Edificio di 12 piani con Telai con 4 campate da 10 metri ... · Le travi secondarie sono bullonate...

Edificio con struttura in acciaio regolare in pianta e in altezza. 1

Edificio di 12 piani con Telai con 4 campate da 10 metri.

Accelerazione al suolo 0.25g.

Solaio con lamiera grecata con soletta di calcestruzzo

collaborante H=4cm. Trave secondaria IPE200 con

interasse 200mm.

Pilastri con Tubi 800x25 riempiti di calcestruzzo e

Travi IPE400(no) …dopoIPE450(no)…dopo IPE500-

OK …dopo Pilastri Tubi 700x15 e Travi IPE600-OK

Dai DXF restituiti…

dopo aver immesso i soliti dati geotecnici

E i soliti dati sismici


Definiamo un solaio in acciaio.

Nel predimensionamento, la trave metallica, semplicemente appoggiata agli estremi, è

verificata considerando come carico il getto di calcestruzzo sulla lamiera grecata, poi la

trave composta IPE + soletta collaborante in calcestruzzo è verificata considerando come

carico i sovraccarichi fissi e utili.

La verifica della trave composta porta in conto il residuo di resistenza della trave metallica.

I connettori, sparati sulla trave metallica attraverso la lamiera, renderanno solidale l’IPE col

getto di calcestruzzo, trasformando, una volta che il calcestruzzo si sarà indurito, la trave

metallica in trave composta.

Con la soletta in calcestruzzo superiore, è inutile rendere il solaio continuo. Come trave

semplicemente appoggiata la soletta superiore resiste alla compressione e la trave metallica

inferiore alla trazione.

Non si tiene conto del fatto che la leggera armatura della soletta sugli appoggi rende semi

incastrata la trave composta alleviando il momento massimo in mezzeria.

Il DXF restituito…


Le travi secondarie sono bullonate alle estremità su UPN saldati, col predeterminato

interasse, alle travi principali. Se la trave deve essere appoggiata la lunghezza degli UPN è

piccola. Se la trave deve essere continua sull’appoggio, l’UPN sarà più lungo per potervi

alloggiare più bulloni e la continuità potrà realizzarsi mettendo anche. se del caso, un UPN

capovolto superiore che collegherà le due IPE confluenti sulla trave principale e da rendere

continue sull’appoggio.

Nell’iniziare a definire la struttura, immettiamo come pilastri Tubi Rettangolari

800x15+800x15 di ottima qualità riempiti di calcestruzzo sempre di ottima qualità.

Poi immettiamo come trave da applicare in tutti i telai, l’IPE400 di scarsa qualità, perché è

necessaria più grande solo per motivi di deformabilità orizzontale dei Telai allo SLD, non


per motivi di resistenza, e ordiamo il solaio a scacchiera per caricare egualmente tutte le

travi dei telai.

Trasportiamo i carichi ai telai in elevazione, calcolati dopo la definizione di ogni

carpenteria dagli scarichi dei solai e dai pesi propri di tompagni ed elementi strutturali.

Tutti i dati sono restituiti in DXF


E nel dettaglio

Effettuato il calcolo, vengono subito rilevati gli spostamenti degli impalcati in elevazione

del calcolo allo SLV e trasformati in SLD.


La deformabilità orizzontale SLD, per tompagni collegati alla struttura, non è verificata.

Per tompagni NON collegati alla struttura SI perché gli spostamenti possono essere doppi.

Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave IPE400 con la IPE450 in tutti i

telai.

Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le

travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi.

Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche.

Effettuato il calcolo…

Ancora non ci siamo.


Proviamo con l’IPE500.

Ripetiamo le procedure: Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave

IPE400 con la IPE450 in tutti i telai.

Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le

travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi.

Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche.

Effettuato il calcolo…

Tutto OK.

Per effetto della simmetria nei carichi e nella struttura, per sismaX e Y non vi sono

rotazioni così come deve essere.


Come si vede, ai fini della resistenza, le travi sono quasi sempre esuberanti. Le strozziamo

alle estremità per diminuirne la resistenza, per favorire ivi la formazione delle cerniere

plastiche. E’ quindi inutile utilizzarle di ottima qualità.

Per facilitare la formazione delle cerniere plastiche alle estremità delle travi, all’innesto nel

nodo, le ali, vengono strozzate di 50+50 mm per ridurne la sovra resistenza.

Dopo vengono calcolati i moltiplicatoriGR che aumentano i momenti flettenti ai ritti dei

telai in funzione della sovra resistenza delle travi.

