Strutture in c.a. Piano 2010 e Axis VM

Le Norme Tecniche per le Costruzioni

14-5-09 1

Il Problema Sismico

14-5-09 2

Il movimento delle placche tettoniche genera energia elastica

L’azione sismica

14-5-09 3

L’azione sismica

Comportamento reale

14-5-09 4

SismicaStatica

L’azione sismica

14-5-09 5

Carichi sismiciCarichi statici

L’azione sismica

14-5-09 6

SollecitazioniCarichi sismici

L’azione sismica

Stato limite ultimoStato Limite di esercizio

Ipotesi di base del calcolo sismico

slvsld slc

Ipotesi di base del calcolo sismico

Stati Limite di Esercizio (SLO SLD): sisma di bassa intensitàcomport. non dissipativo

Stati limite Ultimi (SLV SLC): sisma di alta intensitàcomport. dissipativo

Effetto sismico

14-5-09 9

Effetto sismicoEvento sismico di bassa intensità: nessun danno (la strutture rimane in campo elastico � non dissipativo)

Evento sismico di alta intensità: salvaguardia della vita (comportamento duttile� dissipativo)

14-5-09 10

DM 96:linearità

NTC 08 – EC:non linearità

L’azione sismica

Tipologie di analisi e zone

Metodi di analisi

Le verifiche richieste secondo NTC Zone 1-2-3

Tipologie di analisi

Resistenza

Analisi non lineare

• dinamica

• statica

Analisi lineare

• dinamica modale

• statica

Isolamento

Smorzamento

14-5-09 20

L’isolamento sismico

Rispetto ad un sistema assoluto la terra si muove e la struttura resta ferma

Gli SLE per l’analisi sismica

7.3.7.2. Stato limite di danno (SLD - SLO)

d1 d2 d3

di /hi < 0,005

Elenco verifiche

Rif.Norma

A B C D E F G H I L

Tipo di analisiStatica(*) Dinamica Statica(*) Dinamica Statica Statica Statica(**) Dinamica Statica(**) Dinamica

Modelli Axis VM per calcolo resistenza

elementi in elevazione

SLV (q var.) q=1Cerniere

SLV SLDCerniere

SLVSLD

CerniereTA SLU TA TA SLV SLV

Modelli Axis VM per calcolo resistenza

elementi di fondazioneFondaz Fondaz Fondaz Fondaz - - - - - -

Definizione azione sismica per verifica resistenza SLV q var. SLV q var.

SLV q var.SLD q=1,5

1% forze

verticali

1% forze verticali

Spettro DM 96 S=5

Spettro costSd = 0,07g

Sisma verticale §7.2.1

Opzionale Opzionale Opzionale Opzionale NO NO Opzionale Opzionale NO NO

Controllo effetti II ordine §7.3.1

SI SI SI SI NO NO NO NO NO NO

Classe duttilitàCDA – CDB

CDA –CDB

CDA – CDB - - - - CD B CD B

Gerarchia delle ResistenzeSI SI SI SI NO NO NO NO NO NO

Limitazioni geometria e % armatura secondo NTC

§7.2.1 SI SI SI SI NO NO NO NO SI SI

Modelli Axis VM per calcolo spostamenti SLE

SLD SLD

SLO confronto con drift = 2/3

limiti per SLD

SLO confronto con drift = 2/3 limiti per SLD

=MODELLO TAdrift = 0,002h

Le verifiche richieste

Rif.Norma

A B C D E F G H I L

Tipo di analisi Statica(*) Dinamica Statica(*) Dinamica Statica Statica Statica(**) Dinamica Statica(**) Dinamica

Definizione azione sismica per verifica drift di piano - SLE

Spettro NTCq = 1

Spettro DM 96 S=5

Vedi C 6.3

Spettro DM 96 S=5

Vedi C 6.3

Analisi separata delle fondazioni (per gerarchia delle resistenze)

