POLITECNICO DI MILANO VI Facoltà di Ingegneria Edile – … · 2013-03-05 · PROGETTO...
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POLITECNICO DI MILANO
VI Facoltà di Ingegneria Edile
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria dei Sistemi Edilizi
PROGETTO STRUTTURALE DI UN EDIFICIO UNIVERSITARIO
DELLA CHINA ART ACADEMY
Relatore: Prof. Giandomenico Toniolo
Anno Accademico 2010
POLITECNICO DI MILANO
VI Facoltà di Ingegneria Edile – Architettura
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria dei Sistemi Edilizi
PROGETTO STRUTTURALE DI UN EDIFICIO UNIVERSITARIO
DELLA CHINA ART ACADEMY
Prof. Giandomenico Toniolo
Tesi di Laurea di:
Simone Fresia
Anno Accademico 2010-2011
Architettura
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria dei Sistemi Edilizi
PROGETTO STRUTTURALE DI UN EDIFICIO UNIVERSITARIO
Tesi di Laurea di:
Simone Fresia (Matr. 740362)
2
INDICE
Capitolo 1 pag.6
Descrizione dell’opera, materiali
Capitolo 2 pag.19
Analisi dei carichi
Capitolo 3 pag.25
Predimensionamento dei solai
Capitolo 4 pag.27
Predimensionamento delle travi
Capitolo 5 pag.30
Dimensionamento degli elementi verticali
Capitolo 6 pag.39
Nucleo scale e ascensore
Capitolo 7 pag.40
Azione del vento
Capitolo 8 pag.42
Azione del sisma
Capitolo 9 pag.51
Elementi di controvento
Capitolo 10 pag.60
Ripartizione delle azioni orizzontali
Capitolo 11 pag.70
Calcolo dei solai
Capitolo 12 pag.75
Calcolo delle travi
Capitolo 13 pag.80
Calcolo dei pilastri
Capitolo 14 pag.88
Calcolo dei nuclei e setti
3
Tavole pag.105
1 Architettonico Piano Terra
2 Prospetto
3 Sezione Strutturale A-A
4 Carpenteria Piano Tipo
5 Carpenteria Piano Primo
6 Carpenteria Piano Terra
7 Carpenteria Piano Fondazione
8 Momento e taglio solaio S201-202
9 Esecutivo armature solaio S201-202
10 Momento trave T230-231
11 Esecutivo armature trave T230-231
12 Esecutivo armature SCALA 1, B2 e B6
Bibliografia e sitografia pag.106
5
La finalità del presente lavoro è il calcolo delle strutture di un edificio di recente
realizzazione.
La tipicità del lavoro è l’integrazione negli algoritmi di calcolo da noi costruiti della
recente normativa in fatto di protezione dal sisma (specialmente NTC 2008).
Se si volesse estrapolare una conclusione che vada oltre il lavoro stesso, questa può
essere che le recenti disposizioni antisismiche incidono in maniera decisiva sul
dimensionamento degli elementi (in particolare dei setti e dei nuclei ascensori), al di là
delle verifiche dei singoli dettagli.
6
1 – Descrizione dell’opera, materiali L’edificio oggetto di studio è l’edificio n° 4 del Nuovo Campus Xiangshan della China Academy of Art situata in Hangzhou, Cina (architetti: Wang Shu, Lu Wen Yu). A partire da piante architettoniche e fotografie, ne abbiamo realizzato il progetto strutturale. L’edificio ha una struttura a C, con cinque piani fuori terra più la copertura debolmente inclinata. La scelta è ricaduta su questo progetto che presenta alcune variabili e complessità sia per quanto riguarda la forma in pianta (a C ma simmetrica); la forma in altezza (al piano primo il solaio non presenta vani, come invece nei piani successivi; al piano terra i pilastri che si ergono per tutta l’altezza dell’edificio sono contornati da pilastri più piccoli che sostengono luci modeste, stabilendo un camminamento intorno all’edificio); altre caratteristiche di pregio architettonico come la copertura inclinata, il solaio al piano primo che si apre intorno ad una corte: tutti tratti che riprendono le costruzioni classiche della Cina. L’edificio è stato realizzato negli anni tra il 2002 ed il 2006, e la sua struttura è in cemento armato con murature in laterizio di tipo tradizionale. I calcoli garantiscono la capacità di assorbire il sisma. Una serie di immagini che ne illustrano i caratteri architettonici ed il contesto:
Fig. 1: Localizzazione all’interno del progetto
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Dati edificio
Destinazione d'uso: Università di belle arti
Localizzazione Hangzhou City, China
Quota slm 350 m
(NT 2.4)
Classe d'uso II Costruzioni con normali affollamenti
Coefficiente d'uso Cu 1
Vita nominale Vn 50 anni
Vita di riferimento Vr 50 anni
Caratteristiche dimensionali
Lato maggiore PIANO 0 a 47,35 m
Lato minore PIANO 0 b 36,55 m
Lato maggiore PIANO TIPO a 44,5 m
Lato minore PIANO TIPO b 34,2 m
Superficie cortile 101,85 m2
Superficie PIANO -1 1730,643 m2
Superficie PIANO 0 1628,793 m2
Superficie PIANO TIPO 1077,795 m2
Volume FUORI TERRA 24352,68 m3
Volume TOTALE 31275,25 m3
Quote (0,00 il terreno)
primo solaio al finito 0,22 m
piano interrato al finito -3,74 m
piano fondazioni -4 m
Altezza:
Netta interna (al finito) 3,54 m
Lorda interna 3,76 m
Netta interna interrato 3,44 m
Lorda interna interrato 3,56 m
Netta sottotetto (gronda) 4,1 m
Netta sottotetto (colmo) 4,3 m
Lorda sottotetto (gronda) 4,3 m
Lorda sottotetto (colmo) 4,5 m
Spessore solaio:
Al rustico 0,28 m 24+4
Al finito PIANO 0 0,5 m con isolante
Al finito PIANO TIPO 0,4 m senza isolante
Altezza edificio (da 0,00):
All'estradosso della gronda 20,54 m
Al colmo 20,86 m
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Calcestruzzo
(NT 11.2.11)
Per garantire la durabilità delle strutture in calcestruzzo armato ordinario si devono adottare i provvedimenti
atti a limitare gli effetti del degrado, e di corrosione delle armature. Per le diverse classi di esposizione, la UNI 11104 fornisce la classe di resistenza minima del calcestruzzo e il copriferro minimo:
Zona Condizione di esposizione Classe di esposizione
Zone interne Calcestruzzo asciutto o permanentemente bagnato xc1
Zone esterne Umidità moderata xc3
Fondazioni e muri controterra Raramente asciutto in ambiente chimico debolmente aggressivo xc2+xa1
Tab. 1: Condizioni di esposizione
Classe di esposizione Classe di resistenza Cmin,dur
xc1 C25/30 15 mm
xc3 C28/35 25 mm
xc2+xa1 C28/35 25 mm
Tab. 2: Classi di resistenza in funzione dell’esposizione
(EC2 4.4.1) Copriferro minimo, composto di: Cmin,b= copriferro minimo per il requisito di aderenza; Cmin,dur= copriferro minimo
per la durabilità; DCdur,add=riduzione del copriferro per protezioni aggiuntive; DC=tolleranza per messa in opera.
Elemento strutturale Classe Φ, cmin,b Cmin,dur ∆Cdur,add Cdur Cmin ∆c Cnom
travi, pilastri interni, nuclei XC1 8 15 -10 5 10 15 25
solai XC1 12 15 -22 - 12 15 25
solette/travi logge (arm. sup.) XC3 12 - - - 12 15 25
solette/travi logge (arm. inf.) XC3 12 25+5 -10 20 20 15 35
pilastri esterni logge XC3 8 25 -10 15 15 15 30
fondazioni, muri controterra XC2+XA1 16 25 - 25 25 15 40
Tab. 3: Calcolo del copriferro per ogni elemento
Prescrizione del calcestruzzo Per uniformità durante il getto, utilizziamo un calcestruzzo C30/37 con classe di consistenza S4 e diametro massimo degli aggregati 32 mm.
Caratteristiche calcestruzzo
C30/37
Rck 37 N/mm2
fck 30,71 N/mm2
E 33019,43 N/mm2
18
fcd 17,40 N/mm2
f'c1 13,92 N/mm2
Caratteristiche acciaio
B450 C
resistenza a trazione ftk 540 N/mm2
tensione di snervamento fyk 450 N/mm2
di progetto fyd 374 N/mm2
allungamento a rottura εuk 75 %
resistenza/tensione di snervamento 1,15 < (ft / fy)k <1,35
resistenza di snervamento effettiva/nominale <1,25
modulo elastico E 200 kN/mm2
Tab. 4: Caratteristiche del calcestruzzo e dell’acciaio
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2 – Analisi dei carichi
Azioni permanenti
Analisi dei carichi (NT, tab. 3.1.I)
Materiali Massa volumica U.d.m.
Calcestruzzo non armato / armato 24/25
kN/m3
Conglomerato leggero per sottofondi 14-20
Intonaco di cemento 20
Mattoni semipieni 16
Mattoni forati 11
Pietre naturali, piastrelle ecc 30
Isolante termico (polistirene espanso) 0,35 kN/m3
Isolante termico (lana di vetro) 0,9 kN/m3
Laterizio per solai h = 24 cm con interasse nervature (38+12) cm 1 kN/m2
Solaio rasato (laterizio + nervature) 1,06 kN/m2
Manto di tegole 0,4
kN/m2
Elementi divisori interni (G2=peso proprio per unità di lunghezza):
per G2 ≤ 1,00 kN/m 0,4
per 1,00 < G2 ≤ 2,00 kN/m 0,8
per 2,00 < G2 ≤ 3,00 kN/m 1,2
per 3,00 < G2 ≤ 4,00 kN/m 1,6
per 4,00 < G2 ≤ 5,00 kN/m 2
Tab. 5: Massa volumica ed unità di misura dei materiali
I solai sono in latero-cemento, da 24 cm (altezza delle pignatte) più 4 cm di getto di calcestruzzo. Le murature sono in laterizio. La muratura esterna, da 40 cm complessivi, è composta di due strati, in mattoni forati da 12 cm, ed in mattoni semipieni da 12 cm, con isolante da 8 cm. La muratura interna, da 10 cm, è realizzata con mattoni forati da 8 cm di spessore. Di seguito l’analisi dei carichi:
Solai e solette
solaio piano tipo H=(24+4)cm
solaio in latero-cemento interasse i = (38+12) = 50 cm h = 24 cm 1,00 kN/m2
getto di completamento (nervature 12 cm, soletta 4 cm) 2,44 kN/m2
gk1= 3,44 kN/m2
sottofondo in calcestruzzo allegerito s=8cm 1,28 kN/m2
pavimento in piastrelle 1 cm 0,30 kN/m2
intonaco d'intradosso di 1 cm 0,20 kN/m2
gk2= 1,78 kN/m2
Carico permanente totale Gk = gk1 + gk2 5,22 kN/m2
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solaio piano terra H=(24+4)cm
solaio in latero cemento interasse i = (38+12) = 50 cm h = 24 cm 1,00 kN/m2
getto di completamento (nervature 12 cm, soletta 4 cm) 2,44 kN/m2
gk1= 3,44 kN/m2
sottofondo in calcestruzzo allegerito s=8cm 1,28 kN/m2
guaina e isolamento 0,24 kN/m2
pavimento in piastrelle 1 cm 0,30 kN/m2
intonaco d'intradosso di 1 cm 0,20 kN/m2
gk2= 2,02 kN/m2
Carico permanente totale Gk = gk1 + gk2 5,46 kN/m2
solaio copertura H=(24+4)cm
solaio in latero cemento interasse i = (38+12) = 50 cm h = 24 cm 1,00 kN/m2
getto di completamento (nervature 12 cm, soletta 4 cm) 2,44 kN/m2
gk1= 3,44 kN/m2
guaina e isolamento 0,24 kN/m2
manto di tegole e listellatura + intonaco di intradosso 1 cm 0,90 kN/m2
gk4= 1,14 kN/m2
Carico permanente totale Gk = gk1 + gk4 4,58 kN/m2
soletta scale H=15cm
soletta in calcestruzzo h=15cm gk1= 3,75 kN/m2
sottofondo gradini spessore medio 5cm 0,9 kN/m2
rivestimento in piastrelle s=1cm 0,30 kN/m2
intonaco di intradosso s=1cm 0,20 kN/m2
gk4= 1,4 kN/m2
Carico permanente totale Gk = gk1 + gk4 5,15 kN/m2
MURATURE
Muratura esterna di tamponamento 40 cm
a) muratura interna in mattoni forati s = 12 cm 0,12x11 1,32 kN/m2
b) muratura esterna in mattoni semipieni s = 12 cm 0,12x16 1,92 kN/m2
c) intonaco interno s = 1 cm 0,01x20 0,20 kN/m2
intonaco in cassavuota rustico s = 1 cm 0,01x20 0,20 kN/m2
d) isolamento termico s = 8 cm 0,03 kN/m2
Tot. 3,67 kN/m2
Valutiamo il carico medio a metro lineare della muratura per ciascun piano
Altezza al rustico (4-0,36) 3,64 m
perimetro totale edificio piano tipo 198,70 m
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perimetro totale edificio piano terra 207,90 m
perimetro totale edificio piano interrato 207,90 m muri in c.a. superficie muratura lorda totale edificio (piano terra, condizione + gravosa) 831,60 m
2
condizione più gravosa
superficie aperture
porte-finestre 1,10· 2,20· 12 29,04 m2 stimate
Finestre 1,80· 1,20· 30 64,80 m2
Tot. 93,84 m2
incidenza aperture su totale muratura (100*43,84/831,6) 11,28 %
peso medio lineare muratura lorda 3,67x3,64 13,35 kN/m
peso medio lineare muratura netta (1-0,0527)x14,67 11,84 kN/m
detraiamo il peso delle finiture del solaio, non presenti al di sotto delle murature:
sottofondo in calcestruzzo alleggerito s = 8 cm 1,28 kN/m
pavimento in piastrelle 1 cm 0,30 kN/m
1,58 kN/m
Peso della muratura Gk1=13,90-(1,58*0,40) 11,21 kN/m
Muratura di partizione interna 10 cm
1. muratura interna in mattoni forati s=8cm 0,88 kN/m2
2. intonaco interno ed esterno s=(1+1)cm 0,4 kN/m2
Totale 1,28 kN/m2
Per un'altezza di interpiano al rustico di 3,64 m risulta il peso per unità di lunghezza gk = 1,28*3,64 = 4,66 kN/m
sviluppo tot muratura interna 320 m stimata
altezza interpiano al rustico 3,64 m
superficie muratura lorda tot edificio 1164,8 m2
superficie aperture: porte n.52 92 m2 stimate
incidenza aperture su tot muratura 7,90 %
superficie lorda solaio (piano terra) 1739 m2
peso tot muratura lorda 1490,94 kN
peso tot muratura netta 1373,18 kN
peso netto detratto il peso delle finiture di solaio 1322,62 kN
peso muratura per unità di sup di solaio gk 0,76 kN/m2
Peso aggiuntivo delle travi rispetto al solaio per solaio di h=28 cm, gk1=3,44 kN/m
2
per trave di spina ∆gk1 = 25 (b+0,10)h - gk1*b =b (25h-gk1)+2,5h kN/m b*3,56+0,7
per travi di bordo o cordoli ∆gk1 = 25 (b+0,05)h - gk1*b) = b (25h -gk1)+1,25h kN/m b*3,56+0,35
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Neve (NT 3.4)
Il carico da neve qS è:
qS=miqskCECt
con:
mi= 0,80 presenza di parapetto o elemento fermaneve;
CE= 1,00 coefficiente di esposizione;
Ct= 1,00 coefficiente termico con sottotetto non riscaldato.
Ipotizziamo che le condizioni ambientali corrispondano a quelle della nostra zona 1 (alpina),
con altezza s.l.m. di 350 m.
as= 350 m
qsk= 1.39*(1+(as/728)2)= 1,71 kN/m
2
qS=miqskCECt= 1,37 kN/m2
Terremo in conto le combinazioni delle azioni permanenti e variabili secondo le indicazioni delle NT:
Combinazione delle azioni (NT 2.5.3)
SLU
Fondamentale Ed=E[∑gG,jGK,j+gQ,1QK,1+∑gQ,1y0,1QK,i]
SLE
Caratteristica Ed=E[∑GK,j+QK,1+∑y0,1QK,i]
Quasi permanente Ed=E[∑GK,j+∑y2,iQK,i]
Le azioni variabili dipendono dalla destinazione d’uso. Utilizziamo la categoria C1, in quanto l’edificio è sede universitaria. I coefficienti da usarsi nelle combinazioni di carico sono date dalla tabella sottostante, utilizzando l’approccio A1 STR per i calcoli strutturali secondo quanto indicato nelle NT.
Azioni variabili
(NT tab.3.1.II) (CA) (QP)
Categoria Tipo qk (kN/m2) ψ0 ψ2
C1 scuole 3,00 0,7 0,6
C2 balconi, ballatoi, scale 4,00 0,7 0,6
E1 Biblioteche, archivi, laboratori 6 1 0,8
H1 coperture per sola manutenzione 0,5 0 0
Tab. 6: Carico variabile e coefficienti per varie destinazioni d’uso
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Cat. C: ambienti suscettibili di affollamento
Cat. C: ambienti suscettibili di affollamento
Cat. E: biblioteche, archivi, magazzini e ambienti a uso industriale
Cat. H: coperture
Di seguito il sommario delle azioni unitarie piano per piano.
