Considerazioni prestazionali per le strutture miste acciaio‐calcestruzzo

Timothy J. Sullivan BE(Hons) MSc PhD MICE CEng

Università degli Studi di Pavia& EUCENTRE

EUCENTRE Università degli Studi di Pavia

Considerazioni prestazionali in zone sismiche

J o e ’s

B e e r !B e e r !F o o d !F o o d !

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L a te r a l D e fo r m a t io n

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(figure from fib report 7-2)

L’Aquila

Emilia

Elementi non-strutturali

Importanti caratteristiche per la risposta sismica?

• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)

&/OPPURE

• Resistenza Laterale(per sostenere le accelerazioni trasmessedalla struttura)

SistemaLaterale

ElementiNon-strutturali

• Deformabilità(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)

• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)

• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)

• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)

SistemaGravitazionale

• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)

• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)

Argomenti di discussione per sistemi misti

1. Opzioni per il sistema laterale

2. Soluzioni di solaio

3. Il sistema gravitazionale

4. Possibilità per la ristrutturazione

1. Sistemi laterali composti acciaio-calestruzzo?

Telai composti “classici”

Pareti in C.A.

Sistemi Misti + altri

Sistema composto per resistere carichi  gravitazionali

Pareti in C.A. per resistere carichi orizzontali

1. Caratteristiche di sistemi a pareti (+ sistema grav. composto acciaio-calcestruzzo)

Sistema Laterale – pareti in C.A.• Deformabilità

(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)

• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)

• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)

• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)

Torry Eurosky, Roma 

2. Il ruolo di un solaioIl solaio di una struttura potrebbe avere i seguenti 3 ruoli:- Resistere carichi di gravità- Formare una connessione orizzontale fra elementi verticali (diaframma), trasmettendo forze orizzontali.- Isolare una zona di una struttura da un’altra (da fuoco, rumore, diverse temperature).

Ruolo del solaio in zone sismiche

Accelerazione x masse = forzeforze agenti sul tutto

il solaioil solaio è fondamentale

per trasferire le forzedelle masse alle pareti

Solai insufficienti: Christchurch 2011

Il solaio composto

Buona possibilità per la:

- Connettività

-Leggerezza

-Rigidezza

-Isolamento termico/acustico

-Velocità di costruzione

Importanti Caratteristiche:• Deformabilità

(per sostenere le deformazionidella struttura)

• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)

3. Il sistema gravitazionale?

Terremoto del 4 Sett. 2010 M7.1 Darfield (NZ)

Danno alle colonnegravitazionalideformabilità

insufficiente

Photos courtesy of Stefano Pampanin

Crollo di un edificio dovuto ad insufficientedeformabilità del sistema gravitazionale

NORTHRIDGE, 1994

3. Il sistema gravitazionale composto?

Nodo tipico con pilastro gettato in opera

3. Il sistema gravitazionale composto?

Risultati di modellazione numerica

Osservare:

Deformabilità(2% drift interpiano illustrato qua)

Comportamento non-lineare

3. Il sistema gravitazionale composto?

4. Possibilità per la ristrutturazione?ISOLAMENTO E PARZIALE RICOSTRUZIONE DEGLI IMMOBILI SEDE DEL TRIBUNALE DELL’AQUILA DANNEGGIATI A SEGUITO DEL SISMA DEL 6 APRILE 2009

4. Possibilità per la ristrutturazione?

Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.

4. Possibilità per la ristrutturazione?INSERIMENTO DI ISOLATORI NELLE COLONNE ESISTENTI 

Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.

VERSATILITA’ E PERSONALIZZAZIONE DEGLI ELEMENTI DEL NPS® SYSTEMIN FUNZIONE DELLE ESIGENZE E

CARATTESTICHE PROGETTUALI RICHIESTE

PER TAVOLE RELATIVE AL VANO 4ASCENSORI (CARPENTERIE EDARMATURE) VEDERE TAVOLE S4a e S4b

+7.55

+7.55

+7.55

+7.55

+7.55

+7.55

+7.55

+7.55

Pil. 30Pil. 29

Pil. 36Pil. 44

Pil.94

Pil.84

Pil.74

Pil.64

Pil.54

Pil.98Pil.96

Pil.95

Pil. 25

Pil. 34Pil. 33Pil. 32Pil. 31Pil. 28Pil. 27Pil. 26Pil. 25

Pil.86

Pil.76

Pil.66

Pil.56

Pil. 46

Pil.24Pil.23Pil.22Pil.21Pil.20Pil.19Pil.18Pil.17Pil.16

Pil.85

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Pil.55

Pil.45

Pil.15

Pil.5Pil.4 Pil.14Pil.13Pil.12Pil.11Pil.10Pil.9Pil.8Pil.7Pil.6Pil.3Pil.2Pil.1

Pil.97

Pil. 93

Pil. 83

Pil. 73

Pil. 63

Pil. 53

PARTICOLARE P1

Pil. 43Pil. 42Pil. 41Pil. 40Pil. 39Pil. 38Pil. 37

PARTICOLARE P1

PARTICOLARE P1

PARTICOLARE P1

Lo schema strutturale adottato per orditure portanti orizzontali realizzate con travi NPS® BASIC, permette:1.di ridurre le luci dei solai a lastra in modo da realizzare un sistema completamente autoportante in fase di montaggio e getto del conglomerato di completamento;2.l’effettivo comportamento rigido degli impalcati, in quanto gli elementi diagonali fungono da controventi di piano;3.la diretta trasmissione dei carichi alle strutture portanti verticali, sgravando i solai sottostanti dal carico della puntellazione provvisionale in fase di getto;4.ridurre i costi e i tempi per la realizzazione degli impalcati;

RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO

SOLAIO TIPO PREDALLES E TRAVI RIBASSATE REP

AREA DI INTERVENTO PARI A CIRCA 1850 mq

RICOSTRUZIONE DEL SOLAIO A LIVELLO +7.55 m

Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.

RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO

Conclusioni1. La progettazione sismica dovrebbe considerare tutti

gli elementi in un edificio: sistemi laterali, verticalied elementi non-strutturali

2. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo possono offrirebuone soluzioni in zone sismiche, particolarmenteper quanto riguarda solai rigidi e leggeri, e sistemitrave-colonna resistenti e deformabili.

3. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo potrebberooffrire anche delle soluzioni valide per la ristrutturazione dell’esistente.

Grazie per l’attenzione