§7.2.1

Assenza di martellamento tra strutture contigue

§7.2.2 SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI

Resistenza delle strutture

§7.3.6.1

Duttilità delle strutture §7.3.6.2

Assenza di collasso fragile ed espulsione di

elementi non strutturali

§7.3.6.3

Resistenza dei sostegni e collegamenti degli

impianti

§7.3.6.3

Le verifiche richieste

Tab C7.1.I - Verifiche di sicurezza in funzione della Classe d’uso

Elementi Strutturali Principali – Verifiche di resistenza

Descrizione della prestazione Norme I II III IV

SLV1. Resistenza delle strutture: Rd >= Ed con applicazione dello spettro di progetto

§ 7.3.6.1

SLD4. Resistenza degli elementi strutturali: la resistenza si considera per condizioni eccezionali, quindi con γc e γs = 1. L’analisi deve essere contemporanea alla 1.

§ 7.3.7.1

SLO5. Contenimento del danno degli elementi non strutturali Controllo del drift di piano

§ 7.3.7.2

6. Contenimento del danno degli elementi non strutturali. Controllo del drift di piano

§ 7.3.7.2

Schema di calcolo

14-5-09 28

1 0 - G E O M E T R IA

V A R IA T A ?

1 - IM P O S T A Z IO N E G E N E R A L E D E L L A S T R U T T U R A

2 - M O D E L L O D I C A L C O L O E L E M E N T I F IN IT I

3 – C A R IC H I

V E R T IC A L I

4 – A N A L IS I

M O D A L E

6 – C A R IC H I S IS M IC I

7 - C A L C O L O S O L L E C IT A Z IO N I/S P O S T A M E N T I

5 – P A R A M E T R I

S IS M IC I

9 – V E R IF IC A S T A T O

L IM IT E D I D A N N O

8 – C A L C O L O T R A V I

9 – C A L C O L O

P IL A S T R I E S E T T I

1 0 – V E R IF IC A N O D I

1 3 - M O D E L L O F O N D A Z IO N I

1 4 - C A L C O L O F O N D A Z IO N I

G E R A R C H IA D E L L E R E S IS T E N Z E

S C H E M A G E N E R A L E E D IF IC I T IP O A , B , C , D

14-5-09 29

1 0 - G E O M E T R IA

V A R IA TA ?

C A L C O L O S IS M IC O N T C 0 8 / D M 9 6 E D IF IC I T IP O G , H , I , L

1 - IM P O S TA Z IO N E G E N E R A L E D E L L A S T R U T T U R A

2 - M O D E L L O D I C A L C O L O E L E M E N T I F IN IT I

3 – C A R IC H I

V E R T IC A L I

4 – A N A L IS I

M O D A L E

6 – C A R IC H I S IS M IC I

7 - C A L C O L O S O L L E C IT A Z IO N I - S P O S TA M E N T I

5 – P A R A M E T R I

S IS M IC I

8 – C A L C O L O T R A V I,

P IL A S T R I, S E T T I, N O D I

9 – V E R IF IC A S T A T O

L IM IT E D I D A N N O

1 1 - F IN E

14-5-09 30

10 - GEOMETRIA

VARIATA?

1- IMPOSTAZIONE GENERALE DELLA STRUTTURA

2- MODELLO DI CALCOLO ELEMENTI FINITI

3 – CARICHI

VERTICALI

4 – ANALISI

MODALE

6 – CARICHI SISMICI

7- CALCOLO SOLLECITAZIONI/SPOSTAMENTI

5 – PARAMETRI

SISMICI

9 – VERIFICA STATO

LIMITE DI DANNO

8 – CALCOLO TRAVI

9 – CALCOLO

PILASTRI E SETTI

10 – VERIFICA NODI

13- MODELLO FONDAZIONI

14- CALCOLO FONDAZIONI

GERARCHIA DELLE RESISTENZE

SCHEMA GENERALE EDIFICI TIPO A, B, C, D

14-5-09 31

PresentazionePiano 2010

L’azione sismica

Duttilità e fattore di struttura “q”

14-5-09 33

La logica della duttilità

14-5-09 34

La logica della duttilità

Comportamento Duttile(molla)

Comportamento Fragile(vetro)