Sommario delle azioni
γf ψ0 ψ2
PIANO 4
Solai
Gk0 peso proprio 3,44
Gk1+Gk3 carichi permanenti+muratura 2,54 5,98 kN/m2 1,3
Qk carichi variabili 3,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Muratura di chiusura esterna
Gk1 peso proprio 11,2
1 kN/m 1,3
Travi
∆gk1 p.p. trave di spina b*3,56+0,7 kN/m 1,3
∆gk1 p.p. trave di bordo b*3,56+0,35 kN/m 1,3
PIANO TIPO (piani 2 e 3)
Solai
Gk0 peso proprio 3,44
Gk1+Gk3 carichi permanenti+muratura 2,54 5,98 kN/m2 1,3
Qk carichi variabili 3,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Muratura di chiusura esterna
Gk1 peso proprio 11,2
1 kN/m 1,3
Travi
∆gk1 p.p. trave di spina b*3,56+0,7 kN/m 1,3
∆gk1 p.p. trave di bordo b*3,56+0,35 kN/m 1,3
PIANO PRIMO
Solai
Gk1 peso proprio 3,44
Gk1+Gk3 carichi permanenti+muratura 2,54 5,98 kN/m2 1,3
Qk carichi variabili 3,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Muratura di chiusura esterna
Gk1 peso proprio 11,2
1 kN/m 1,3
24
Solaio loggia
Gk0 peso proprio 3,44
Gk4 carichi permanenti 1,78 5,22 kN/m2 1,3
Qk carichi variabili (logge) 4,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Travi
∆gk1 p.p. trave di spina b*3,56+0,7 kN/m 1,3
∆gk1 p.p. trave di bordo b*3,56+0,35 kN/m 1,3
PIANO TERRA
Solai
Gk1 peso proprio 3,44
Gk1+Gk3 carichi permanenti+muratura 2,78 6,22 kN/m2 1,3
Qk carichi variabili 3,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Muratura di chiusura esterna
Gk1 peso proprio 11,2
1 kN/m 1,3
Travi
∆gk1 p.p. trave di spina b*3,56+0,7 kN/m 1,3
∆gk1 p.p. trave di bordo b*3,56+0,35 kN/m 1,3
COPERTURA
Gk1 peso proprio 3,44
Gk4 carichi permanenti 1,14 4,58 kN/m2 1,3
Qk neve 1,37 kN/m2 1,5 0 0
SCALE E PIANEROTTOLI
Gk1 peso proprio 3,75
Gk4 carichi permanenti 1,40 5,15 kN/m2 1,3
Qk carico folla 4,00 kN/m2 1,5 0,7 0,6
Tab. 7: Sommario delle azioni
N.b.:
L'inclinazione della copertura, di 2,4°, da' i seguenti coefficienti moltiplicativi ai carichi:
Sin 2,4°=0,04
Cos 2,4°=0,99
Li trascuriamo.
3 – Predimensionamento dei solai Per avere un’indicazione dell’altezza minima dei solai, ci siamo attenuti, oltre che ad una prassi costruttiva ed alle indicazioni date dai costruttori, alle richieste di Nelle tabelle seguenti ricaviamo l’altezza minima dei solai, pilotata dal solaio S202 di maggior luce, in dipendenza del calcestruzzo utilizzato, della forma della sezione, della luce del solaio, dello schema dei vincdel rapporto di armatura medio del solaio, che ci fornisce un coefficiente
(da: Biasioli, Doimo, QT8 - Strutture di calcestruzzo, Progetto di edificio in calcestruzzo in zona sismica Ne ricaviamo i seguenti dati:
Predimensionamento dell'altezza dei solai
Verifica allo SLE di deformazione con metodo tabellare, pilotata dal solaio S202
Dati
Classe cls C30/37
Acciaio tipo B450 C
Forma sezioni T
Altezza del solaio
Nervature Leff K Ln=Leff/K
S201 4500 1,3 3461,54
S202 8000 1,3 6153,85
Tab. 8 e 9: Predimensionamento dell’altezza dei solai
con:
Leff= lunghezza efficace
K= parametro normalizzatore della lunghezza, che riporta i vincoli ad ideali semplici appoggi
Ln= lunghezza normalizzata
ls= coefficiente che dipende dalla classe di calcestruzzo, dal fattore di forma della sezione: verifica lo SLE di deformazione (da tabella STR 35.04)
ln/d= snellezza normalizzata
d'= baricentro delle armature inferiori del travetto
heffettivo= altezza del solaio effettivamente realizzato
Scegliamo un solaio di altezza 24+4 cmarmature e le verifiche di tutti gli stati limite elastici.
Predimensionamento dei solai
Per avere un’indicazione dell’altezza minima dei solai, ci siamo attenuti, oltre che ad una prassi costruttiva ed alle indicazioni date dai costruttori, alle richieste di limitare le deformazioni dello stesso.Nelle tabelle seguenti ricaviamo l’altezza minima dei solai, pilotata dal solaio S202 di maggior luce, in dipendenza del calcestruzzo utilizzato, della forma della sezione, della luce del solaio, dello schema dei vincdel rapporto di armatura medio del solaio, che ci fornisce un coefficiente λs medio da utilizzare nella formula:
Ln/d=λs/[(Gk+ψ2Qk)1/3
]
Strutture di calcestruzzo, Progetto di edificio in calcestruzzo in zona sismica
Predimensionamento dell'altezza dei solai
Verifica allo SLE di deformazione con metodo tabellare, pilotata dal solaio S202
Per solai
Rck 37 N/mm2 L
Beff/Bw 4,2 >3 G
S 0,8 sez. a T ψ
λs medio 61 Q
/K λs ln/d dmin d' hmin
3461,54 61 30,78 112,45 34 146,45
6153,85 61 30,78 199,90 34 233,90
Tab. 8 e 9: Predimensionamento dell’altezza dei solai
parametro normalizzatore della lunghezza, che riporta i vincoli ad ideali semplici appoggi
lunghezza normalizzata coefficiente che dipende dalla classe di calcestruzzo, dal fattore di forma della sezione: verifica lo SLE di deformazione (da tabella STR 35.04)
snellezza normalizzata
baricentro delle armature inferiori del travetto
altezza del solaio effettivamente realizzato
Scegliamo un solaio di altezza 24+4 cm, riservando al seguito della trattazione il dimensionamento delle
i tutti gli stati limite elastici.
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Per avere un’indicazione dell’altezza minima dei solai, ci siamo attenuti, oltre che ad una prassi costruttiva ed limitare le deformazioni dello stesso.
Nelle tabelle seguenti ricaviamo l’altezza minima dei solai, pilotata dal solaio S202 di maggior luce, in dipendenza del calcestruzzo utilizzato, della forma della sezione, della luce del solaio, dello schema dei vincoli,
medio da utilizzare nella formula:
Strutture di calcestruzzo, Progetto di edificio in calcestruzzo in zona sismica)
Ln/d=λs/[(Gk+ψ2Qk)^1/3]
Gk 5,98 kN/m2
ψ2 0,6
Qk 3 kN/m2
heffettivo
280 (24+4)cm
280 (24+4)cm
parametro normalizzatore della lunghezza, che riporta i vincoli ad ideali semplici appoggi
coefficiente che dipende dalla classe di calcestruzzo, dal fattore di forma della sezione: verifica lo SLE
il dimensionamento delle
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4 – Predimensionamento delle travi
Predimensioniamo le travi T230 e T237, che hanno, tra tutte, il massimo momento in mezzeria. Col metodo tabellare verifichiamo gli stati limite della deformazione e della limitazione delle tensioni, ricavando la larghezza delle travi. Per le travi, a partire dai carichi sollecitanti nelle combinazioni quasi permanente e caratteristica troviamo Mek,qp/Med
Dal valore del rapporto ricaviamo il momento adimensionalizzato µd che verifica lo stato limite elastico di limitazione delle tensioni, e una snellezza limite, cioè un’altezza utile.
Tab. 11: Relazione tra momenti adimensionalizzati, diametro massimi barre, snellezze limite
Data la snellezza limite ed il momento agente in campata (da un modello con software “Gelfi Travecontinua”), ricaviamo la larghezza minima della sezione b:
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Di seguito i calcoli.
Predimensionamento delle travi
2° PIANO
Travi centrali: T230-T237 (campate col massimo momento in mezzeria)
(da: Biasioli, Doimo, QT8 - Strutture di calcestruzzo, Progetto di edificio in calcestruzzo in zona sismica)
Trave denominazione leff lc gk
(kN/m2)
qk (kN/m
2)
Gk (kN/m)
Qk (kN/m) Qk/Gk
centrale T230 5,5 6,43 5,98 3,00 38,43 19,28 0,50
T237 5,5 6,43 5,98 3,00 38,43 19,28 0,50
Mek,qp Mek,ca Med Mek,qp/Med Mek,ca/Med µd (l/d)n
1,30 1,50 2,05 0,63 0,73 0,235 18,3 T230
1,30 1,50 2,05 0,63 0,73 0,235 18,3 T237
Tab. 12 e 13: Predimensionamento delle travi
con:
md= momento adimensionalizzato da Tab. 35.10, che consente di verificare lo SLE di limitazione delle tensioni e l'analisi lineare
(l/d)n= snellezza limite da Tab. 35.10
SLE di limitazione delle tensioni e deformazione
Trave denominazione leff K s ln,i d' h d
centrale T230 5,5 1,5 1 3,67 0,04 0,28 0,24
T237 5,5 1,5 1 3,67 0,04 0,28 0,24
Stato limite ultimo e larghezza B della sezione
(agente)
ln,i/d (l/d)n Ver. Med bmin beff
15,28 18,3 ok 206,9 878,34 1300 T230
15,28 18,3 ok 206,9 878,34 1300 T237
Tab. 14 e 15: Predimensionamento delle travi
30
5 – Dimensionamento degli elementi verticali
Carichi verticali
CARICHI UNITARI
SLE combinazione quasi permanente Carichi
Solaio piano 0 (carico distribuito) 8,02 kN/m2
Solaio piano 1 (carico distribuito) 7,78 kN/m2
Solaio loggia piano 1 (carico distribuito) 7,62 kN/m2
Solaio piano tipo 2 e 3 (carico distribuito) 7,78 kN/m2
Solaio 4 (carico distribuito) 7,78 kN/m2
Solaio di copertura (carico distribuito) 4,58 kN/m2
Scala e pianerottolo (carico distribuito) 7,55 kN/m2
Murature di tamponamento (carico lineare) 11,21 kN/m
Incremento di carico per trave di spina b=1,2 m 4,97 kN/m
Incremento di carico per trave di bordo b=0,7 m 2,84 kN/m
Incremento di carico per cordolo b=0,4 m 1,77 kN/m
SLU combinazione fondamentale Carichi
Solaio piano 0 (carico distribuito) 12,59 kN/m2
Solaio piano 1 (carico distribuito) 12,27 kN/m2
Solaio loggia piano 1 (carico distribuito) 12,79 kN/m2
Solaio piano tipo 2 e 3 (carico distribuito) 12,27 kN/m2
Solaio 4 (carico distribuito) 12,27 kN/m2
Solaio di copertura (carico distribuito) 8,01 kN/m2
Scala e pianerottolo (carico distribuito) 12,70 kN/m2
Murature di tamponamento (carico lineare) 14,58 kN/m
Incremento di carico per trave di spina b=1,2 m 6,46 kN/m
Incremento di carico per trave di bordo b=0,7 m 3,69 kN/m
Incremento di carico per cordolo b=0,4 m 2,31 kN/m
Tab. 16: Carichi unitari
SLU CARICO COMPLESSIVO (compresi pilastri, murature e scale relativi inferiori) Per le verifiche sismiche è utile un calcolo dei pesi complessivi ad ogni piano.
PIANO COPERTURA 17945,56 kN (8,01+0,76)*1009,82(solaio-muratura int.,sup. escluso vano scale)mq+14,58*199m+6,46*2*44,5m+3,69*155,7m+2,31*90,4m+(0,4*0,4*3,76*25)*49(n° pilastri)+42*3,76*25(vano scala)+12,7*11,6(scale interne)
PIANO 4 22254,66 kN
PIANO 3 22254,66 kN
PIANO 2 22254,66 kN
31
(12,27+0,76)*1009,82mq+14,58*199m+6,46*2*44,5m+3,69*155,7m+2,31*90,4m+(0,4*0,4*3,76*25)*49(n° pilastri)+42*3,76*25(vano scala)+12,7*11,6(scale interne)
PIANO 1 30481,56 kN (12,27+0,76)*1559,75mq+14,58*208,2m+6,46*94,7m+3,69*177,1m+2,31*192,99m+(0,4*0,4*3,76*25)*87(n° pilastri)+42*3,76*25(vano scala)+12,7*11,6(scale interne)
parz. 115191,1 kN
PIANO 0 30481,56 kN (stimato)
totale 145672,7 kN SLU CARICO COMPLESSIVO AL PIANO TIPO Calcolo puntuale del carico su ciascun elemento portante. Esemplificato al 4° piano, per il calcolo del baricentro delle forze.
33
Tab. 17: Carico sugli elementi al quarto piano Carichi complessivi sui vari elementi, per verifiche di esercizio ed allo stato limite ultimo.
SLE copertura piano 4 piano tipo piano 1 carico totale piano terra
piano terra
carico tot. in
fondazio-ne totale totale totale totale
totale
rif. [kN] [kN] [kN] n° [kN] [kN] [kN] [kN]
Elementi SCALA 1 490,06 490,06 490,06 2 490,06 2450,30 490,06 2940,36
principali SCALA 2 490,06 490,06 490,06 2 490,06 2450,30 490,06 2940,36
B 2 374,40 374,40 374,40 2 374,40 1872,00 374,40 2246,40
B 10 374,40 374,40 374,40 2 374,40 1872,00 374,40 2246,40
A 3 400,56 400,56 400,56 2 400,56 2002,79 400,56 2403,35
A 9 400,56 400,56 400,56 2 400,56 2002,79 400,56 2403,35
G 2 327,42 327,42 327,42 2 327,42 1637,11 327,42 1964,53
G 10 327,42 327,42 327,42 2 327,42 1637,11 327,42 1964,53
Elementi A 5 200,28 200,28 200,28 2 200,28 1001,40 200,28 1201,67
secondari A 6 200,28 200,28 200,28 2 200,28 1001,40 200,28 1201,67
A 7 200,28 200,28 200,28 2 200,28 1001,40 200,28 1201,67
B 3 294,38 294,38 294,38 2 294,38 1471,88 294,38 1766,25
B 4 294,38 294,38 294,38 2 294,38 1471,88 294,38 1766,25
B 5 294,38 294,38 294,38 2 294,38 1471,88 294,38 1766,25
B 6 294,76 294,76 294,76 2 294,76 1473,82 294,76 1768,58
B 7 294,76 294,76 294,76 2 294,76 1473,82 294,76 1768,58
B 8 294,76 294,76 294,76 2 294,76 1473,82 294,76 1768,58
B 9 294,76 294,76 294,76 2 294,76 1473,82 294,76 1768,58
C 2 203,13 203,13 203,13 2 203,13 1015,67 203,13 1218,80
C 3 252,01 252,01 252,01 2 252,01 1260,05 252,01 1512,06
C 4 275,69 275,69 275,69 2 275,69 1378,44 275,69 1654,13
C 5 283,73 283,73 283,73 2 283,73 1418,63 283,73 1702,35
C 6 283,73 283,73 283,73 2 283,73 1418,63 283,73 1702,35
C 7 283,73 283,73 283,73 2 283,73 1418,63 283,73 1702,35
C 8 275,69 275,69 275,69 2 275,69 1378,44 275,69 1654,13
C 9 252,01 252,01 252,01 2 252,01 1260,05 252,01 1512,06
C 10 203,13 203,13 203,13 2 203,13 1015,67 203,13 1218,80
D 2 76,51 76,51 76,51 2 76,51 382,55 76,51 459,06
D 10 76,51 76,51 76,51 2 76,51 382,55 76,51 459,06
E 2 112,10 112,10 112,10 2 112,10 560,52 112,10 672,62
E 10 112,10 112,10 112,10 2 112,10 560,52 112,10 672,62
F 2 197,80 197,80 197,80 2 197,80 989,02 197,80 1186,82
F 3 232,32 232,32 232,32 2 232,32 1161,62 232,32 1393,95
F 4 165,23 165,23 165,23 2 165,23 826,16 165,23 991,40
F 8 165,23 165,23 165,23 2 165,23 826,16 165,23 991,40
F 9 232,32 232,32 232,32 2 232,32 1161,62 232,32 1393,95
F 10 197,80 197,80 197,80 2 197,80 989,02 197,80 1186,82
G 3 229,59 229,59 229,59 2 229,59 1147,93 229,59 1377,51
G 4 197,68 197,68 197,68 2 197,68 988,40 197,68 1186,08
G 8 197,68 197,68 197,68 2 197,68 988,40 197,68 1186,08
G 9 229,59 229,59 229,59 2 229,59 1147,93 229,59 1377,51
H 3 199,25 199,25 199,25 2 199,25 996,26 199,25 1195,51
34
H 4 142,52 142,52 142,52 2 142,52 712,60 142,52 855,11
H 8 142,52 142,52 142,52 2 142,52 712,60 142,52 855,11
H 9 199,25 199,25 199,25 2 199,25 996,26 199,25 1195,51
Totali 11266,76 11266,76 11266,76 11266,76 56333,80 11266,76 67600,56
Tab. 18: Carico complessivo sugli elementi (SLE)
SLU copertura piano 4 piano tipo piano 1 carico totale
piano terra
piano terra
carico tot. in
fondazione totale totale totale totale totale
rif. [kN] [kN] [kN] n° [kN] [kN] [kN] [kN]
Elementi SCALA 1 766,61 766,61 766,61 2 766,61 3833,07 766,61 4599,68
principali SCALA 2 766,61 766,61 766,61 2 766,61 3833,07 766,61 4599,68
B 2 544,07 544,07 544,07 2 544,07 2720,34 544,07 3264,41
B 10 544,07 544,07 544,07 2 544,07 2720,34 544,07 3264,41
A 3 582,50 582,50 582,50 2 582,50 2912,51 582,50 3495,01
A 9 582,50 582,50 582,50 2 582,50 2912,51 582,50 3495,01
G 2 476,52 476,52 476,52 2 476,52 2382,58 476,52 2859,10
G 10 476,52 476,52 476,52 2 476,52 2382,58 476,52 2859,10
A 5 291,25 291,25 291,25 2 291,25 1456,25 291,25 1747,50
A 6 291,25 291,25 291,25 2 291,25 1456,25 291,25 1747,50
A 7 291,25 291,25 291,25 2 291,25 1456,25 291,25 1747,50
Elementi B 3 456,82 456,82 456,82 2 456,82 2284,09 456,82 2740,91
secondari B 4 456,82 456,82 456,82 2 456,82 2284,09 456,82 2740,91
B 5 456,82 456,82 456,82 2 456,82 2284,09 456,82 2740,91
B 6 457,43 457,43 457,43 2 457,43 2287,16 457,43 2744,59
B 7 457,43 457,43 457,43 2 457,43 2287,16 457,43 2744,59
B 8 457,43 457,43 457,43 2 457,43 2287,16 457,43 2744,59
B 9 457,43 457,43 457,43 2 457,43 2287,16 457,43 2744,59
C 2 298,12 298,12 298,12 2 298,12 1490,61 298,12 1788,73
C 3 389,98 389,98 389,98 2 389,98 1949,91 389,98 2339,90
C 4 417,14 417,14 417,14 2 417,14 2085,68 417,14 2502,81
C 5 422,90 422,90 422,90 2 422,90 2114,49 422,90 2537,38
C 6 422,90 422,90 422,90 2 422,90 2114,49 422,90 2537,38
C 7 422,90 422,90 422,90 2 422,90 2114,49 422,90 2537,38
C 8 417,14 417,14 417,14 2 417,14 2085,68 417,14 2502,81
C 9 389,98 389,98 389,98 2 389,98 1949,91 389,98 2339,90
C 10 298,12 298,12 298,12 2 298,12 1490,61 298,12 1788,73
D 2 109,96 109,96 109,96 2 109,96 549,80 109,96 659,77
D 10 109,96 109,96 109,96 2 109,96 549,80 109,96 659,77
E 2 161,25 161,25 161,25 2 161,25 806,27 161,25 967,53
E 10 161,25 161,25 161,25 2 161,25 806,27 161,25 967,53
F 2 291,20 291,20 291,20 2 291,20 1456,00 291,20 1747,19
F 3 362,20 362,20 362,20 2 362,20 1810,98 362,20 2173,18
F 4 242,61 242,61 242,61 2 242,61 1213,04 242,61 1455,65
F 8 242,61 242,61 242,61 2 242,61 1213,04 242,61 1455,65
F 9 362,20 362,20 362,20 2 362,20 1810,98 362,20 2173,18
F 10 291,20 291,20 291,20 2 291,20 1456,00 291,20 1747,19
G 3 357,88 357,88 357,88 2 357,88 1789,38 357,88 2147,25
G 4 290,48 290,48 290,48 2 290,48 1452,41 290,48 1742,89
G 8 290,48 290,48 290,48 2 290,48 1452,41 290,48 1742,89
G 9 357,88 357,88 357,88 2 357,88 1789,38 357,88 2147,25
35
H 3 292,90 292,90 292,90 2 292,90 1464,50 292,90 1757,39
H 4 204,37 204,37 204,37 2 204,37 1021,86 204,37 1226,23
H 8 204,37 204,37 204,37 2 204,37 1021,86 204,37 1226,23
H 9 292,90 292,90 292,90 2 292,90 1464,50 292,90 1757,39
Totali 16918,21 16918,21 16918,21 16918,21 84591,03 16918,21 101509,23
Tab. 19: Carico complessivo sugli elementi (SLU)
Pilastri
Dimensionamento di alcuni pilastri lungo tutta la lunghezza dell'edificio.
