello Pilastri vano scale 40x40(Diminuire l effetto controvento delle scale) Rastremazione di 10 cm tra il II ed il III piano (40x65)PILASTRITRAVI EMERGENTI 40 x 60 per il I livello Rastremazione 10 cm II,III, e al IV livello 40x5040 x 5040 x 5040 x 5040 x 60 Travi40 x 6540 x 6540 x 7540 x 75 Pilastriliv.

9 4liv. 3liv. 2liv. 1 TRAVI A SPESSORE115x22 per I e II livello105x22per III e IV livelloRispetto dei limiti geometrici riportati al punto larghezza della trave non deve eccedere quella del pilastro aumentata da ciascun lato di met dell altezza del pilastro (Btrave Bcolonna+Hcolonna)HpilBtraveHpil/2 Hpil/2La larghezza massima delle travi espressa dall Ordinanza 3274 considera equivalenti le situazioni 1) e 2) HpilBtraveHpil/2 Hpil/21)2)Secondo l EC8 la larghezza massima della trave :Btrave min {Bcolonna+Htrave; 2 Bcolonna}1) min {75 + 22; 160} = 97 cm2) min {40 + 22; 80} = 62 cmSi tende a garantire maggiormente l effetto benefico dello sforzo normale nei pilastri sull aderenza delle barre di armatura della trave ed a migliorare il trasferimento degli sforziINOLTRE.

10 L'armatura superiore per il momento negativo alle estremit delle travi deve essere contenuta per almeno il 75% entro la larghezza dell'anima e comunque entro una fascia di soletta pari rispettivamente alla larghezza del pilastro, od alla larghezza del pilastro aumentata di 2 volte lo spessore della soletta da ciascun lato del pilastro, a seconda che nel nodo manchi o sia presente una trave +40/2+40/2=40+75/2+75/2=115cm I e II livelloBtrave=65+40/2+40/2=40+65/2+65/2= 105cm III e IV livelloANALISI DEI CARICHI - Solai di calpestio (idem come per CD A )L altezza del solaio viene valutata nel rispetto del 9 gennaio 1996H solaio > 1/25 Lmax Lmax= Hsolaio= cm ~22cm con soletta in cls di almeno 4 cmAnalisi dei carichiOrdituraCarichi accidentali Q= 16 gennaio 96 BalconiCarichi accidentali Q= kN/m2 ScaleTompagnatureCarichi accidentali Q= kN/m2 Carichi accidentali Q= kN/m2 ANALISI DEI CARICHITRAVI EMERGENTIF ascia piena solaioAliquota solaioPILASTRITRAVI A SPESSORECALCOLO DEI PESI SISMICI (SLU)Par.