Duttilità = du/de de du

Comportamento dei materiali

Azione ciclica in fase elasto-plastica: l’energia è dissipata per isteresi

Azione ciclica in fase elastica: scambio tra energia elastica e cinetica in fase elastica, l’energia non è dissipata

7.2.1 Criteri Generali di Progettazione

Cerniere plastiche (Terremoto Irpinia)

7.3.1 Analisi dinamica lineare

Comportamento elastoplastico: fattore “q”

Classi di duttilità Bassa (CDB) e Alta (CDA)

Struttura elastica q=1

CDB q= 3-4

CDA q= 5-6

Duttilità = du/de Carico sismico CDA < carico sismico CDB

de de du

… ma la duttilità costa! CDA � maggior cura in fase esecutiva rispetto a CDB

3.2.3.2.2 Spettro elastico in verticale

3.2 Azione sismica

L’azione sismica

2.4 Vita nominale e Classi d’uso per il calcolo di ag

2.4 Vita nominale, classi d’uso e periodo di riferimento

2.4.1 Vita nominale

≥ 100Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica

Tipo 3

≥ 50Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale

Tipo 2

<= 10Opere provvisorie – Opere provvisionali -Strutture in fase costruttiva

Tipo 1

Vita Nominale VN

(in anni)

Tab 2.4.I Tipi di costruzione

Numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata (da precisare nel progetto).

La “Vita nominale” è presa in conto per:• Determinare l’intensità sismica – 2.4.3;• La durabilità delle strutture vedi: C4.1.6.1.3 Copriferro e interferro;Vedi C 2.4.1• Nel dimensionare le strutture ed i particolari costruttivi;• Nella scelta dei materiali e delle eventuali applicazioni e delle misure protettive per garantire il mantenimento della resistenza e della funzionalità.

2.4.1 Vita nominale

Classe I: Presenza occasionale di persone, ed. agricoli.

Classe II: Costruzioni con normali affollamenti, Industrie non pericolose, Ponti, Opere infrastrutturali.

Classe III: Costruzioni con affollamenti significativi, Industrie con attività pericolose, Reti viarie extraurbane.

Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, Protezione civile, Industrie particolarmente pericolose per l’ambiente.

Suddivisione delle strutture in caso di azioni sismiche (sostituisce il coefficiente di importanza).

2.4.1 Vita nominale

Le azioni sismiche vengono valutate in relazione al periodo di riferimento VR:

VR = VN××××CU (2.4.1).

VN = 10, 50, 100 anni

2.4.3 Periodo di riferimento per l’azione sismica

Tab. 2.4.II – Valori del coefficiente d’uso CUCLASSE D’USO I II III IVCOEFFICIENTE CU 0,7 1,0 1,5 2,0

Tipo 1 VR 35 35 35 35Tipo 2 VR 35 50 75 100Tipo 3 VR 70 100 150 200

3.2 Azione sismica

3.1.1 GeneralitàVedi sito www.stadata.com

3.2 Azione sismica

Il fattore di struttura

7.4.3 Tipologie strutturali e fattori di struttura

Rigidezza torsionaler/ls > 0,8?

DEFORMABILETORSIONALMENTE

q0 A=3,0 q 0 B=2,0NO

Distribuzioneforze orizzontali

(telai > 65%)?

PARETI OEQUIVALENTI A

PARETI

TELAIO OEQUIVALENTI A

TELAIONO SI

n. pianin. campate

1 PIANOq0 A=4,95 q 0 B=3,3

N PIANI1 CAMPATA

q0 A=5,4 q 0 B=3,6

N PIANIN CAMPATE

q0 A=5,85 q 0 B=3,9

MISTE TELAIOPARETI

PARETI ACCOPPIATEO EQUIVALENTIq0 A=5,4 q 0 B=3,6

Paretiaccoppiate?NO SI

PENDOLO INVERSOq0 A=2,0 q 0 B=1,5

2 solepareti?

q0 A=4,0q0 B=3,0

q0 A=4,4q0 B=3,0

Pendoloinverso?