Setto B2 dimensionamento sezioni
Fk Nk (SLE) Nad
(SLU) Aco axb Ac Aso nΦ As
[kN] [kN] [kN] [cm2] [cm] [cm
2] [cm
2] [mm] [cm
2]
4° 374,40 374,40 544,07 390,80134 30x490 14700 3,60 4Φ12 4,52
3° 374,40 748,80 1088,14 781,60268 30x490 14700 3,60 4Φ12 4,52
2° 374,40 1123,20 1632,21 1172,404 30x490 14700 6,26 4Φ14 6,16
1° 374,40 1497,60 2176,27 1563,2054 30x490 14700 8,34 4Φ16 8,04
0 374,40 1872,00 2720,34 1954,0067 30x490 14700 10,43 4Φ16+2Φ14 11,12
-1 374,40 2246,40 3264,41 2344,808 30x490 14700 12,51 4Φ16+4Φ14 14,2
verifiche sezioni
Aie -σc Air -Nrd γr
[cm2] [MPa] [cm
2] [kN]
4° 14767,80 0,25 14859,56 15751,13 28,95
3° 14767,80 0,51 14859,56 15751,13 14,48
2° 14792,40 0,76 14917,45 15812,49 9,69
1° 14820,60 1,01 14983,81 15882,84 7,30
0 14866,80 1,26 15092,54 15998,09 5,88
-1 14913,00 1,51 15201,26 16113,34 4,94
Tab. 20 e 21: Dimensionamento setto B2
Aie area ragguagliata al calcestruzzo con coefficiente convenzionale di omogeneizzazione 15 per il calcolo elastico di esercizio
-σc < 9,67 (per compressione centrata)
Air area ragguagliata al calcestruzzo con coefficiente 35,3 per il calcolo a rottura della sezione
-Nrd valore resistente dello sforzo assiale
γr > 1 (rapporto tra resistenza ed azione nella sezione)
36
Pilastro B6 dimensionamento sezioni
Fk Nk (SLE) Nad
(SLU) Aco axb Ac Aso nΦ As
[kN] [kN] [kN] [cm2] [cm] [cm
2] [cm
2] [mm] [cm
2]
4° 294,76 294,76 457,43 328,5712 30x40 1200 3,60 4Φ12 4,52
3° 294,76 589,53 914,86 657,1424 30x40 1200 3,60 4Φ12 4,52
2° 294,76 884,29 1372,30 985,7136 30x40 1200 5,26 4Φ14 6,16
1° 294,76 1179,06 1829,73 1314,285 40x40 1600 7,01 4Φ16 8,04
0 294,76 1473,82 2287,16 1642,856 40x50 2000 8,77 4Φ16+2Φ14 11,12
-1 294,76 1768,58 2744,59 1971,427 40x50 2000 10,52 4Φ16+2Φ14 11,12
verifiche sezioni
Aie -σc Air -Nrd γr
[cm2] [MPa] [cm
2] [kN]
4° 1267,80 2,33 1359,56 1441,13 3,15
3° 1267,80 4,65 1359,56 1441,13 1,58
2° 1292,40 6,84 1417,45 1502,49 1,09
1° 1720,60 6,85 1883,81 1996,84 1,09
0 2166,80 6,80 2392,54 2536,09 1,11
-1 2166,80 8,16 2392,54 2536,09 0,92
Tab. 22 e 23: Dimensionamento pilastro B6
Blocco scala 1 carichi
Fk Nk (SLE) Nad (SLU)
[kN] [kN] [kN]
4° 490,06 490,06 766,61
3° 490,06 980,12 1533,23
2° 490,06 1470,18 2299,84
1° 490,06 1960,24 3066,46
0 490,06 2450,30 3833,07
-1 490,06 2940,36 4599,68
Tab. 24: Carico sul blocco scala 1
Al 1° piano facciamo di 40x40 cm i pilastri delle file A, B, C; di 30x40 cm tutti gli altri.
37
Dimensioniamo ora gli elementi portanti in fondazione. Gli elementi sono stati divisi in principali (P) e secondari (S), dove i principali solamente sostengono le azioni orizzontali, e sono dunque progettati per l’azione sismica. Essendo la classe di duttilità B, la loro resistenza è
sovradimensionata secondo il fattore ud. Gli elementi secondari non sostengono le azioni orizzontali ma
saranno verificati alla fessurazione, misurando il loro spostamento massimo che dipende dalla rotazione di piano generata dalle forze orizzontali (capitoli successivi).
39
6 – Nucleo scale e ascensore
BLOCCO 1: Coordinate baricentro e aree di taglio
Scomponiamo il blocco in elementi di cui calcoliamo i momenti statici; riferiamo le coordinate allo spigolo in alto a sinistra, indicato in pianta.
Elemento
bx by xi yi Ai Sxi Syi
[m] [m] [m] [m] [m2] [m
3] [m
3]
1 6,6 0,2 3,3 0,1 1,32 0,13 4,36
2 0,2 3 0,1 1,7 0,6 1,02 0,06
3 6,4 0,2 3,2 3,3 1,28 4,22 4,10
4 0,2 2 6,3 4,4 0,4 1,76 2,52
5 2,4 0,2 7,4 5,5 0,48 2,64 3,55
6 0,2 5,4 8,5 2,7 1,08 2,92 9,18
Totale 5,16 12,69 23,76
setto B2 0,3 4,9 0,15 2,45 1,47 3,60 0,22
Coord. Baricentro blocco 1 Coord. Baricentro B2
yg 2,46 m yg 0,15 m
xg 4,61 m xg 2,45 m
Tab. 26: Momenti statici e coordinate del baricentro
Momenti d'inerzia principali centrali
Elemento
bx by xi-xg yi-yg Ixg Ai (yi-yg)2 Ix0 Iyg Ai (xi-xg)
2 Iyo
[m] [m] [m] [m] 103 [m
4] 10
3 [m
4] 10
3 [m
4] 10
3 [m
4] 10
3 [m
4] 10
3 [m
4]
1 6,6 0,2 -1,31 -2,36 4,40 7349,94 7354,34 4791,60 2249,46 7041,06
2 0,2 3 -4,51 -0,76 450,00 346,28 796,28 2,00 12179,32 12181,32
3 6,4 0,2 -1,41 0,84 4,27 903,83 908,10 4369,07 2528,29 6897,35
4 0,2 2 1,69 1,94 133,33 1505,92 1639,25 1,33 1148,63 1149,97
5 2,4 0,2 2,79 3,04 1,60 4436,87 4438,47 230,40 3748,63 3979,03
6 0,2 5,4 3,89 0,24 2624,40 62,37 2686,77 3,60 16381,12 16384,72
Totale 17823,22 47633,45
setto B2 0,3 4,9 -2,30 2,30 2941,23 7776,30 10717,53 11,03 7776,30 7787,33
Tab. 27: Momenti d’inerzia principali centrali
40
7 – Azione del vento
Vento
(NT 3.3)
Si utilizza l'azione quasi statica equivalente
p(z)= qbcecpcd velocità di riferimento:
vb,0= 25 m/s quota < 750 m s.l.m. pressione cinetica di riferimento
ρ= 1,25 kg/m3 densità dell'aria
qb= 1/2*ρ*vb2= 390,63 N/m
2= 0,39 kN/m
2
coefficiente di esposizione
ce(z)= kr2*ct*ln(z/z0)*(7+ct*ln(z/z0)) per z>zmin
ce(z)= ce(zmin) per z<zmin
classe rugosità terreno: A
categoria di esposizione del sito: V
kr= 0,23
z0= 0,7 m
zmin= 12 m
ct= 1 coefficiente di topografia
per z<12 m ce(z)= ce(zmin)= 1,48
per z>12 m ce(z)= 0,232*1*ln(z/0,7)*(7+1*ln(z/0,7))
coefficiente di forma
cpe= 0,8 per parete sopravento
cpe= -0,4 per parete sottovento
cpi= 1 autoequilibrio
cp= 1,2 coefficiente dinamico
cd= 1 edificio di forma regolare, h<80 m
qbcpcd= 0,469 kN/m2
per z<12 m p(z)= 0,69 kN/m2
per z>12 m p(z)= 0,47*0,232*1*ln(z/0,7)*(7+1*ln(z/0,7))
41
Piano Quota di
piano [m]
Pressione unitaria [kN/m
2]
Altezza di
influenza [m]
Vento in direzione X
Largh. [m]
Area [m
2]
Fxi [kN] [%]
34,20
TETTO 20,86 0,87 4,86 166,21 145,43 27,05
P4 16 0,79 4,00 136,80 107,52 20,00
P3 12 0,69 4,00 136,80 94,87 17,65
P2 8 0,69 4,00 136,80 94,87 17,65
P1 4 0,69 4,00 136,80 94,87 17,65
Tot. Fx= 537,55 100
Vento in direzione Y Mx=FyHi
[kNm] My=FxHi
[kNm]
Largh. [m]
Area [m
2]
Fyi [kN] [%]
44,5
216,27 189,22 27,05 3947,19 3033,57 TETTO
178,00 139,91 20,00 2238,50 1720,37 P4
178,00 123,44 17,65 1481,23 1138,39 P3
178,00 123,44 17,65 987,49 758,92 P2
178,00 123,44 17,65 493,74 379,46 P1
Tot. Fy= 699,44 100,00 9148,16 7030,72
Tab. 28 e 29: Forze da vento e momenti ai vari piani
Forze orizzontali da vento
Fx Ey Fy Ex
[kN] [m] [kN] [m]
537,55 17,10 699,44 23,5
Tab. 30: Eccentricità delle forze da vento
L'eccentricità è riferita al sistema di coordinate globale centrato in P1.
42
8 – Azione del sisma
Azioni sismiche
Calcolo dello spettro di risposta
(NT 3.2)
Classe edificio II
Vita nominale Vn 50 anni
Coefficiente d'uso Cu 1
Vita di riferimento Vr=Cu*Vn 50 anni
Di seguito le probabilità di superamento Pvr nella vita di riferimento Vr e i periodi di ritorno Tr
agli stati limite di danno e di salvaguardia della vita.
Stati limite Pvr Tr Tr, eff
SLD 0,63 50,29 50 anni
SLV 0,1 474,56 475 anni
Tab. 31: Periodi di ritorno ai due stati limite
Assumiamo la legislazione italiana, che prevede parametri dell'accelerazione del terreno su base locale.
Per garantire un'adeguata progettazione, prevediamo gli stessi parametri della città dell'Aquila.
Parametri di sito
L'Aquila SLD: Tr = 50 anni SLV: Tr = 475 anni
LON LAT ag/g F0 Tc* ag/g F0 Tc*
13,39 42,37 0,104 2,332 0,281 0,261 2,364 0,347
Tab. 32: Parametri sismici
con:
ag= accelerazione orizzontale massima su terreno roccioso
F0= fattore di amplificazione dell'accelerazione orizzontale massima
Tc*= periodo da cui inizia il tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale
Terreno
15 < NSPT < 50
Categoria suolo B
Categoria topografica T2 pendii con inclinazione media >15°
Il coefficiente di amplificazione S individua l'incremento dell'accelerazione sismica di base ag causato dalla deformabilità del terreno (SS) e dalle condizioni topografiche locali (ST)
Stati limite Ss St S
SLD 1,20 1 1,2
SLV 1,15 1 1,154
43
Periodi degli spettri di risposta elastici
Stati limite Tc Tb Td
[s] [s] [s]
SLD 0,399 0,133 2,017
SLV 0,471 0,157 2,643
Tab. 33 e 34: Coefficiente S e periodi di risposta
Fattore di struttura
q=Kr*kw*q0
Kr 1 regolarità in altezza della struttura
pareti di taglio: hmax 24,86 m
lmax 2,2 m
α0 11,30
kw 4,10 >1
quindi: kw 1 previene la rottura a taglio delle pareti
classe di duttilità: B
q0 3 valore massimo di q per il livello di duttilità atteso
q 3 (fattore 1/q dagli SLE agli SLU nello spettro di progetto)
46
Dobbiamo ora misurare il periodo fondamentale. Data la complessità di una modellazione tridimensionale dell’edificio, ci atteniamo a due metodi: quello del rapporto di Rayleigh, e quello geometrico approssimato.
Dovendo considerare le sezioni fessurate (NT 7.2.6), calcoliamo
l'inerzia ridotta degli elementi P: consideriamo per il momento solo i blocchi scale+ascensori e alcuni setti
rif.
dimensioni altezza area sezione
inerzie NEk,QP Vk,QP βin
bx by h Ix Iy
[mm] [mm2] 10
3 [mm
4] 10
6 [kN]
SCALA 1 5160 3218000,00 9398000,00 2940,36 0,03 0,47
SCALA 2 5160 3218000,00 9398000,00 2940,36 0,03 0,47
B 2 300 4900 3760 1470 2941225,00 11025,00 2246,40 0,09 0,52
B 10 300 4900 3760 1470 2941225,00 11025,00 2246,40 0,09 0,52
Elem. 1 6600 200 3760 1320 4400,00 4791600,00 0,03 0,47
scala 1 2 200 3000 3760 600 450000,00 2000,00 0,03 0,47
3 6400 200 3760 1280 4266,67 4369066,67 0,03 0,47
4 200 2000 3760 400 133333,33 1333,33 0,03 0,47
5 2400 200 3760 480 1600,00 230400,00 0,03 0,47
6 200 5400 3760 1080 2624400,00 3600,00 0,03 0,47
B 6 300 400 3760 120 1600,00 900,00 1768,58 0,85 0,8
Tab. 35: Inerzia ridotta degli elementi
Vk,QP= forza assiale adimensionale (v= NEd/Acfcd)
bin= frazione dell'inerzia della sezione da assumere in fase di predimensionamento, funzione di V
(da Paulay, Priestley, Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings)
Stima del periodo fondamentale kx,tot= 4829,31 [kN/m] 103
ky,tot= 3841,35 [kN/m] 103
Metodo del rapporto di Rayleigh
Stima delle forze di piano sismiche Wi=Mi*g
Piano zi Wi mi=Fi/g mi*zi Fi
[m] [kN] [t] [t*m] [kN]
TETTO 20,86 17945,5624 1831,18 38198,41 33235,60
P4 16 22254,6619 2270,88 36334,14 31613,54
P3 12 22254,6619 2270,88 27250,61 23710,16
P2 8 22254,6619 2270,88 18167,07 15806,77
P1 4 30481,5624 3110,36 12441,45 10825,04
Totale 115191,11 11754,19 132391,68 115191,11
Tab. 36: Forze di piano
47
Inerzie e moduli elastici fittizi
rif. area sezione
inerzie βin Ec*
Ix Iy
[mm2] 10
3 [mm
4] 10
6 [N/mm2]
SCALA 1 5160 3218000 9398000 0,47 15585,17
SCALA 2 5160 3218000 9398000 0,47 15585,17
B 2 1470 2941225 11025 0,52 17170,11
B 10 1470 2941225 11025 0,52 17170,11
A 3 2065 21080,21 5990220,83 0,52 17170,11
A 9 2065 21080,21 5990220,83 0,52 17170,11
G 2 2160 5248800,00 28800,00 0,52 17170,11
G 10 2160 5248800,00 28800,00 0,52 17170,11
Totale 22858210 30856092
Tab. 37: Inerzie e moduli elastici fittizi
Media pesata su Ix di Ec*= 16723,849 N/mm2
Media pesata su Iy di Ec*= 16204,644 N/mm2
Modelliamo l’edificio, nelle due direzioni, con aste di modulo elastico pari a quelli pesati sulle inerzie rispettive, e rigidezza pari alla somma delle rigidezze nella direzione considerata. Utilizziamo il software “Telaio 2D”.
