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Considerazioni prestazionali per le strutture miste acciaio‐calcestruzzo
Timothy J. Sullivan BE(Hons) MSc PhD MICE CEng
Università degli Studi di Pavia& EUCENTRE
EUCENTRE Università degli Studi di Pavia
Considerazioni prestazionali in zone sismiche
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(figure from fib report 7-2)
L’Aquila
Emilia
Elementi non-strutturali
Importanti caratteristiche per la risposta sismica?
• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)
&/OPPURE
• Resistenza Laterale(per sostenere le accelerazioni trasmessedalla struttura)
SistemaLaterale
ElementiNon-strutturali
• Deformabilità(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)
• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)
• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)
• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)
SistemaGravitazionale
• Deformabilità(per sostenere le deformazioni dellastruttura)
• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)
Argomenti di discussione per sistemi misti
1. Opzioni per il sistema laterale
2. Soluzioni di solaio
3. Il sistema gravitazionale
4. Possibilità per la ristrutturazione
1. Sistemi laterali composti acciaio-calestruzzo?
Telai composti “classici”
Pareti in C.A.
Sistemi Misti + altri
Sistema composto per resistere carichi gravitazionali
Pareti in C.A. per resistere carichi orizzontali
1. Caratteristiche di sistemi a pareti (+ sistema grav. composto acciaio-calcestruzzo)
Sistema Laterale – pareti in C.A.• Deformabilità
(per sostenere le richiestedi deformazione del sisma)
• Rigidezza(per limitare le richieste dispostamento sugli elementinon-strutturali)
• Comportamento non-lineare(per dissipare energia e minimizzare gli spostamentipermanenti)
• Resistenza Laterale(per offrire rigidezza e rispettare la gerarchia delleresistenze)
Torry Eurosky, Roma
2. Il ruolo di un solaioIl solaio di una struttura potrebbe avere i seguenti 3 ruoli:- Resistere carichi di gravità- Formare una connessione orizzontale fra elementi verticali (diaframma), trasmettendo forze orizzontali.- Isolare una zona di una struttura da un’altra (da fuoco, rumore, diverse temperature).
Ruolo del solaio in zone sismiche
Accelerazione x masse = forzeforze agenti sul tutto
il solaioil solaio è fondamentale
per trasferire le forzedelle masse alle pareti
Solai insufficienti: Christchurch 2011
Il solaio composto
Buona possibilità per la:
- Connettività
-Leggerezza
-Rigidezza
-Isolamento termico/acustico
-Velocità di costruzione
Importanti Caratteristiche:• Deformabilità
(per sostenere le deformazionidella struttura)
• Resistenza Verticale(per i carichi di gravità)
3. Il sistema gravitazionale?
Terremoto del 4 Sett. 2010 M7.1 Darfield (NZ)
Danno alle colonnegravitazionalideformabilità
insufficiente
Photos courtesy of Stefano Pampanin
Crollo di un edificio dovuto ad insufficientedeformabilità del sistema gravitazionale
NORTHRIDGE, 1994
3. Il sistema gravitazionale composto?
Nodo tipico con pilastro gettato in opera
3. Il sistema gravitazionale composto?
Risultati di modellazione numerica
Osservare:
Deformabilità(2% drift interpiano illustrato qua)
Comportamento non-lineare
3. Il sistema gravitazionale composto?
4. Possibilità per la ristrutturazione?ISOLAMENTO E PARZIALE RICOSTRUZIONE DEGLI IMMOBILI SEDE DEL TRIBUNALE DELL’AQUILA DANNEGGIATI A SEGUITO DEL SISMA DEL 6 APRILE 2009
4. Possibilità per la ristrutturazione?
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
4. Possibilità per la ristrutturazione?INSERIMENTO DI ISOLATORI NELLE COLONNE ESISTENTI
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
VERSATILITA’ E PERSONALIZZAZIONE DEGLI ELEMENTI DEL NPS® SYSTEMIN FUNZIONE DELLE ESIGENZE E
CARATTESTICHE PROGETTUALI RICHIESTE
PER TAVOLE RELATIVE AL VANO 4ASCENSORI (CARPENTERIE EDARMATURE) VEDERE TAVOLE S4a e S4b
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
+7.55
Pil. 30Pil. 29
Pil. 36Pil. 44
Pil.94
Pil.84
Pil.74
Pil.64
Pil.54
Pil.98Pil.96
Pil.95
Pil. 25
Pil. 34Pil. 33Pil. 32Pil. 31Pil. 28Pil. 27Pil. 26Pil. 25
Pil.86
Pil.76
Pil.66
Pil.56
Pil. 46
Pil.24Pil.23Pil.22Pil.21Pil.20Pil.19Pil.18Pil.17Pil.16
Pil.85
Pil.75
Pil.65
Pil.55
Pil.45
Pil.15
Pil.5Pil.4 Pil.14Pil.13Pil.12Pil.11Pil.10Pil.9Pil.8Pil.7Pil.6Pil.3Pil.2Pil.1
Pil.97
Pil. 93
Pil. 83
Pil. 73
Pil. 63
Pil. 53
PARTICOLARE P1
Pil. 43Pil. 42Pil. 41Pil. 40Pil. 39Pil. 38Pil. 37
PARTICOLARE P1
PARTICOLARE P1
PARTICOLARE P1
Lo schema strutturale adottato per orditure portanti orizzontali realizzate con travi NPS® BASIC, permette:1.di ridurre le luci dei solai a lastra in modo da realizzare un sistema completamente autoportante in fase di montaggio e getto del conglomerato di completamento;2.l’effettivo comportamento rigido degli impalcati, in quanto gli elementi diagonali fungono da controventi di piano;3.la diretta trasmissione dei carichi alle strutture portanti verticali, sgravando i solai sottostanti dal carico della puntellazione provvisionale in fase di getto;4.ridurre i costi e i tempi per la realizzazione degli impalcati;
RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO
SOLAIO TIPO PREDALLES E TRAVI RIBASSATE REP
AREA DI INTERVENTO PARI A CIRCA 1850 mq
RICOSTRUZIONE DEL SOLAIO A LIVELLO +7.55 m
Images courtesy of Studio Calvi s.r.l.
RICOSTRUZIONE DEGLI IMPALCATI DI PIANO
Conclusioni1. La progettazione sismica dovrebbe considerare tutti
gli elementi in un edificio: sistemi laterali, verticalied elementi non-strutturali
2. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo possono offrirebuone soluzioni in zone sismiche, particolarmenteper quanto riguarda solai rigidi e leggeri, e sistemitrave-colonna resistenti e deformabili.
3. I sistemi misti acciaio-calcestruzzo potrebberooffrire anche delle soluzioni valide per la ristrutturazione dell’esistente.
Grazie per l’attenzione