14-5-09 49

14-5-09 50

Gerarchia delle resistenze

14-5-09 51

Rottura duttile (elemento duttile protegge l’elemento fragile perché la forza non può più crescere)

Rottura fragile (elemento fragile condiziona la rottura; l’elemento duttile non entra in gioco)

Travi deboli,Pilastri forti� Comportamento

duttile diffuso

Travi forti,Pilastri deboli� Comportamento fragile

7.2.1 Criteri generali di progettazione

Comportamento strutturale non dissipativo �� SLEComportamento strutturale dissipativo �� SLV, SLC• Classe di duttilità alta (“CD A”)• Classe di duttilità bassa (“CD B”)• Attenzione alle zone DISSIPATIVE (zone CRITICHE)

PER LE STRUTTURE IN C.A. E’ OBBLIGATORIA la gerarchia delle resistenze (EC8 prevede calcoli senza gerarchia della resistenza!)Sovraresistenza per alcuni elementi: CD A = 1,3 - CD B = 1,1 Per collegamenti temporanei = 1,5

Rottura per flessione

Duttilità per modalità di rottura elementi in c.a.

Rottura per taglio

Azioni SLV

Inviluppo soll.

Travi Verifica SLV

Calc. Momento Resistente

Calc. Taglio1. Trave appog.

2. M/rl

Calc. Momento Pilastri Calc. Pilastri

Verifica Taglio

Calcolo Taglio pilastri

Calcolo Nodi

Fondazioni

7.4. Dimensionamento e verifica degli el. StrutturaliClasse d’uso I e II

7.4. Dimensionamento e verifica degli el. StrutturaliClasse d’uso III e IV

Azioni SLV Azioni SLD

Inviluppo soll.

Travi Verifica SLV

Travi Verifica SLD

2. M/rl

Verifica Taglio

Calcolo Nodi

Fondazioni

14-5-09 60

1= Af trave

2= Staffe trave

3= Af pilastri

4 = staffe pil.

5 = staffe nodi

14-5-09 61

MR1 MR2

T = (MR1 + MR2 )/L*γRd+ q * l/2

1° Calcolo Af trave � Momenti resistenti per Af reale

2° Taglio: sismico (momento resistente trave * γRd) + carichi verticali (cerniere appoggi per le travi)

Af trave

Azioni SLV

Inviluppo soll.

Travi Verifica SLV

2. M/rl

Verifica Taglio

Calcolo Nodi

Fondazioni

14-5-09 63

1= Af trave3= Af pilastri

1° Calcolo Af trave � Momenti resistenti

2° Momenti pilastri: momenti resistenti trave * γRd) + N da modello di calcolo

MRsMRd

Af trave

14-5-09 64

VEd = (MR1 + MR2 )/L*γRd

14-5-09 65

Momento resistente

l 1 �� aderenza minima

l 2 �� aderenza massima

Cap. 11…In sede di progettazione si può assumere come resistenza media a trazione semplice (assiale) del calcestruzzo il valore fctm = 0,3 fck

I valori caratteristici corrispondenti ai frattili 5% e 95% sono assunti, rispettivamente, pari a 0,7 fctm, ed 1,3 fctm.

Cap. 4…La resistenza tangenziale di aderenza di calcolo fbd vale: fbd = fbk / γC (4.1.7) dove γC è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo, pari a 1,5; fbk è la resistenza tangenziale caratteristica di aderenza data da fbk = 2,25 ⋅⋅⋅⋅η⋅⋅⋅⋅ fctk (4.1.8)

14-5-09 67

Momento resistente

Sovrapposizione in campata

Azioni SLV

Inviluppo soll.

Travi Verifica SLV

2. M/rl

Verifica Taglio

Calcolo Nodi

Fondazioni

14-5-09 69

Fondazioni: MR Pilastri * γRd

Azioni SLV

Inviluppo soll.

Travi Verifica SLV

2. M/rl

Verifica Taglio

Calcolo Nodi

Fondazioni

14-5-09 71

aggiornamenti su:

www.stadata.com

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Strutture in c.a. Piano 2010 e Axis VM

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