48
Fig. 14: Esempio di modellazione
Otteniamo i seguenti spostamenti di piano d, da cui calcoliamo i periodi fondamentali nelle due direzioni.
sisma x sisma y
Piano zi Fi mi=Fi/g δi miδi
2 Fiδi δi miδi
2 Fiδi
[m] [kN] [t] [m] [m]
TETTO 20,86 33235,60 1831,18 0,5200 495,15 17282,51 0,4100 307,82 13626,60
P4 16 31613,54 2270,88 0,3600 294,31 11380,88 0,2800 178,04 8851,79
P3 12 23710,16 2270,88 0,2300 120,13 5453,34 0,1800 73,58 4267,83
P2 8 15806,77 2270,88 0,1100 27,48 1738,74 0,0900 18,39 1422,61
P1 4 10825,04 3110,36 0,0300 2,80 324,75 0,0200 1,24 216,50
Totale 115191,11 11754,19 939,86 36180,22 579,07 28385,33
Tab. 38: Spostamenti di piano
49
T1x= 1,012 s
T1y= 0,897 s
Metodo geometrico approssimato (NT 7.3.3.2)
T1=C1H3/4
con:
C1= 0,075 per telai in c.a.
H= 16 m
altezza libera fino all'ultimo impalcato piano
T1= 0,40 s
maggior precisione: T1=H/10= 1,60 s
Assumiamo quest’ultimo valore del periodo fondamentale.
Analisi statica equivalente (NT 7.3.3.2)
Procediamo a ricavare le forze sismiche con il metodo dell’analisi statica equivalente.
Il massimo periodo che corrisponde al modo fondamentale
deve soddisfare almeno una delle seguenti condizioni:
T1<2,5Tc 1,60 < 1,18 FALSO
T1<Td 1,60 < 2,64 VERO
T1 1,60 s
Lungo X:
SLD Td= 2,017
Se(T1)=ag*S*(F0)*(Tc/T1) Fb,Ed= 8360,17 kN
Se(T1)= 0,072577 g
SLV Td= 2,643
Sd(T1)=ag*S*(F0/q)*(Tc/T) Fb,Ed= 8048,08 kN
Sd(T1)= 0,069867 g
λ= 1 automatico
Lungo Y:
SLD
Se(T1)= 0,072577 g Fb,Ed= 8360,17 kN
SLV
Sd(T1)= 0,069867 g Fb,Ed= 8048,08 kN
50
dir. X dir. Y
SLD Fb= 8360,17 8360,17 kN
SLV Fb= 8048,08 8048,08 kN
Tab. 39: Forze sismiche con l’analisi equivalente
51
9 – Elementi di controvento
Calcolo delle rigidezze (da Biasioli-Doimo, Quaderno Tecnico n°0: Strutture di calcestruzzo. Le basi del progetto strutturale, cap. 8.3)
Dividiamo il sistema in elementi primari e secondari.
La rigidezza viene calcolata con la formula:
con:
A area della sezione trasversale totale
l lunghezza dell’elemento
ρy,x raggio d'inerzia della sezione rispetto a un asse baricentrico parallelo alla direzione y (per la
rigidezza kx) e direzione x (per la rigidezza ky)
t fattore di taglio della sezione trasversale dell’elemento:
t = 6/5 per sezione rettangolare, t = 10/9 per sezione circolare
βin coefficiente di riduzione dell’inerzia della sezione trasversale lorda, funzione di ט
α coefficiente che dipende dal tipo di elemento strutturale.
raggio giratore d'inerzia:
ρ= b/√12 per sezioni rettangolari
ρ= r/2 per sezioni circolari
fattore di taglio:
t= 6/5 per sezioni rettangolari
t= 10/9 per sezioni circolari
coefficiente α:
α= ns/3 per nuclei e setti (ns= n° impalcati mobili)
α= 1/12 per pilastri nella direzione dei telai
Tab. 40: Rapporti tra momento di inerzia efficace e della sezione lorda di calcestruzzo
52
rif.
dimensioni della sez.
area sez. inerzie raggi
b(x) b(y) A Ix Iy ρ(X) ρ(Y)
[mm] [mm2] 10
3 [mm
4] 10
6 [mm] [mm]
SCALA 1 el. 1 6600 200 1320 4400,00 4791600,00 1905,31 57,74
2 200 3000 600 450000,00 2000,00 57,74 866,05
3 6400 200 1280 4266,67 4369066,67 1847,58 57,74
4 200 2000 400 133333,33 1333,33 57,74 577,37
5 2400 200 480 1600,00 230400,00 692,84 57,74
6 200 5400 1080 2624400,00 3600,00 57,74 1558,89
SCALA 1 5160 3218000,00 9398000,00 792 769
SCALA 2 5160 3218000,00 9398000,00 792,00 769,00
B 2 300 4900 1470,0 2941225,00 11025,00 86,60 1414,51
B 10 300 4900 1470,0 2941225,00 11025,00 86,60 1414,51
A 3 5300 400 2120,0 28266,67 4962566,67 1529,98 115,47
A 9 5300 400 2120,0 28266,67 4962566,67 1529,98 115,47
G 2 400 5400 2160,0 5248800,00 28800,00 115,47 1558,85
G 10 400 5400 2160,0 5248800,00 28800,00 115,47 1558,85
Totale P 21820,0 22872583,33 28800783,33
A 5 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
A 6 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
A 7 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
B 3 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 4 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 5 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 6 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 7 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 8 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
B 9 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 2 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
C 3 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 4 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 5 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 6 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 7 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 8 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 9 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
C 10 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
D 2 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
D 10 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
E 2 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
E 10 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
F 2 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
F 3 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
F 4 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
F 8 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
F 9 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
F 10 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
G 3 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
G 4 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
G 8 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
53
G 9 400 400 160,0 2133,33 2133,33 115,47 115,47
H 3 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
H 4 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
H 8 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
H 9 300 400 120,0 1600,00 900,00 86,60 115,47
Tab. 41: Inerzie e raggi d’inerzia degli elementi
fattori di taglio
v βin α(X) α(Y) kx,i ky,i
tx ty
[kN/m] 103
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 714,22 0,77 SCALA el. 1
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 0,35 76,32 2
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 657,23 0,75 3
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 0,23 23,07 4
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 39,59 0,28 5
1,2 1,2 0,03 0,47 1,67 1,67 0,63 411,99 6
2,16 1,52 0,04 0,472 1,67 1,67 1412,27 513,19 SCALA 1
2,16 1,52 0,04 0,47 1,67 1,67 1412,27 513,19 SCALA 2
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 2,14 511,10 B 2
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 2,14 511,10 B 10
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 847,46 5,47 A 3
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 847,46 5,47 A 9
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 5,58 892,30 G 2
1,20 1,20 0,09 0,52 1,67 1,67 5,58 892,30 G 10
Tot. Elem. P
4534,89 3844,13
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 A 5
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 A 6
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 A 7
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 3
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 4
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 5
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 6
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 7
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 8
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 B 9
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 C 2
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 3
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 4
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 5
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 6
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 7
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 8
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 C 9
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 C 10
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 D 2
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 D 10
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 E 2
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 E 10
54
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 F 2
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 F 3
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 F 4
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 F 8
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 F 9
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 F 10
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 G 3
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 G 4
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 G 8
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,63 0,63 G 9
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 H 3
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 H 4
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 H 8
1,20 1,20 0,85 0,80 1,67 1,67 0,27 0,48 H 9
STIMA RIGIDEZZA TOTALE ELEMENTI AL SECONDO IMPALCATO (37 PILASTRI) 4551,40 3864,61
STIMA RIGIDEZZA TOTALE ELEMENTI AL PRIMO IMPALCATO (84 PILASTRI)
4561,32 3882,22
0,8 poiché v=forza assiale adimensionalizzata>0,5
Tab. 42: Fattori di taglio e rigidezze degli elementi Abbiamo stimato la rigidezza nei due casi di secondo impalcato (piano tipo) e primo impalcato per applicare la normativa, come di seguito riportato, al caso più sfavorevole, a favore di sicurezza. Resistenza delle pareti a taglio (NT 7.4.4.5.2.2) La norma considera, per le zone critiche, solo il 40% della capacità resistente, con un modello a bielle inclinate di 45°.
VRdi=0,08*Ai*fcd taglio resistente dell'i-esimo elemento
Classe di duttilità: B. Coefficiente di sovraresistenza= 1,5
VEd=1,5*(1+0,3)*Fb,Ed taglio sollecitante allo SLV (Fb,Ed risultante dell'azione sismica)
VEd= 15693,761 kN
Aree a taglio:
Ax blocco scale+setti lungo x
Ay blocco scale+setti lungo y
Aggiungo i setti: Totale:
Ax= 6,88 m2 4,24 11,12 m
2
Ay= 7,5 m2 4,32 11,82 m
2
VRdi,x= 9578,2443 kN aggiungere elementi! + 15481,11573 kN verificato
VRdi,y= 10441,40 kN aggiungere elementi! + 16455,65 kN verificato
VRd,C(x)= 5926,11 kN taglio resistente del blocco scale
VRd,C(y)= 6625,25 kN
%VEd,Ex(x)= 37,76 % taglio percentuale portato dal blocco scale
55
%VEd,Ex(y)= 42,22 %
kx,E= 1412,27 [kN/m] 103 rigidezza blocco scale
ky,E= 513,19 [kN/m] 103
Dato che ogni elemento non può portare più della quota parte di taglio che è in grado di sostenere, calcoliamo le rigidezze minime del sistema (elementi primari):
Kx,tot= 3740,02 [kN/m] 103 verificato
Ky,tot= 1215,63 [kN/m] 103 verificato
Requisito: (Rigidezze P / Rigidezze Tot.) > 87 %
lungo x: 99,42 % verificato
lungo y: 99,02 % verificato
Centro delle rigidezze
coordinate rispetto all'origine degli assi
rif. kx,i ky,i xi yi kx,i*yi ky,i*xi
[kN/m] 103 (m) (m) [kN] 10
3
SCALA 1 1412,27 513,19 8,86 17,26 24375,28 4544,51
SCALA 2 1412,27 513,19 38,14 17,26 24375,28 19575,40
B 2 2,14 511,10 1,50 2,25 4,81 766,65
B 10 2,14 511,10 45,50 2,25 4,81 23255,00
A 3 847,46 5,47 9,75 0,20 169,49 53,37
A 9 847,46 5,47 37,25 0,20 169,49 203,91
G 2 5,58 892,30 9,75 31,00 172,89 8699,97
G 10 5,58 892,30 37,25 31,00 172,89 33238,34
Totali: 4534,89 3844,13 49444,95 90337,14
Tab. 43: Calcolo del centro delle rigidezze degli elementi principali
Baricentro delle rigidezze
XCR= 23,50 m
YCR= 10,90 m
Caratteristiche sistema riferite al CR
rif. kx,i ky,i xi yi kt,i
[kN/m] 103 (m) (m) [kNm/rad] 10
-6
SCALA 1 1412,27 513,19 -14,64 6,36 167,12
SCALA 2 1412,27 513,19 14,64 6,36 167,12
B 2 2,14 511,10 -22,00 -8,65 247,53
B 10 2,14 511,10 22,00 -8,65 247,53
56
A 3 847,46 5,47 -13,75 -10,70 98,12
A 9 847,46 5,47 13,75 -10,70 98,12
G 2 5,58 892,30 -13,75 20,10 170,95
G 10 5,58 892,30 13,75 20,10 170,95
Totali: 4534,89 3844,13 KT= 1367,46
Tab. 44: Caratteristiche sistema degli elementi principali rispetto al CR
Raggi dell'ellisse di rigidezza:
rx=√(KT/Ky)= 18,86 m
ry=√(KT/Kx)= 17,36 m
rx/ry= 108,61 % l'ellisse si avvicina alla forma circolare
Globalmente, rispetto al CR:
rif. xi yi kx,i ky,i xi yi kt,i
(m) (m) [kN/m] 103 (m) (m) [kNm/rad] 10
-6
SCALA 1 8,86 17,26 1412,27 513,19 -14,64 6,36 167,12
SCALA 2 38,14 17,26 1412,27 513,19 14,64 6,36 167,12
B 2 1,50 2,25 2,14 511,10 -22,00 -8,65 247,53
B 10 45,50 2,25 2,14 511,10 22,00 -8,65 247,53
A 3 9,75 0,20 847,46 5,47 -13,75 -10,70 98,12
A 9 37,25 0,20 847,46 5,47 13,75 -10,70 98,12
G 2 9,75 31,00 5,58 892,30 -13,75 20,10 170,95
G 10 37,25 31,00 5,58 892,30 13,75 20,10 170,95
A 5 18,00 0,00 0,27 0,48 -5,50 -10,90 0,05
A 6 23,50 0,00 0,27 0,48 0,00 -10,90 0,03
A 7 29,00 0,00 0,27 0,48 5,50 -10,90 0,05
B 3 7,00 4,50 0,63 0,63 -16,50 -6,40 0,20
B 4 12,50 4,50 0,63 0,63 -11,00 -6,40 0,10
B 5 18,00 4,50 0,63 0,63 -5,50 -6,40 0,05
B 6 23,50 4,50 0,63 0,63 0,00 -6,40 0,03
B 7 29,00 4,50 0,63 0,63 5,50 -6,40 0,05
B 8 34,50 4,50 0,63 0,63 11,00 -6,40 0,10
B 9 40,00 4,50 0,63 0,63 16,50 -6,40 0,20
C 2 1,50 12,50 0,27 0,48 -22,00 1,60 0,23
C 3 7,00 12,50 0,63 0,63 -16,50 1,60 0,17
C 4 12,50 12,50 0,63 0,63 -11,00 1,60 0,08
C 5 18,00 12,50 0,63 0,63 -5,50 1,60 0,02
C 6 23,50 12,50 0,63 0,63 0,00 1,60 0,00
C 7 29,00 12,50 0,63 0,63 5,50 1,60 0,02
C 8 34,50 12,50 0,63 0,63 11,00 1,60 0,08
C 9 40,00 12,50 0,63 0,63 16,50 1,60 0,17
C 10 45,50 12,50 0,27 0,48 22,00 1,60 0,23
D 2 1,50 14,90 0,27 0,48 -22,00 4,00 0,23
D 10 45,50 14,90 0,27 0,48 22,00 4,00 0,23
57
E 2 1,50 18,25 0,27 0,48 -22,00 7,35 0,24
E 10 45,50 18,25 0,27 0,48 22,00 7,35 0,24
F 2 1,50 23,50 0,27 0,48 -22,00 12,60 0,27
F 3 7,00 23,50 0,63 0,63 -16,50 12,60 0,27
F 4 12,50 23,50 0,27 0,48 -11,00 12,60 0,10
F 8 34,50 23,50 0,27 0,48 11,00 12,60 0,10
F 9 40,00 23,50 0,63 0,63 16,50 12,60 0,27
F 10 45,50 23,50 0,27 0,48 22,00 12,60 0,27
G 3 7,00 28,50 0,63 0,63 -16,50 17,60 0,37
G 4 12,50 28,50 0,27 0,48 -11,00 17,60 0,14
G 8 34,50 28,50 0,27 0,48 11,00 17,60 0,14
G 9 40,00 28,50 0,63 0,63 16,50 17,60 0,37
H 3 7,00 33,50 0,27 0,48 -16,50 22,60 0,27
H 4 12,50 33,50 0,27 0,48 -11,00 22,60 0,19
H 8 34,50 33,50 0,27 0,48 11,00 22,60 0,19
H 9 40,00 33,50 0,27 0,48 16,50 22,60 0,27
Tab. 45: Rigidezze flessionali e torsionali di tutti gli elementi
Baricentro e raggio polare delle masse
Pilastri relativi al secondo impalcato
rif. FQP
coordinate F*xi F*yi
coord. rispetto a CM di
2 F*di
2
xi yi xi yi
[kN] [m] [kN] [kN] [m] [m2] [kNm
2]
SCALA 1 6075 8,86 17,26 53797,28 104853,73 -14,65 3,00 223,52 1357887,17
SCALA 2 6075 38,14 17,26 231730,74 104853,73 14,64 3,00 223,46 1357560,54
B 2 3139 1,50 2,25 4709,14 7063,71 -22,00 -12,01 628,16 1972069,05
B 10 3139 45,50 2,25 142843,92 7063,71 22,00 -12,01 628,08 1971815,49
A 3 3658 9,75 0,20 35663,90 731,57 -13,75 -14,06 386,63 1414239,20
A 9 3658 37,25 0,20 136254,39 731,57 13,75 -14,06 386,58 1414054,55
G 2 3277 9,75 31,00 31948,12 101578,64 -13,75 16,74 469,48 1538360,62
G 10 3277 37,25 31,00 122058,21 101578,64 13,75 16,74 469,43 1538195,21
A 5 1275 18 0 22942,34 0,00 -5,50 -14,26 233,47 297571,20
A 6 1275 23,5 0 29952,49 0,00 0,00 -14,26 203,21 259002,46
A 7 1275 29 0 36962,65 0,00 5,50 -14,26 233,45 297545,47
B 3 1863 7 4,5 13044,15 8385,53 -16,50 -9,76 367,44 684709,28
B 4 1863 12,5 4,5 23293,13 8385,53 -11,00 -9,76 216,18 402843,64
B 5 1863 18 4,5 33542,10 8385,53 -5,50 -9,76 125,42 233716,72
B 6 1866 23,5 4,5 43845,93 8396,03 0,00 -9,76 95,16 177550,67
B 7 1866 29 4,5 54107,74 8396,03 5,50 -9,76 125,40 233971,81
B 8 1866 34,5 4,5 64369,56 8396,03 11,00 -9,76 216,14 403272,89
B 9 1866 40 4,5 74631,37 8396,03 16,50 -9,76 367,38 685453,93
C 2 1292 1,5 12,5 1937,56 16146,31 -22,00 -1,76 487,12 629216,08
C 3 1609 7 12,5 11264,81 20115,74 -16,50 -1,76 275,36 443126,47
C 4 1751 12,5 12,5 21891,59 21891,59 -11,00 -1,76 124,10 217340,53
C 5 1800 18 12,5 32391,96 22494,42 -5,50 -1,76 33,34 59997,79
C 6 1800 23,5 12,5 42289,51 22494,42 0,00 -1,76 3,08 5543,12
C 7 1800 29 12,5 52187,05 22494,42 5,50 -1,76 33,32 59961,45
C 8 1751 34,5 12,5 60420,79 21891,59 11,00 -1,76 124,06 217269,80
58
C 9 1609 40 12,5 64370,36 20115,74 16,50 -1,76 275,30 443028,99
C 10 1292 45,5 12,5 58772,57 16146,31 22,00 -1,76 487,04 629111,75
D 2 532 1,5 14,9 797,94 7926,21 -22,00 0,64 484,46 257711,47
D 10 532 45,5 14,9 24204,19 7926,21 22,00 0,64 484,38 257668,50
E 2 746 1,5 18,25 1118,28 13605,75 -22,00 3,99 500,00 372760,13
E 10 746 45,5 18,25 33921,18 13605,75 22,00 3,99 499,92 372699,92
F 2 1260 1,5 23,5 1889,59 29603,53 -22,00 9,24 569,51 717424,71
F 3 1491 7 23,5 10438,02 35041,93 -16,50 9,24 357,75 533455,96
F 4 1064 12,5 23,5 13303,69 25010,93 -11,00 9,24 206,49 219765,12
F 8 1064 34,5 23,5 36718,18 25010,93 11,00 9,24 206,45 219722,14
F 9 1491 40 23,5 59645,84 35041,93 16,50 9,24 357,69 533365,63
F 10 1260 45,5 23,5 57317,48 29603,53 22,00 9,24 569,43 717322,97
G 3 1475 7 28,5 10322,99 42029,33 -16,50 14,24 475,20 700781,27
G 4 1259 12,5 28,5 15737,19 35880,80 -11,00 14,24 323,94 407830,27
G 8 1259 34,5 28,5 43434,66 35880,80 11,00 14,24 323,90 407779,43
G 9 1475 40 28,5 58988,53 42029,33 16,50 14,24 475,14 700691,93
H 3 1268 7 33,5 8878,86 42491,66 -16,50 19,24 642,65 815139,24
H 4 928 12,5 33,5 11600,18 31088,47 -11,00 19,24 491,39 456014,51
H 8 928 34,5 33,5 32016,49 31088,47 11,00 19,24 491,35 455977,03
H 9 1268 40 33,5 50736,31 42491,66 16,50 19,24 642,59 815062,40
Tot. 83924,08 1972292,9
7 1196343,76 27905588,5
1
Tab. 46: Calcolo del centro delle masse e raggio polare
Centro delle masse:
XCM= 23,50 m
YCM= 14,26 m
Raggio polare delle masse:
ls= 18,23 m
(NT 7.4.3.1)
Regolarità in pianta ed ellisse delle rigidezze.