I momenti flettenti per verificare i pilastri a pressoflessione deviata provenienti dai ritti

della stella di telai piani confluenti sul pilastro, per preservarne l’integrità quando il sisma,

non più di progetto, diventerà distruttivo, sono amplificati da questi coefficienti. (leggi

l’articolo come progettato in capacità)

Con i moltiplicatoriGR minimi, i pilastri sono verificati.


Ora aumentiamo i moltiplicatoriGR da minimo a media e rifacciamo le verifiche dei

pilastri.


Vediamo che qualche pilastro, per poco non è verificato.

Stampiamo la verifica del pilastro 24 piano 2 c.di carico 9 dall’apposito bottone Stampa

Verifica.

Come si vede i moltiplicatoriGR che hanno amplificato i momenti per la verifica al piede

dei pilastri sono stati di 4.007029 al lato Rigido del pilastro e 4.30828 al lato Flessibile del

pilastro. Con questa amplificazione dei momenti flettenti si potrebbe anche dire che va

bene.


Si lascia questa scelta al Progettista della struttura in quanto la norma non obbliga in tal

senso.

Abbiamo visto che nelle strutture intelaiate spaziali, le travi e, in particolare i nodi iper

rigidi intervengono nella deformabilità della struttura forse più dei pilastri stessi.

Rifacciamo lo stesso calcolo riducendo i pilastri Tubi Pieni da 800x25 a 700x15 e

aumentiamo le travi da IPE500 a IPE600.

Cantiere: solaioAcciaioIpe200_TP700x15_ipe600

Materiale struttura: acciaio

Analisi sismica: modale

accelerazione sismica al suolo SLV (Ag/g)= 0.250

Fattore di struttura q in direzione X = 6.5

Fattore di struttura q in direzione Y = 6.5

Deformabilità Max ammissibile per Tompagni Collegati alla Struttura = 0.005 *

Hinterpiano

Calcolo Vento/Sisma = Sisma

Il calcolo è effettuato allo SLV. Per trasformare i risultati allo SLD sono stati moltiplicati

per il Rapporto_SLD_SLV= 1.995563 Ricavato dagli spettri di

risposta. E' il rapporto fra l'ordinata dello spettro SLD e lo spettro SLV ridotto dal fattore q

in corrispondenza del periodo normativa della struttura.

Il Rapporto SLD/SLV anche se può sembrare incongruente, può essere anche > 1. Il calcolo

è convenzionale. Si considerano solo gli spostamenti amplificati; le tensioni no.

Periodo struttura calcolato con la formula della normativa:

periodo Fondamentale in direzione X 1.373 (sec)

periodo Fondamentale in direzione Y 1.373 (sec)

SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) come dal

calcolo SLV

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Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X + 0.3 Sisma Y

-----------------------------------------------------------------------

Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.36









Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4




Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y + 0.3 Sisma X

-----------------------------------------------------------------------










Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4



*************************************************************************

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SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) SLD

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========================================================

Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X + 0.3 Sisma Y

-----------------------------------------------------------------------

Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.73 < 15 OK












Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y + 0.3 Sisma X

-----------------------------------------------------------------------














SLD: lo Spostamento di interpiano Max per effetto del sisma = 8.239281 mm. Si è avuto

al Telaio 6 all'impalcato 4

cCarico=10 Massimo effetto (Sisma in direzione Y + 0.3 in direzione X)

La deformabilità allo SLD è verificata.

Le travi IPE500 ai fini della resistenza erano esuberanti; figuriamoci le IPE600.

Sarà aumentata la sovra resistenza delle travi e quindi i moltiplicatoriGR.

Vediamo…

Infatti 6.5 … 5.2 ecc. Il fattore di struttura q è 6.5, per effetto dell’elevata duttilità.

Dagli spettri di risposta, la curva salvaguardia della vita SLV è stata ridotta di 6.5 volte.

Praticamente nel calcolo, il sisma è stato ridotto di 6.5 volte per portare in conto la duttilità

della struttura.

Poiché le cerniere plastiche, sotto sisma distruttivo, devono crearsi alle estremità delle travi

per avere una rottura locale e non devono interessare i pilastri per non avere una rottura

globale, la riduzione del sisma è valido per le travi ma non per i pilastri.

Per questo motivo, i moltiplicatoriGR nell’aumentare i momenti flettenti derivanti dal

calcolo SLV per verificare i pilastri, neutralizzano appunto questa riduzione.

La conferma che nelle strutture intelaiate le travi vincolate in modo iper rigido si

oppongono al sisma forse più dei pilastri. I pilastri devono avere necessariamente una

rigidezza adeguata per le travi che devono sopportare.

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