Raggi torsionali dell'impalcato: Limite inferiore da normativa:
rx=√(Kt/Ky)= 18,86 m 0,80 ls= 14,59 m
ry=√(Kt/Kx)= 17,36 m
(automatico):
18,86 > 14,59 OK
17,36 > 14,59 OK
se OK: struttura torsionalmente rigida
XCR= 23,50 m L= 44,5 m
YCR= 10,90 m B= 34,2 m
Eccentricità totali:
ex=e0x+ea= 2,23 m
ey=e0y+ea= 5,06 m
60
10 – Ripartizione delle azioni orizzontali
Azioni del vento
Sollecitazioni:
Fx Ey Fy Ex eccentricità sulle coordinate di A1
[kN] [m] [kN] [m]
537,55 17,10 699,44 23,50
Eccentricità del vento rispetto a CR:
ew,x= 23,50 - xCR= 0,00 m
ew,y= 17,10 - yCR= 6,20 m
Riportando le forze nel CR, si sviluppano i seguenti momenti:
vento dir. x Fw,x= 537,55 Fw,y= 0 ME= 3331,04 kNm
vento dir. y Fw,x= 0 Fw,y= 699,44 ME= 0,00 kNm
Spostamenti del CR al secondo impalcato:
u0=Fx/Kx
v0=Fy/Ky
ө=ME/KT
u0 v0 ө
[mm] [mm] [rad]
vento dir. x 0,12 0,00 -2,4359E-06
vento dir.y 0,00 0,18 0
Punto più lontano: setto G2
Per il vento in direzione X, che causa una rotazione degli elementi principali, abbiamo:
Spostamento di G2 in direzione X:
distanza (sull'asse y) dal CR di G2= 20,75 m
spostamento di G2 dovuto alla rotazione= 0,051 mm
Spostamento di G2 in direzione Y:
distanza (sull'asse x)dal CR di G2= 22 m
spostamento di G2 dovuto alla rotazione= 0,053 mm
Spostamento complessivo di G2= 0,074 mm
Le rotazioni sugli elementi principali sono di modesta entità.
61
Azioni sugli elementi e spostamenti
Dir. X
Fx= 537,55 kN u0= 0,12 mm
Fy= 0 kN v0= 0 mm
Mz= -3331,04 kNm ө= -2,43E-06 rad
rif.
coordinate rispetto a CM
kx,i ky,i Kt,i
spostamenti rispetto a CR
Fx,i Fy,i Mz,i xi yi u v
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10
-6 [mm] [mm] [kN] [kN] [kNm]
SCALA 1 -14,65 3,00 1412,27 513,19 167,122 0,13 0,04 188,08 36,62 -407,10
SCALA 2 14,64 3,00 1412,27 513,19 167,122 0,13 -0,04 188,08 -36,61 -407,10
B 2 -22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532 0,09 0,05 0,13 54,78 -602,97
B 10 22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532 0,09 -0,05 0,13 -54,78 -602,97
A 3 -13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120 0,08 0,03 42,42 0,37 -239,01
A 9 13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120 0,08 -0,03 42,42 -0,37 -239,01
G 2 -13,75 16,74 5,58 892,30 170,954 0,16 0,03 1,12 59,78 -416,43
G 10 13,75 16,74 5,58 892,30 170,954 0,16 -0,03 1,12 -59,77 -416,43
TOTALI 4534,89 3844,13 1367,45 463,492 0,017
-3331,04
A 5 -5,50 -14,26 0,27 0,48 0,05 0,08 0,01 0,01 0,01 -0,11
A 6 0,00 -14,26 0,27 0,48 0,03 0,08 0,00 0,01 0,00 -0,08
A 7 5,50 -14,26 0,27 0,48 0,05 0,08 -0,01 0,01 -0,01 -0,11
B 3 -16,50 -9,76 0,63 0,63 0,20 0,09 0,04 0,05 0,05 -0,48
B 4 -11,00 -9,76 0,63 0,63 0,10 0,09 0,03 0,05 0,03 -0,25
B 5 -5,50 -9,76 0,63 0,63 0,05 0,09 0,01 0,05 0,02 -0,11
B 6 0,00 -9,76 0,63 0,63 0,03 0,09 0,00 0,05 0,00 -0,06
B 7 5,50 -9,76 0,63 0,63 0,05 0,09 -0,01 0,05 -0,02 -0,11
B 8 11,00 -9,76 0,63 0,63 0,10 0,09 -0,03 0,05 -0,03 -0,25
B 9 16,50 -9,76 0,63 0,63 0,20 0,09 -0,04 0,05 -0,05 -0,48
C 2 -22,00 -1,76 0,27 0,48 0,23 0,11 0,05 0,03 0,05 -0,56
C 3 -16,50 -1,76 0,63 0,63 0,17 0,11 0,04 0,07 0,05 -0,42
C 4 -11,00 -1,76 0,63 0,63 0,08 0,11 0,03 0,07 0,03 -0,19
C 5 -5,50 -1,76 0,63 0,63 0,02 0,11 0,01 0,07 0,02 -0,05
C 6 0,00 -1,76 0,63 0,63 0,00 0,11 0,00 0,07 0,00 0,00
C 7 5,50 -1,76 0,63 0,63 0,02 0,11 -0,01 0,07 -0,02 -0,05
C 8 11,00 -1,76 0,63 0,63 0,08 0,11 -0,03 0,07 -0,03 -0,19
C 9 16,50 -1,76 0,63 0,63 0,17 0,11 -0,04 0,07 -0,05 -0,42
C 10 22,00 -1,76 0,27 0,48 0,23 0,11 -0,05 0,03 -0,05 -0,56
D 2 -22,00 0,64 0,27 0,48 0,23 0,12 0,05 0,03 0,05 -0,57
D 10 22,00 0,64 0,27 0,48 0,23 0,12 -0,05 0,03 -0,05 -0,57
E 2 -22,00 3,99 0,27 0,48 0,24 0,13 0,05 0,04 0,05 -0,60
E 10 22,00 3,99 0,27 0,48 0,24 0,13 -0,05 0,04 -0,05 -0,60
F 2 -22,00 9,24 0,27 0,48 0,27 0,14 0,05 0,04 0,05 -0,66
F 3 -16,50 9,24 0,63 0,63 0,27 0,14 0,04 0,10 0,05 -0,67
F 4 -11,00 9,24 0,27 0,48 0,10 0,14 0,03 0,04 0,03 -0,24
F 8 11,00 9,24 0,27 0,48 0,10 0,14 -0,03 0,04 -0,03 -0,24
F 9 16,50 9,24 0,63 0,63 0,27 0,14 -0,04 0,10 -0,05 -0,67
F 10 22,00 9,24 0,27 0,48 0,27 0,14 -0,05 0,04 -0,05 -0,66
G 3 -16,50 14,24 0,63 0,63 0,37 0,15 0,04 0,12 0,05 -0,90
62
G 4 -11,00 14,24 0,27 0,48 0,14 0,15 0,03 0,05 0,03 -0,34
G 8 11,00 14,24 0,27 0,48 0,14 0,15 -0,03 0,05 -0,03 -0,34
G 9 16,50 14,24 0,63 0,63 0,37 0,15 -0,04 0,12 -0,05 -0,90
H 3 -16,50 19,24 0,27 0,48 0,27 0,17 0,04 0,06 0,04 -0,65
H 4 -11,00 19,24 0,27 0,48 0,19 0,17 0,03 0,06 0,03 -0,47
H 8 11,00 19,24 0,27 0,48 0,19 0,17 -0,03 0,06 -0,03 -0,47
H 9 16,50 19,24 0,27 0,48 0,27 0,17 -0,04 0,06 -0,04 -0,65
Totali 6,05 1,99 0,00 -14,74
Tab. 47: Azioni del vento e spostamento degli elementi, dir. X
Dir. Y
Fx= 0,00 kN u0= 0,00 mm
Fy= 699,44 kN v0= 0,18 mm
Mz= 0,00 kNm ө= 0 rad
rif.
coordinate rispetto al CM
kx,i ky,i Kt,i
spostamenti rispetto a CR
Fx,i Fy,i Mz,i xi yi u v
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10-6
[mm] [mm] [kN] [kN] [kNm]
SCALA 1 -14,65 3,00 1412,27 513,19 167,122 0,00 0,18 0,00 93,37 0,00
SCALA 2 14,64 3,00 1412,27 513,19 167,122 0,00 0,18 0,00 93,37 0,00
B 2 -22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532 0,00 0,18 0,00 92,99 0,00
B 10 22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532 0,00 0,18 0,00 92,99 0,00
A 3 -13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120 0,00 0,18 0,00 1,00 0,00
A 9 13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120 0,00 0,18 0,00 1,00 0,00
G 2 -13,75 16,74 5,58 892,30 170,954 0,00 0,18 0,00 162,35 0,00
G 10 13,75 16,74 5,58 892,30 170,954 0,00 0,18 0,00 162,35 0,00
TOTALI 4534,89 3844,13 1367,46 0,00 699,44 0,00
A 5 -5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
A 6 0,00 -14,26 0,27 0,48 0,032 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
A 7 5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
B 3 -16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 4 -11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 5 -5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 6 0,00 -9,76 0,63 0,63 0,026 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 7 5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 8 11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
B 9 16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 2 -22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
C 3 -16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 4 -11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 5 -5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 6 0,00 -1,76 0,63 0,63 0,002 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 7 5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 8 11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 9 16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
C 10 22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
D 2 -22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
D 10 22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
63
E 2 -22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
E 10 22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
F 2 -22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
F 3 -16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
F 4 -11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
F 8 11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
F 9 16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
F 10 22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
G 3 -16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
G 4 -11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
G 8 11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
G 9 16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 0,00 0,18 0,00 0,12 0,00
H 3 -16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
H 4 -11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
H 8 11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
H 9 16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 0,00 0,18 0,00 0,09 0,00
Totali 6,050 0,000 3,725 0,000
Tab. 48: Azioni del vento e spostamento degli elementi, dir. Y
Azioni sismiche
Forze di piano
SLD
Fe,x= 8360,17 kN ME=Fe,x*ey= -42317,8 kNm ex= 2,23 m
Fe,y= 8360,17 kN ME=Fe,y*ex= -18609,05 kNm ey= 5,06 m
Combinando le azioni agenti con il 30% dell'azione perpendicolare a ciascuna (NT 7.3.5), otteniamo:
dir. X: FE= 8360,17 + 2508,05 kN ME= -42317,8 + -5582,71 = -47900,5 kNm
dir. Y: FE= 8360,17 + 2508,05 kN ME= -18609 + -12695,3 = -31304,4 kNm
SLV
Fe,x= 8048,08 kN ME=Fe,x*ey= -40738,03 kNm ex= 2,23 m
Fe,y= 8048,08 kN ME=Fe,y*ex= -17914,4 kNm ey= 5,06 m
Combinando le azioni agenti con il 30% dell'azione perpendicolare a ciascuna, otteniamo:
dir. X: FE= 8048,08 + 2414,42 kN ME= -
40738,03 + -5374,31 = -46112,3 kNm
dir. Y: FE= 8048,08 + 2414,42 kN ME= -
17914,37 + -
12221,41 = -30135,8 kNm
64
Spostamenti di piano- SLD
Spostamenti di CR per effetto delle forze sismiche
X Y
u0=Fx/Kx u0 1,84 1,77 mm
v0=Fy/Ky v0 0,63 0,63 mm
ө=ME/KT ө -33,72 -22,04 *10-6
rad
Condizione più severa per il sisma X nella direzione x (u0=1,33 mm):
spostamento di G2 in direzione x dovuto alla rotazione= -0,70 mm
che è, rispetto a u0: -37,96 % Non sono dunque trascurabili le componenti dello spostamento dovute alla rotazione di piano.
Scorrimenti di interpiano SLD
(NT 7.3.7.2)
Verifichiamo il drift d'interpiano, che dev'essere inferiore a 0,5% per pareti rigidamente collegate alla struttura.
Condizione più severa: sisma in direzione Y, caratterizzata dal maggiore momento torcente d'impalcato. Il CM si sposta così:
um= u0-өyCM= 2,05 mm
vm= v0+өxCM= 0,63 mm
dr= 2,146 mm h= 3720 mm
dr,lim= 0,005*h= 18,6 mm > dr Verificato
Ripartizione delle azioni sismiche SLV -elementi P
Dir. X
Fx= 8048,08 kN u0= 1,77 mm
Fy= 2414,42 kN v0= 0,63 mm
Mz= -46112,34 kNm ө= -3,37213E-05 rad
rif.
coordinate
kx,i ky,i Kt,i xi yi
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10-6
SCALA 1 -14,65 3,00 1412,27 513,19 167,122
SCALA 2 14,64 3,00 1412,27 513,19 167,122
B 2 -22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532
B 10 22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532
A 3 -13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120
A 9 13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120
G 2 -13,75 16,74 5,58 892,30 170,954
G 10 13,75 16,74 5,58 892,30 170,954
Totali 4534,89 3844,13 1367,455
65
spostamenti rispetto a CR
Fx,i Fy,i Mz,i
u v
[mm] [mm] [kN] [kN] [kNm]
1,88 0,13 2792,54 322,32 -5635,58 SCALA 1
1,88 1,12 2792,54 322,32 -5635,58 SCALA 2
1,37 -0,11 2,06 321,01 -8347,09 B 2
1,37 1,37 2,06 321,01 -8347,09 B 10
1,30 0,16 700,68 3,44 -3308,72 A 3
1,30 1,09 700,68 3,44 -3308,72 A 9
2,34 0,16 16,20 560,44 -5764,78 G 2
2,34 1,09 16,20 560,44 -5764,78 G 10
7022,94 2414,42 -46112,34
Tab. 49 e 50: Ripartizioni delle azioni sismiche SLV sugli elementi P – dir. X
Dir. Y
Fx= 8048,08 kN u0= 1,77 mm
Fy= 2414,42 kN v0= 0,63 mm
Mz= -30135,78 kNm ө= -2,20379E-05 rad
rif.
coordinate
kx,i ky,i Kt,i xi yi
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10-6
SCALA 1 -14,65 3,00 1412,27 513,19 167,122
SCALA 2 14,64 3,00 1412,27 513,19 167,122
B 2 -22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532
B 10 22,00 -12,01 2,14 511,10 247,532
A 3 -13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120
A 9 13,75 -14,06 847,46 5,47 98,120
G 2 -13,75 16,74 5,58 892,30 170,954
G 10 13,75 16,74 5,58 892,30 170,954
Totali 4534,89 3844,13 1367,455
spostamenti rispetto a CR
Fx,i Fy,i Mz,i
u v
[mm] [mm] [kN] [kN] [kNm]
1,84 0,31 2693,38 322,32 -3683,02 SCALA 1
1,84 0,95 2693,38 322,32 -3683,02 SCALA 2
1,51 0,14 2,66 321,01 -5455,07 B 2
1,51 1,11 2,66 321,01 -5455,07 B 10
1,46 0,33 979,00 3,44 -2162,35 A 3
1,46 0,93 979,00 3,44 -2162,35 A 9
2,14 0,33 14,01 560,44 -3767,46 G 2
2,14 0,93 14,01 560,44 -3767,46 G 10
66
7378,12 2414,42 -30135,78
Tab. 51 e 52: Ripartizioni delle azioni sismiche SLV sugli elementi P – dir. Y
Affinché gli elementi principali siano in grado di raggiungere le deformazioni richieste dal livello di duttilità assunto in progetto (fattore q), si devono applicare le regole di calcolo delle armature e i dettagli costruttivi descritti nelle norme NT.
Ripartizione delle azioni sismiche SLV -elementi S
Amplificando le forze per il fattore di struttura q=3 (CD "B)
Dir. X
Fx= 24144,25 kN u0= 5,32 mm
Fy= 7243,27 kN v0= 1,88 mm
Mz= -138337,03 kNm ө= -0,000101164 rad
rif.
coordinate rispetto al CM
kx,i ky,i Kt,i
spostamenti rispetto a CR
xi yi u v
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10-6
[mm] [mm]
A 5 -5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 3,88 1,33
A 6 0,00 -14,26 0,27 0,48 0,032 3,88 1,88
A 7 5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 3,88 2,44
B 3 -16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 4,34 0,21
B 4 -11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 4,34 0,77
B 5 -5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 4,34 1,33
B 6 0,00 -9,76 0,63 0,63 0,026 4,34 1,88
B 7 5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 4,34 2,44
B 8 11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 4,34 3,00
B 9 16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 4,34 3,55
C 2 -22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 5,15 -0,34
C 3 -16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 5,15 0,21
C 4 -11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 5,15 0,77
C 5 -5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 5,15 1,33
C 6 0,00 -1,76 0,63 0,63 0,002 5,15 1,88
C 7 5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 5,15 2,44
C 8 11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 5,15 3,00
C 9 16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 5,15 3,55
C 10 22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 5,15 4,11
D 2 -22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 5,39 -0,34
D 10 22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 5,39 4,11
E 2 -22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 5,73 -0,34
E 10 22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 5,73 4,11
F 2 -22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 6,26 -0,34
F 3 -16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 6,26 0,21
F 4 -11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 6,26 0,77
67
F 8 11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 6,26 3,00
F 9 16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 6,26 3,55
F 10 22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 6,26 4,11
G 3 -16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 6,77 0,21
G 4 -11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 6,77 0,77
G 8 11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 6,77 3,00
G 9 16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 6,77 3,55
H 3 -16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 7,27 0,21
H 4 -11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 7,27 0,77
H 8 11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 7,27 3,00
H 9 16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 7,27 3,55
Fx,i Fy,i Mz,i
[kN] [kN] [kNm]
0,65 0,90 4,39 A 5
0,65 0,90 9,32 A 6
0,65 0,90 14,26 A 7
2,13 1,20 1,01 B 3
2,13 1,20 7,59 B 4
2,13 1,20 14,17 B 5
2,13 1,20 20,75 B 6
2,13 1,20 27,32 B 7
2,13 1,20 33,90 B 8
2,13 1,20 40,48 B 9
1,33 0,90 -17,40 C 2
3,15 1,20 -14,20 C 3
3,15 1,20 -7,62 C 4
3,15 1,20 -1,04 C 5
3,15 1,20 5,53 C 6
3,15 1,20 12,11 C 7
3,15 1,20 18,69 C 8
3,15 1,20 25,27 C 9
1,33 0,90 22,07 C 10
1,46 0,90 -20,68 D 2
1,46 0,90 18,79 D 10
1,64 0,90 -26,30 E 2
1,64 0,90 13,17 E 10
1,93 0,90 -37,57 F 2
4,57 1,20 -61,96 F 3
1,93 0,90 -27,70 F 4
1,93 0,90 -7,96 F 8
4,57 1,20 -22,49 F 9
1,93 0,90 1,91 F 10
5,21 1,20 -93,94 G 3
2,20 0,90 -41,20 G 4
2,20 0,90 -21,47 G 8
5,21 1,20 -54,47 G 9
2,47 0,90 -62,35 H 3
2,47 0,90 -57,42 H 4
68
2,47 0,90 -37,68 H 8
2,47 0,90 -32,75 H 9
89,35 38,57 -355,46
Tab. 53 e 54: Ripartizioni delle azioni sismiche SLV sugli elementi S – dir. X
Dir. Y
Fx= 24144,25 kN u0= 5,32 mm
Fy= 7243,27 kN v0= 1,88 mm
Mz= -90407,34 kNm ө= -6,61136E-05 rad
rif.
coordinate
kx,i ky,i Kt,i
spostamenti rispetto a CR
xi yi u v
[m] [m] [kN/m]*10-3
[kNm/rad]*10-6
[mm] [mm]
A 5 -5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 4,38 1,52
A 6 0,00 -14,26 0,27 0,48 0,032 4,38 1,88
A 7 5,50 -14,26 0,27 0,48 0,046 4,38 2,25
B 3 -16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 4,68 0,79
B 4 -11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 4,68 1,16
B 5 -5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 4,68 1,52
B 6 0,00 -9,76 0,63 0,63 0,026 4,68 1,88
B 7 5,50 -9,76 0,63 0,63 0,045 4,68 2,25
B 8 11,00 -9,76 0,63 0,63 0,103 4,68 2,61
B 9 16,50 -9,76 0,63 0,63 0,199 4,68 2,98
C 2 -22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 5,21 0,43
C 3 -16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 5,21 0,79
C 4 -11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 5,21 1,16
C 5 -5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 5,21 1,52
C 6 0,00 -1,76 0,63 0,63 0,002 5,21 1,88
C 7 5,50 -1,76 0,63 0,63 0,021 5,21 2,25
C 8 11,00 -1,76 0,63 0,63 0,078 5,21 2,61
C 9 16,50 -1,76 0,63 0,63 0,174 5,21 2,98
C 10 22,00 -1,76 0,27 0,48 0,231 5,21 3,34
D 2 -22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 5,37 0,43
D 10 22,00 0,64 0,27 0,48 0,235 5,37 3,34
E 2 -22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 5,59 0,43
E 10 22,00 3,99 0,27 0,48 0,245 5,59 3,34
F 2 -22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 5,94 0,43
F 3 -16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 5,94 0,79
F 4 -11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 5,94 1,16
F 8 11,00 9,24 0,27 0,48 0,100 5,94 2,61
F 9 16,50 9,24 0,63 0,63 0,274 5,94 2,98
F 10 22,00 9,24 0,27 0,48 0,273 5,94 3,34
G 3 -16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 6,27 0,79
G 4 -11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 6,27 1,16
G 8 11,00 14,24 0,27 0,48 0,141 6,27 2,61
G 9 16,50 14,24 0,63 0,63 0,369 6,27 2,98
H 3 -16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 6,60 0,79
69
H 4 -11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 6,60 1,16
H 8 11,00 19,24 0,27 0,48 0,194 6,60 2,61
H 9 16,50 19,24 0,27 0,48 0,266 6,60 2,98
Fx,i Fy,i Mz,i
[kN] [kN] [kNm]
0,92 0,90 8,21 A 5
0,92 0,90 13,14 A 6
0,92 0,90 18,07 A 7
2,56 1,20 5,25 B 3
2,56 1,20 11,82 B 4
2,56 1,20 18,40 B 5
2,56 1,20 24,98 B 6
2,56 1,20 31,56 B 7
2,56 1,20 38,14 B 8
2,56 1,20 44,72 B 9
1,36 0,90 -17,34 C 2
3,23 1,20 -14,06 C 3
3,23 1,20 -7,49 C 4
3,23 1,20 -0,91 C 5
3,23 1,20 5,67 C 6
3,23 1,20 12,25 C 7
3,23 1,20 18,83 C 8
3,23 1,20 25,41 C 9
1,36 0,90 22,13 C 10
1,45 0,90 -20,67 D 2
1,45 0,90 18,80 D 10
1,57 0,90 -26,00 E 2
1,57 0,90 13,47 E 10
1,75 0,90 -35,96 F 2
4,16 1,20 -58,16 F 3
1,75 0,90 -26,09 F 4
1,75 0,90 -6,36 F 8
4,16 1,20 -18,68 F 9
1,75 0,90 3,51 F 10
4,58 1,20 -84,91 G 3
1,93 0,90 -37,39 G 4
1,93 0,90 -17,65 G 8
4,58 1,20 -45,44 G 9
2,11 0,90 -55,39 H 3
2,11 0,90 -50,46 H 4
2,11 0,90 -30,72 H 8
2,11 0,90 -25,79 H 9
88,87 38,57 -245,12
Tab. 55 e 56: Ripartizioni delle azioni sismiche SLV sugli elementi S – dir. Y
70
11 – Calcolo dei solai
SOLAI
Solaio piano 2
Gk= 5,98 kN/m2
Qk= 3,00 kN/m2
solaio S201-S202 Solaio piano 2 (carico distribuito) 12,27 kN/m2
SLU
Mmax= 74,03 kNm/m sez. 2: momento massimo, sull'appoggio centrale (da analisi con "Gelfi Travecontinua")
t= 400 mm
R= 102,4 kN/m reazione sull'appoggio centrale (da analisi con “Gelfi”)
∆M= 5,12 kNm/m riduzione del momento
MEd= 68,91 kNm/m sez. 2: momento con riduzione, sull'asse trave centrale
MEd= 63,79 kNm/m sez. 2: momento a filo trave centrale
z= 3,30 m dall'asse della trave di bordo sx (largh. 1,1 m, R=40,56)
MEd= 67 kNm/m sez. A: momento in campata 202 (a 2,42 m dalla trave di bordo) da “Gelfi”
VEd= 55,89 taglio in appoggio da “Gelfi”
VEd= 47,91 kN/m prima sezione ristretta a filo della trave centrale (di 1,3 m)
MEd= 13,68 kNm/m sez. B: momento in campata 201 da “Gelfi”
Per i momenti negativi agli appoggi laterali, abbiamo valutato i vincoli laterali come incastri:
M= 72,79 kNm/m in sez. 1 con arrotondamento sugli appoggi (pilastri)
M= 15,87 kNm/m in sez. 3 con arrotondamento sugli appoggi (pilastri)
SLE
MEd= 52,77 kNm/m in sez. 1 con arrotondamento sugli appoggi
MEd= 48,43 kNm/m sez. A: momento in campata T230
MEd= 50,41 kNm/m sez. 2: momento con riduzione, sull'asse della trave
R= 60,90 kN/m sez. 2: reazione sull'appoggio centrale
MEd= 40,51 kNm/m sez. 2: momento con riduzione, sul filo della trave
MEd= 7,47 kNm/m sez. B: momento in campata T231
MEd= 8,96 kNm/m in sez. 3 con arrotondamento sugli appoggi
71
Armature longitudinali
Armature inferiori
1F12 113 mm2
Sez. A: campata solaio S202 1F14 154 mm2
d=h-d'= 280-34= 246 mm 1F16 201 mm2
d= 246 mm distanza delle armature inferiori dal lembo superiore
d= 24,6 cm h= 3,4 cm
As= 809,14 mm2/m quantità teorica
As= 842,000 mm2/m quantità con 4Φ14+2Φ12/1000
MRd= 69,72 kNm/m
Sez. B: campata solaio S201
As= 165,21 mm2/m quantità teorica
(formula che ipotizza l'acciaio snervato, escludendo il campo C delle forti armature)
As= 308,000 mm2/m
quantità con 2Φ14/1000
MRd= 25,50 kNm/m
Verifica della quantità minima di armatura longitudinale per sforzi di taglio (arco-tirante) (NT 4.1.2.1.3.1):
VEd= 50,38 kN/m Asl= 134,7 mm2/m <As = 226 mm
2/m
una barra F12
per nervatura
taglio massimo all'estremità da "Gelfi Travecontinua"
Armature superiori
Solaio S201-S202
Sez. 1
M= 72,79 kNm/m
As= 879,07 mm2/m quantità teorica
As= 924 mm2/m quantità con 6Φ14/1000 As= 616,000 mm
2/m
quantità con 4Φ14
MRd= 76,51 kNm/m MRd= 51,01 kNm/m
Sez. 2
M= 74,03 kNm/m sez. 2: momento massimo, sull'appoggio centrale (da analisi con “Gelfi”)
MEd= 68,91 kNm/m sez. 2: momento con riduzione, sull'asse trave centrale
d (altezza utile armature tese)= 24,6 cm
MEd= 63,79 kNm/m sez. 2: filo trave centrale (condizione più severa: M agisce su b=2*120 mm)
d (nella sezione attacco trave)= 24,6 cm
Asse trave centrale:
As= 832,21 mm2/m quantità teorica
As= 842 mm2/m quantità con 4Φ14+2Φ12/1000 MRd= 69,72 kNm/m
308 mm2/m quantità con 2F14/1000 MRd= 25,50 kNm/m
Sez. 3
M= 15,87 kNm/m
As= 191,66 mm2/m quantità teorica
As= 308 mm2/m quantità con 2Φ14 (già presenti nell'ala)
72
Lunghezze di ancoraggio
30F= 42 cm (F14)
36 cm (F12)
Verifiche a taglio
EC2:4.3.2.3 Elementi che non richiedono armatura al taglio
Resistenza al taglio di calcolo VRd1=(τRd*k*(1,2+40ρl)+0,15ρcp)*bw*d
con:
τRd= resistenza unitaria a taglio di calcolo= 0,34 (per cls classe 30)
k= 1,6-d= 1,354 per elementi con più del 50% di armatura inferiore che prosegue
rl= Asl/(bw*d)= 0,014262
Asl= 842 mm2/m (4F14+2F12 nella sezione di verifica Sez. 2))
bw= 240 mm larghezza minima sezione efficace
rcp= NSd/Ac= 0 (assenza di forza assiale)
VRd1= 48,12051 kN/m
VSd= 47,91 kN/m verificato
La verifica è eseguita a filo della trave centrale e non alla distanza utile d dal filo, pertanto è più severa. Verifiche di esercizio Per la sezione a T con momento positivo e ala compressa, si adotta la resistenza convenzionale pari al 75% di quella del calcestruzzo.
Sezione rettangolare piena con M negativo e cls compresso al bordo inferiore, in corrispondenza degli appoggi.
Sezioni a T con M negativo ai bordi delle fasce piene di solaio prossime agli appoggi.
Valori ammissibili della tensione:
σ'c= 16,65 N/mm2 per sez. a M negativo
σ'*c= 0,75*σ'c= 12,49 N/mm2 per sez. a M positivo
σ's= 300 N/mm2 (<0,8fyk) per ferri<f14
Nelle situazioni più gravose:
Sez. 2, asse trave centrale con momento ridotto
ρs= 0,003
con m=Es/Ec=15
15ρs= 0,05
x= 0,27 x 24,6= 6,72 cm
z= 22,36 cm
-σc= 6,71 N/mm2 < 16,65 N/mm
2
σs= 267,75 N/mm2 < 300 N/mm
2
Sez. A
(applichiamo la formula per sezioni a T con x>t)
At= 8,42 cm2
a= 76 cm
b0= 24 cm larghezza di due travetti
x= 7,19 cm
y= 3,19 cm
Ii= 49734,29 cm4
73
-σc= 7,00 N/mm2 < σ'*c 12,49
σs= 254,28 < σ's 300
z= 22,62 cm 0,9*d= 22,14
Sez. 2, filo trave centrale
ρt= 0,034 (considera As+A's)
con m=Es/Ec=15
15ρs= 0,506098 δ= 0,63573
x= 0,442384 x d= 10,88265 cm
Ii= 49737,86 cm4
-σc= 8,864413 N/mm2 < σ'*c 12,49
σs= 167,6011 N/mm2 < σ's 300
z= 21,01976 cm 0,854462 d
Verifiche a SLE
(con diverso metodo: Biasioli-Doimo, Quaderno Tecnico n°3: Strutture di calcestruzzo. Stati limite di esercizio)
Solaio S201-202 (combinazioni delle azioni da NT 2.5.1)
Mek,QP/Med= 0,68
Mek,CA/Med= 0,73
Verifiche allo stato limite di limitazione delle tensioni
(NT 4.1.2.2.5)
Solaio S201-202
αe= 18,17112 coefficiente di omogeneizzazione
r= 0,34 % rapporto geometrico d'armatura tesa
ξ= 0,296 profondità relativa dell'asse neutro
combinazione QP:
nk,QP= 0,025
σc/fck= 0,185 < 0,45
σs/fyk= 0,54
combinazione CA:
nk,CA= 0,026
σc/fck= 0,198 < 0,6
σs/fyk= 0,58 < 0,8
Verifiche allo stato limite di deformazione
(NT 4.1.2.2.2, che rimanda a EC2 4.4.3)
Solaio S201-202
l/d0= 33,09594 < 36
s= 0,8 per solai
k= 1,3
l= 8 m nervatura di luce maggiore
l/d= 43,62 > 32,520
74
Verifiche allo stato limite di fessurazione
σs/fyk= 0,54
Φmax= 16 mm da tabella "SL fessurazione d max"
75
12 – Calcolo delle travi
TRAVI
T230-T231 trave in spessore tra i pilastri B2-B3-B4
gk= 5,98 kN/m2
qk= 3,00 kN/m2
Aggiungendo il peso della trave distribuito sulla larghezza di solaio otteniamo:
gk= 6,83 kN/m2
qk= 3,00 kN/m2
Gk= 42,71 kN/m
Qk= 18,75 kN/m
Trave T230-231 Trave T230-231 (carico distribuito) 13,38 kN/m2
SLU
Mmax= 284,9 kNm sez. 2: momento massimo, sull'appoggio centrale (da analisi con “Gelfi”)
t= 400 mm larghezza appoggio
R= 540,8 kN reazione sull'appoggio centrale (da analisi con “Gelfi”)
∆M= 27,04 kNm riduzione del momento
MEd= 257,86 kNm sez. 2: momento con riduzione, sull'asse del pilastro
MEd= 223,4 kNm sez. A: momento in campata T230 da “Gelfi”
VEd= 265,1 kN taglio in appoggio da “Gelfi”
MEd= 148,3 kNm sez. B: momento in campata T231 da “Gelfi”
Per i momenti negativi agli appoggi laterali, abbiamo valutato i vincoli laterali come incastri:
MEd= 236,1 kNm in sez. 1 con arrotondamento sugli appoggi
MEd= 217,9 kNm in sez. 3 con arrotondamento sugli appoggi
SLE
MEd= 163,3 kNm in sez. 1 con arrotondamento sugli appoggi
MEd= 156,5 kNm sez. A: momento in campata T230
MEd= 184,90 kNm sez. 2: momento con riduzione, sull'asse del pilastro
MEd= 97,08 kNm sez. B: momento in campata T231
MEd= 151,8 kNm in sez. 3 con arrotondamento sugli appoggi
76
Armature longitudinali
Armature inferiori
1F12 113 mm2
Sez. A: campata trave T230 1F14 154 mm2
d=h-d'= 280-34= 246 mm 1F16 201 mm2
d= 246 mm distanza delle armature inferiori dal lembo superiore
d= 24,6 cm h= 3,4 cm
As= 2697,95 mm2 quantità teorica
As= 2814,000 mm2 quantità con 14Φ16
MRd= 233,01 kNm
Sez. B: campata trave T231
d=h-d'= 280-34= 246 mm
d= 246 mm distanza delle armature inferiori dal lembo superiore
d= 24,6 cm h= 3,4 cm
As= 1790,98 mm2 quantità teorica
As= 1809,000 mm2 quantità con 9Φ16
MRd= 149,79 kNm
Armature superiori
Travi T230-231
Sez. 1
M= 236,1 kNm
As= 2851,33 mm2 quantità teorica
As= 3015 mm2 quantità con 15Φ16
MRd= 249,65 kNm
Sez. 2
M= 284,9 kNm sez. 2: momento massimo, sull'appoggio centrale (da analisi con “Gelfi”)
MEd= 257,86 kNm sez. 2: momento con riduzione, sull'asse del pilastro centrale
Asse trave centrale:
As= 3114,12 mm2 quantità teorica
As= 3216 mm2 quantità con 16Φ16 MRd= 266,30 kNm
804 mm2 quantità con 4F16 MRd= 66,57 kNm
Sez. 3
M= 217,9 kNm
As= 2631,53 mm2 quantità teorica
As= 2814 mm2 quantità con 14Φ16 MRd= 233,01 kNm
Armature trasversali
Valutiamo la distanza della prima sezione di calcolo dall'asse del pilastro:
λc= 2,0
z= 0,9 d = 22,14 cm
e=a/2-0,2*d= 15,08 cm
x=e+(z/2)*λc= 37,220 cm dall'asse del pilastro
77
Dimensioniamo la staffatura con riferimento a metà del taglio agente sulla sezione più sollecitata 2' (sinistra del pilastro centrale).
V*ad= (V2'-(Gk+Qk)*x)= 242,23 kN
as= (Vad/2)/(zfsdλc)= 7,31 cm2/m
s<0,8d= 196,8 mm spaziatura massima dei ferri
s= 180 mm spaziatura adottata
gabbie di staffe verticali 1+1F8/180
as= 11,16889 cm2/m
cui corrisponde un taglio resistente:
V'rd= 184,9648 kN
Con pd=(Gk+Qk)= 61,46 kN/m , la staffatura lascia scoperte le seguenti porzioni di scorrimento:
Estremità 1
V1d= 233,90 kN da "Gelfi Travecontinua"
x1= 0,80 m
Qad= 88,00 kN
con ferri piegati a 30°, sinα=0,5 λs=1,73
As= 1,58 cm2
si assumono 2f16 per 4,02 cm2
Estremità 2'
V1d= 265,10 kN da "Gelfi Travecontinua"
x1= 1,30 m
Qad= 235,98 kN
con ferri piegati a 30°, sinα=0,5 λs=1,73
As= 4,23 cm2
si assumono 3F16 per 6,03 cm2
Lunghezze di ancoraggio
30F= 48 cm (F16)
VERIFICHE DI ESERCIZIO
Sollecitazioni flessionali
Valori ammissibili della tensione:
σc= 16,65 N/mm2 per sez. a M negativo (massime compressioni nel cls)
σ'*c= 0,75*σ'c= 12,49 N/mm2 per sez. a M positivo
σ's= 280 N/mm2 (<0,8fyk) per ferri<F16
Individuiamo le larghezze collaboranti del cls compresso,
ipotizzando distribuzioni a 45° delle sollecitazioni a partire dal bordo libero del pilastro. Estremo 1: bf=b+2a= 120 cm
Estremo 2 (appoggio di continuità):bf=b+2*3*d= 187,6 cm
Sezione in campata: 130 cm
78
Sez. 1 M= 163300 Nm
ρt= 0,020 As= 28,14 cm2 d= 24,6 cm
con m=Es/Ec= 15 As'= 30,150 cm2 d'= 3,4 cm
ψt= 0,296189
δ= 0,554247
x= 0,35 x 24,60 = 8,581262 cm
Ii= 145728,01 cm4
-σc= 9,62 N/mm2 < 16,65 N/mm
2
σs= 269,25 N/mm2 < 280 N/mm
2
Sez. A M= 156500 Nm
ρt= 0,113 As= 28,14 cm2 d= 24,6 cm
con m=Es/Ec= 15 As'= 8,040 cm2 d'= 3,4 cm
ψt= 1,696998 (4F16 superiori su tutta la campata)
δ= 0,808491
x= 0,67 x 24,60 = 16,59175 cm
Ii= 245981,21 cm4 1F6 28,27 mm
2
1F8 50,26 mm2
-σc= 10,56 N/mm2 < 16,65 N/mm
2 1F10 78,53 mm
2
σs= 76,43 N/mm2 < 280 N/mm
2 1F12 113 mm
2
1F14 154 mm2
Sez. 2 M= 184900,00 Nm 1F16 201 mm2
ρt= 0,131 As= 28,14 cm2 d= 24,6 cm
con m=Es/Ec= 15 As'= 32,160 cm2 d'= 3,4 cm
ψt= 1,95993 (4F16 superiori su tutta la campata)
δ= 0,540379
x= 0,48 x 24,60 = 11,83964 cm
Ii= 206872,65 cm4
-σc= 10,58 N/mm2 < 16,65 N/mm
2
σs= 171,08 N/mm2 < 280 N/mm
2
CALCOLI DI FESSURAZIONE
Criterio tecnico indiretto
Imponiamo alla tensione di trazione nell'armatura, sulla sezione parzializzata,
un limite massimo in funzione del diametro delle barre.
Valido per barre nervate. Si assume la condizione di combinazione frequente di carico.
Distanza max: sk=35+6,7Φ
Ampiezza di fessurazione: wok=σ's/135000
con il limite di wk= 0,3 mm
σ's=0,3*135000/(35+6,7Φ)= 284,8101 N/mm2
Verificato essendo superiore al valore ammissibile della tensione per le verifiche di esercizio.
79
Spaziatura massima delle barre: 150 mm (EC prospetto 4.12)
Spaziatura effettiva: 50 mm
Aree di armatura minime: (EC2: 4.4.2)
Per limitare le autotensioni da ritiro e variazioni termiche
As=(kc*k*fct,eff*Act)/σs
As= 850,9032 mm2 Verificato
80
13 – Calcolo dei pilastri
Prendiamo in considerazione la travata più gravata dal carico (T230-T237). Le azioni sui vari pilastri sono similari, come si vede nella tabella seguente, per cui dimensioneremo le armature del solo pilastro centrale B6.
Sollecitazioni
Sollecitazioni
B6
Condizione di carico
Mx N Vx
[kNm] [kN] [kN]
SLU 39,62 2870,95 19,81
vento 0,09 0 0,05
SLE QP 27,48 1865,78 13,74
sisma 5,12 0 2,56
Tab. 57: Sollecitazioni su B6
B9
Condizione di carico
Mx N Vx
[kNm] [kN] [kN]
SLU 36,96 2870,95 18,48
vento 0,09 0 0,05
SLE QP 26,26 1865,78 13,13
sisma 5,12 0 2,56
Tab. 58: Sollecitazioni su B9
Per Mx alle condizioni SLU e SLE (lungo la direzione della travata T230-T237), abbiamo considerato trasferito
il momento proveniente dal diagramma della trave.
Abbiamo calcolato Vx allo SLU e SLE come V=M*(2/h) con h altezza di interpiano.
N allo SLU e SLE da tabella di dimensionamento dei pilastri.
Le azioni del vento e del sisma provengono dalla ripartizione delle azioni orizzontali.
Distinguiamo i carichi in:
a. Carichi verticali e vento
ψ0= 0,6 (vento)
B6-SLU
MEd= 39,67 kNm NEd= 2870,95 kN VEd= 19,84 kN
B9-SLU
MEd= 37,01 kNm NEd= 2870,95 kN VEd= 18,51 kN
81
b. Carichi verticali e sisma
Combinazione di carico differente da quella statica: Ex/y+Gk+Σiψ2iQik
B6-SLV
MEd= 32,60 kNm NEd= 1865,78 kN
B9-SLV
MEd= 31,38 kNm NEd= 1865,78 kN
SLU - Pressoflessione
Il pilastro è progettato tenendo conto delle due situazioni di carico: massima forza assiale sommata al minimo momento flettente (SLU statico) e minima forza assiale associata al massimo momento flettente (SLV sismico).
La verifica è condotta utilizzando un programma di calcolo in grado di generare i domini di resistenza (diagrammi di interazione) per flessione e forza assiale.
B6
Eccentricità del I° ordine.
Il pilastro è a diretto contatto con l’esterno e ha le seguenti dimensioni:
b= 400 mm h= 400 mm
A= 160000 mm2
La distanza del baricentro delle armature longitudinali dalla superficie del cls vale:
d'=25+8+16/2= 41 mm L'eccentricità della forza assiale dev'essere almeno pari a:
ee=max(0,05b;0,05h;20mm)= 25 mm Eccentricità max:
e0= MEd,x/NEd= 13,82 mm < 25 mm
si assume: ee=e0= 25,00 mm
Si somma all'eccentricità dovuta ai carichi quella dovuta alle imperfezioni geometriche:
e1=(ee+ei)
ei= Qil0/2= Q0ahaml0/2 con:
Q0= 1/200 rad
ah= 2/√l= 1,00 >1 ah=1
am= √(0.5*(1+1/m))= 1 con m=1
82
ei= 10,0 mm
Eccentricità totale etot= (ee+e1)= 35,00 mm
che dev'essere considerato nella direzione x del momento, più sfavorevole.
Il momento di calcolo è: MEd,x= NEdetot= 100,5 KNm
Armatura
Per verificare se sia necessario tener conto degli effetti del II° ordine, si progetta l’armatura per
SLU statico MEd,x = 100,5 kNm NEd = 2870,95 kN
SLU sismico MEd,x = 32,60 kNm NEd = 1865,78 kN
Si calcolano i valori adimensionali:
SLU statico m= 0,09 kNm n= 1,03 kN
dal diagramma di interazione per d’/h = 41/400 = 0,102 (STR ST22) è w = 0 (sotto armatura minima)
SLU sismico m= 0,03 kNm n= 0,67 kN
dal diagramma di interazione per d’/h = 41/400 = 0,102 (STR ST22) è w = 0 (sotto armatura minima)
Effetti del II° ordine.
Dati:
w= wmin= 0,24 (valore minimo per zona sismica per r = 1%).
La snellezza limite risulta:
lmin= 20ABC/√n snellezza limite
A= 1/(1+0.2*fef)= 0,71
B= √1+2w= 1,22
C= 1.7-rm= 2,7
lmin= 52
rmin= 115,47 mm
l= l0/rmin= 34,64 < 52 Dunque non vanno tenuti in conto gli effetti del secondo ordine.
Calcolo della capacità portante
La condizione peggiore è rappresentata dalla condizione di SLU statico, che richiede un
rapporto meccanico d’armatura maggiore. Per w = 0,24 si ottiene:
83
As=ω*b*h*(fcd/fyd)= 1786,76 mm2
Si dispongono 4Φ16 per lato e 4Φ16 centrali (As=4*3*210=2412 mm
2), col rispetto dell’armatura minima in
zona sismica pari a As,min = 0,01*400*400 = 1600 mm2 e della massima distanza tra le barre longitudinali.
Momenti di progetto:
MEd[kNm] NEd[kN]
SLU statico 100,48 2870,95
SLV sismico 32,60 1865,78
La verifica non è rispettata.
Ridimensioniamo il pilastro:
b= 500 mm h= 400 mm
A= 200000 mm2
w= wmin= 0,24
85
Dal diagramma si ricava che l'armatura minima è in grado di sopportare le sollecitazioni di progetto. Per NEd= 2878,00 kN, MRd= 175 kNm , momento resistente all'estremità del
pilastro.
I valori adimensionali con il pilastro ridimensionato valgono:
b= 500 mm h= 400 mm
SLU statico m= 0,07 kNm n= 0,82 kN
SLU sismico m= 0,02 kNm n= 0,54 kN
SLU-Taglio
B6
Per la disposizione delle staffe le indicazioni di norma sono: - strutture in zona non sismica o zona centrale di pilastri in zona sismica:
smax ≤ min (12 φl , 250 mm) = min (192; 250) = 160 mm (min. da normativa)
- strutture in zona sismica: nelle zone di estremità estese a 1/6 dell’altezza netta (dunque pari a
4000/6 = 667 mm):
smax ≤ min (8φl, h/2, 175 mm) = 100 mm; al di fuori di tale zona valgono le regole per zona non sismica.
Con staffe F8 disposte con passo s = smax = 100 mm è Asw = 100 mm2.
Verifica al taglio con metodo standard (G. Albano, Progettazione esecutiva di strutture in cemento
armato in zona sismica, cap. 3.4.2)
VRd3= VRd1+(Asw/s)*0,9*d*fywd
(EC2:4.3.2.3 Elementi che non richiedono armatura al taglio)
Resistenza al taglio di calcolo VRd1=(τRd*k*(1,2+40ρl)+0,15ρcp)*bw*d
con:
τRd= resistenza unitaria a taglio di calcolo= 0,34 (per cls classe 30)
k= 1,6-d= 1 per elementi con più del 50% di armatura inferiore interrotta
rl= Asl/(bw*d)= 0
Asl= 0 mm2/m
nessuna area di armatura di trazione che prosegue
bw= 400 mm larghezza minima sezione efficace
rcp= NSd/Ac= 14354,77 contributo della forza di compressione
86
VRd1= 344,5799 kN
VRd3= 479,2199 kN con la resistenza delle staffe
VEd= 19,81 kN La verifica è soddisfatta.
COMBINAZIONE “SISMICA”
La verifica in zona sismica va fatta con un'amplificazione della forza da taglio pari a 1,1 per CD "B".
Dal diagramma precedente ricaviamo, alla sollecitazione:
NEd= 2878,00 kN, un momento resistente: MRd= 175 kNm che va garantito sulla testa del pilastro. Il taglio sollecitante è:
VEd=gRd*(MRds+Mrdi)/lc= 96,25 kN <VRd La verifica è soddisfatta.
Disposizioni costruttive
In zona sismica la prima staffa non deve distare più di 50 mm dal’estremità del pilastro (filo interno del
solaio).
Le staffe devono essere chiuse e terminare con ganci piegati a 135°per permettere alle staffe di
mantenere la capacità di confinamento senza perdita di aderenza anche in caso di scoppio del copriferro.
87
14 – Calcolo dei nuclei e setti
Calcoliamo il nucleo denominato SCALA 1, comprendente vano scala ed ascensore realizzati in
un’unica struttura in cemento armato; calcoliamo il setto B2.
Sollecitazioni di progetto
Sollecitazioni statiche di SLU
SCALA 1
combinazione
Mx My Vx Vy N
kNm kN kN
SLU 44,25 10,99 22,125 5,495 8674,79
vento x 376,1535 73,23323 188,08 36,62 -
vento y 0 186,749 0,00 93,37 -
sisma x 5585,073 644,6485 2792,54 322,32 6075,06
sisma y 5386,767 644,6485 2693,38 322,32 6075,06
Tab. 59: Sollecitazioni su SCALA 1
B2
combinazione
Mx My Vx Vy N
kNm kN kN
SLU 83,86 35,45 41,93 17,725 4425,34
vento x 0,26 109,57 0,13 54,78 -
vento y 0,00 185,99 0,00 92,99 -
sisma x 4,12 642,02 2,06 321,01 3139,43
sisma y 5,32 642,02 2,66 321,01 3139,43
Tab. 60: Sollecitazioni su B2
Sollecitazioni taglianti di progetto
Le sollecitazioni di progetto di SLU si ottengono combinando le sollecitazioni ottenute dall’analisi. Nel caso del vento nelle due direzioni si combinano gli effetti di momento flettente e taglio, moltiplicati per
y0 = 0,6, con le sollecitazioni di momento derivanti dai carichi verticali SLU.
(NT 7.4.4.5.1)
Per strutture in CD “B” e CD “A” si deve tener conto del possibile incremento delle forze di taglio a seguito
della formazione della cerniera plastica alla base della parete. Questo requisito è ritenuto soddisfatto se si incrementa del 50% il taglio derivante dall’analisi.
88
SCALA 1
combinazione
Mx My Vx Vy N
kNm kN kN
SLU vento x 269,9421 54,92994 134,971 27,46497 8674,79
SLU vento y 44,25 123,0394 41,93 73,52144 8674,79
SLV sisma x 5585,073 644,6485 4188,805 483,4864 6075,064
SLV sisma y 5386,767 644,6485 4040,075 483,4864 6075,064
Tab. 61: Sollecitazioni amplificate su SCALA 1
B2
combinazione
Mx My Vx Vy N
kNm kN kN
SLU vento x 84,0139 101,189 42,00695 50,59452 4425,34
SLU vento y 83,86 147,0429 41,93 73,52144 4425,34
SLV sisma x 4,12 642,02 3,091673 481,5167 3139,427
SLV sisma y 5,32 642,02 3,990359 481,5167 3139,427
Tab. 62: Sollecitazioni amplificate su B2
In corsivo i valori del taglio incrementati.
89
Progetto/verifica delle armature longitudinali
SCALA 1
Suddividiamo il nucleo "SCALA 1" in zone confinate atte a sopportare l'azione flettente e progettate
in modo da formare le cerniere plastiche richieste in zona sismica, e zone non confinate che assorbono le azioni di taglio e impediscono lo scorrimento tra zone confinate. In figura vediamo la suddivisione del nucleo in sei pareti:
Fig. 16: Nucleo scala costituito da sei pareti
(NTC 7.4.6.2.4)
Le zone confinate sono spesse 20 cm (spessore della parete) ed hanno lunghezza confinata lc pari a:
lc= 0,20*l> 1,5*s
lc= 1,4 m nella parete 1
lc= 0,7 m nella parete 2
lc= 1,3 m nella parete 3
lc= 0,5 m nella parete 4
lc= 0,5 m nella parete 5
lc= 1,2 m nella parete 6
90
Armature longitudinali
Calcoliamo le massime trazioni nelle zone confinate (forze S) partendo dal momento complessivo agente sulla SCALA 1 e distribuendolo in proporzione alle dimensioni dei setti che lo sopportano nelle rispettive direzioni x e y.
(NTC 7.4.4.5.2)
Una parete è un elemento per il quale la forza assiale normalizzata (forza assiale massima sopportata dal
nucleo ascensore) è minore di 0,4 in CD "B".
n= 0,22 <0,40 condizione statica più svantaggiosa (vento y)
n= 0,19 <0,40 condizione sismica più svantaggiosa (sisma y) Abbiamo per ciascuna direzione del momento flettente tre setti resistenti. I momenti agenti lungo ciascuna
delle due direzioni andranno computati come forze di trazione/compressione proporzionalmente
alla lunghezza dei bracci di leva nei vari setti.
Bracci di leva:
setto 1 6,8-1,4= 5,4 m resiste in direzione x
setto 2 2,7 m resiste in direzione y
setto 3 5,3 m resiste in direzione x
setto 4 1,9 m resiste in direzione y
setto 5 1,9 m resiste in direzione x
setto 6 4,4 m resiste in direzione y
Totale lunghezza bracci in direzione x= 12,6 m
Totale lunghezza bracci in direzione y= 9 m
Per il sisma in direzione x risulta:
MEd,y= 644,65 kNm
MEd,x= 5585,07 kNm
Sx complessiva (da distribuire sui tre setti)= 443,2597 kN
Sy complessiva (da distribuire sui tre setti)= 71,62762 kN
Sx1= 189,97 kN
Sx3= 186,45 kN
Sx5= 66,84 kN 443,2597
Sy2= 21,49 kN
Sy4= 15,12 kN
Sy6= 35,02 kN 71,62762
Per trovare la forza di trazione su ciascun elemento confinato, occorre dividere ancora per due:
Sx1= 94,98 kN
Sx3= 93,23 kN
Sx5= 33,42 kN
Sy2= 10,74 kN
Sy4= 7,56 kN
Sy6= 17,51 kN
Su ciascun elemento confinato alla trazione si oppone la forza di compressione data dai carichi verticali
(banalmente, carico verticale complessivo diviso 6, numero delle zone confinate).
NEd= 1012,51 kN forza di compressione su ciascuna zona
Il nodo più sollecitato è quello tra setto 2 e 3, che riceve una forza di trazione pari a:
-908,54 kN Non c'è trazione.
91
Per il sisma in direzione y risulta:
MEd,y= 644,65 kNm
MEd,x= 5386,77 kNm
Sx complessiva (da distribuire sui tre setti)= 427,5212 kN
Sy complessiva (da distribuire sui tre setti)= 71,62762 kN
Sx1= 183,22 kN
Sx3= 179,83 kN
Sx5= 64,47 kN 427,5212
Sy2= 21,49 kN
Sy4= 15,12 kN
Sy6= 35,02 kN 71,62762
Per trovare la forza di trazione su ciascun elemento confinato, occorre dividere ancora per due:
Sx1= 91,61 kN
Sx3= 89,92 kN
Sx5= 32,23 kN
Sy2= 10,74 kN
Sy4= 7,56 kN
Sy6= 17,51 kN
Su ciascun elemento confinato alla trazione si oppone la forza di compressione data dai carichi verticali
(banalmente, carico verticale complessivo diviso 6, numero delle zone confinate).
NEd= 1012,51 kN forza di compressione su ciascuna zona
Il nodo più sollecitato è quello tra setto 1 e 2, che riceve una forza di trazione pari a:
-910,15 kN Non c'è trazione.
Bracci di leva:
setto 1 6,8-1,4= 5,4 m resiste in direzione x
setto 2 2,7 m resiste in direzione y
setto 3 5,3 m resiste in direzione x
setto 4 1,9 m resiste in direzione y
setto 5 1,9 m resiste in direzione x
setto 6 4,4 m resiste in direzione y
Totale lunghezza bracci in direzione x= 12,6 m
Totale lunghezza bracci in direzione y= 9 m
Per il vento in direzione x risulta:
MEd,y= 54,93 kNm
MEd,x= 269,94 kNm
Sx complessiva (da distribuire sui tre setti)= 21,42397 kN
Sy complessiva (da distribuire sui tre setti)= 6,103326 kN
Sx1= 9,18 kN
Sx3= 9,01 kN
Sx5= 3,23 kN 21,42397
Sy2= 1,83 kN
Sy4= 1,29 kN
Sy6= 2,98 kN 6,103326
Per trovare la forza di trazione su ciascun elemento confinato, occorre dividere ancora per due:
Sx1= 4,59 kN
Sx3= 4,51 kN
Sx5= 1,62 kN
Sy2= 0,92 kN
Sy4= 0,64 kN
Sy6= 1,49 kN
Su ciascun elemento confinato alla trazione si oppone la forza di compressione data dai carichi verticali
(banalmente, carico verticale complessivo diviso 6, numero delle zone confinate).
92
NEd= 1445,80 kN forza di compressione su ciascuna zona
Il nodo più sollecitato è quello tra setto 2 e 3, che riceve una forza di trazione pari a:
-1440,38 kN Non c'è trazione.
Per il vento in direzione y risulta:
MEd,y= 123,04 kNm
MEd,x= 44,25 kNm
Sx complessiva (da distribuire sui tre setti)= 3,511905 kN
Sy complessiva (da distribuire sui tre setti)= 13,67104 kN
Sx1= 1,51 kN
Sx3= 1,48 kN
Sx5= 0,53 kN 3,511905
Sy2= 4,10 kN
Sy4= 2,89 kN
Sy6= 6,68 kN 13,67104
Per trovare la forza di trazione su ciascun elemento confinato, occorre dividere ancora per due:
Sx1= 0,75 kN
Sx3= 0,74 kN
Sx5= 0,26 kN
Sy2= 2,05 kN
Sy4= 1,44 kN
Sy6= 3,34 kN
Su ciascun elemento confinato alla trazione si oppone la forza di compressione data dai carichi verticali
(banalmente, carico verticale complessivo diviso 6, numero delle zone confinate).
NEd= 1445,80 kN forza di compressione su ciascuna zona
Il nodo più sollecitato è quello tra setto 2 e 3, che riceve una forza di trazione pari a:
-1443,01 kN Non c'è trazione. Effettuiamo un'analisi più precisa con il software di calcolo "Verifica CA SLU".
Nonostante non vi sia forza di trazione (per la mole imponente dell’edificio), disponiamo un'armatura di F20
nelle aree confinate come da schema seguente:
98
B2
Le zone confinate sono spesse 30 cm (spessore della parete) ed hanno lunghezza confinata lc pari a:
lc= 0,20*l> 1,5*s
lc= 1 m
Utilizziamo la stessa procedura adoperata per i pilastri (si tratta di elementi rettangolari).
n= 0,17 <0,40 condizione sismica (sisma x)
Il setto B2 pertanto può essere considerato un elemento primario di controventamento.
Nel caso di concomitanza di momenti flettenti nelle due direzioni ortogonali è possibile trattare la sezione
come semplicemente presso – inflessa se il rapporto tra i momenti md,x/md,y non eccede 0,20 altrimenti si
deve considerare la sezione soggetta alla contemporanea totalità delle azioni sollecitanti.
combinazione N Mx My md,x md,y n md,x/md,y press.
kN kNm
SLU vento x 4425,34 84,01 101,19 0,00 0,01 0,17 0,05 retta
SLU vento y 4425,34 83,86 147,04 0,00 0,02 0,17 0,03 retta
SLV sisma x 3139,43 4,12 642,02 0,00 0,08 0,12 0,00 retta
SLV sisma y 3139,43 5,32 642,02 0,00 0,08 0,12 0,00 retta
Tab. 63: Tipo di pressoflessione applicabile
Sollecitazioni ridotte di progetto:
combinazione md,x md,y n r
SLU vento x 0,001 0,013 0,17 -
SLU vento y 0,001 0,019 0,17 -
SLV sisma x 0,000 0,084 0,12 -
SLV sisma y 0,000 0,084 0,12 -
Tab. 64: Sollecitazioni ridotte di progetto
Forza di trazione in zona critica (condizione SLU vento X):
F= 863,6365 kN
da cui:
As= 2309,188 mm2
si adottano 12Φ16/zona critica As= 2412 mm2
Utilizzando il programma Verifica C.A. SLU, inseriamo i dati come da pressoflessione agente.
101
Progetto/verifica delle armature trasversali
SCALA 1
La verifica a taglio del nucleo scala è condotta allo SLU considerando un comportamento a traliccio,
con formazione di bielle compresse (calcestruzzo) e bielle tese (acciaio). Tale verifica si effettua
solamente nei confronti delle azioni sismiche, che impegnano maggiormente il vano.
Ricordiamo le lunghezze delle zone confinate, e quindi le lunghezze delle zone a taglio.
lc= 1,4 m nella parete 1 lt= 4 m
lc= 0,7 m nella parete 2 lt= 2 m
lc= 1,3 m nella parete 3 lt= 3,8 m
lc= 0,5 m nella parete 4 lt= 1,4 m
lc= 0,5 m nella parete 5 lt= 1,4 m
lc= 1,2 m nella parete 6 lt= 3,2 m
Nella direzione X assorbono le forze di taglio le pareti 1, 3, 5.
Nella direzione Y assorbono le forze di taglio le pareti 2, 4, 6.
Calcoliamo le sollecitazioni sulle pareti 1 e 6.
Le sollecitazioni sulle pareti si ottengono ripartendo il taglio in proporzione all'area della parete rispetto
all'area a taglio totale nella direzione considerata (comprese le piccole ali).
Sollecitazione sulla parete 1:
VEdx= 1821,22 kN
Nelle verifiche si deve considerare la possibile rottura a taglio compressione del calcestruzzo dell’anima,
la possibile rottura a taglio trazione delle armature dell’anima, la possibile rottura per scorrimento nelle
zone critiche.
(NT 7.4.4.5.2.2)
Verifica a taglio compressione del calcestruzzo dell'anima:
La determinazione della resistenza è condotta assumendo un braccio delle forze interne z pari all’80%
dell’altezza della sezione ed un’inclinazione delle diagonali compresse pari a Ɵ = 45°. Nelle zone critiche
tale resistenza va moltiplicata per un fattore riduttivo 0,4.
Combinando questa indicazione NT 7.4.4.5.2.2 con NT 4.1.2.1.3.2 (Elementi resistenti al taglio),
otteniamo la seguente formula, che assume
una tensione tangenziale pari a 0,08 fcd
VRd= h*bw*(0,08*fcd)
VRd= 1113,6 kN > 1821,22 kN non verificato
Incrementando lo spessore del muro a 35 cm otteniamo:
VRd= 1948,8 kN > 1821,22 kN verificato
102
Verifica a taglio trazione dell'armatura dell'anima:
(NT 4.1.18)
Asw/S= VEd/(0,8*h*fyd*(cotgq+cotgα)*sinα= 3,50 mm2/mm
Si dispongono staffe:
Φ16/100mm Asw/S= 4,02 mm2/mm 1F6 28,27 mm
2
1F8 50,26 mm2
Verifica a scorrimento nelle zone critiche: 1F10 78,53 mm2
1F12 113 mm2
Sui possibili piani di scorrimento dovuti a riprese di getto o a giunti 1F14 154 mm2
costruttivi posti all'interno delle zone critiche deve risultare: 1F16 201 mm2
VEd<VRd,s
VRd,s= Vdd+Vid+Vfd (prendiamo il minore tra i valori sottostanti)
Vdd= 1677,93 kN contr. effetto spinotto 1677,9297 1795,2
Vid= 0 kN contributo armature inclinate
Vfd= 395,0117 kN contr. resistenza per attrito 395,01172 1872,066
VRd,s= 2072,941 kN > 1821,22 kN verificato
Sollecitazione sulla parete 6:
VEdx= 234,42 kN
Nelle verifiche si deve considerare la possibile rottura a taglio compressione del calcestruzzo dell’anima,
la possibile rottura a taglio trazione delle armature dell’anima, la possibile rottura per scorrimento nelle
zone critiche.
(NT 7.4.4.5.2.2)
Verifica a taglio compressione del calcestruzzo dell'anima:
La determinazione della resistenza è condotta assumendo un braccio delle forze interne z pari all’80%
dell’altezza della sezione ed un’inclinazione delle diagonali compresse pari a Ɵ = 45°. Nelle zone critiche
tale resistenza va moltiplicata per un fattore riduttivo 0,4.
Combinando questa indicazione NT 7.4.4.5.2.2 con NT 4.1.2.1.3.2 (Elementi resistenti al taglio),
otteniamo la seguente formula, che assume
una tensione tangenziale pari a 0,08 fcd
VRd= h*bw*(0,08*fcd)
VRd= 890,88 kN > 234,42 kN verificato
Verifica a taglio trazione dell'armatura dell'anima:
(NT 4.1.18)
Asw/S= VEd/(0,8*h*fyd*(cotgq+cotgα)*sinα= 0,50 mm2/mm
Manteniamo la staffatura della dimensione calcolata più sopra, per praticità.
103
Il passo massimo deve rimanere di 100 mm.
Φ16/100mm Asw/S= 4,02 mm2/mm 1F6 28,27 mm
2
1F8 50,26 mm2
Verifica a scorrimento nelle zone critiche: 1F10 78,53 mm2
1F12 113 mm2
Sui possibili piani di scorrimento dovuti a riprese di getto o a giunti 1F14 154 mm2
costruttivi posti all'interno delle zone critiche deve risultare: 1F16 201 mm2
VEd<VRd,s
VRd,s= Vdd+Vid+Vfd (prendiamo il minore tra i valori sottostanti)
Vdd= 1073,875 kN contr. effetto spinotto 1073,875 1148,928
Vid= 0 kN contributo armature inclinate
Vfd= 31,00262 kN contr. resistenza per attrito 31,002624 1497,6528
VRd,s= 1104,878 kN > 234,42 kN verificato
B2
VEdy= 481,52 kN (combinazione sismica) Verifica a taglio compressione del calcestruzzo dell'anima: con una tensione tangenziale pari a 0,08 fcd
VRd= 1211,04 kN > 481,52 kN verificato
Verifica a taglio trazione dell'armatura dell'anima:
Asw/S= VEd/(0,8*h*fyd*(cotgq+cotgα)*sinα= 0,55 mm2/mm
staffe Φ8/100mm Asw/S= 1,00 mm2/mm
Verifica a scorrimento nelle zone critiche:
Deve risultare:
VEd<VRd,s
VRd,s= Vdd+Vid+Vfd (prendiamo il minore tra i valori sottostanti)
Vdd= 881,9618 kN contr. effetto spinotto 881,9618 943,602
Vid= 0 kN contributo armature inclinate
Vfd= 26,95404 kN contr. resistenza per attrito 26,95404 1357,2479
VRd,s= 908,9158 kN > 481,52 kN
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Bibliografia Documentazione sul progetto:
- Aa. vv., Nuovo Campus della China Art Academy a Hangzhou City, in “Detail n°389/2006, pag. 56”, edizione italiana, Monaco di Baviera.
Manuali di progettazione: - G. Toniolo, M. Di Prisco, Cemento armato. Calcolo agli stati limite. Voll. 2A, 2B, Editore Zanichelli, Bologna, 2009; - F. Biasioli, C. Doimo, Quaderno tecnico n°0. Strutture di calcestruzzo. Le basi del progetto strutturale, Area 72 formazione. - F. Biasioli, C. Doimo, Quaderno tecnico n°3. Strutture di calcestruzzo. Stati limite di esercizio, Area 72 formazione. - F. Biasioli, C. Doimo, Quaderno tecnico n°8. Strutture di calcestruzzo. Progetto di edificio in calcestruzzo in zona sismica, Area 72 formazione. - G. Albano, Progettazione esecutiva di strutture in cemento armato in zona sismica, Maggioli Editore, 2009. Normativa: - NTC 2008, Nuove Norme Tecniche per le costruzioni, commentate da A. Cirillo, Sistemi Editoriali; - Eurocodice 2 – Progettazione delle strutture di calcestruzzo. Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici. ENV 1992-1-1.
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Sitografia Documentazione sul progetto:
- http://www.studio-international.co.uk/architecture/xiangshan.asp - http://www.pushpullbar.com/forums/showthread.php?8360-Hangzhou-China-Art-Academy-new-Xiangshan-Campus-Amateur-Architecture-Studio - http://www.chinese-architects.com/projects/detail_thickbox/1759?TB_iframe=true