Edificio con struttura in acciaio regolare in pianta e in altezza. 1
Edificio di 12 piani con Telai con 4 campate da 10 metri.
Accelerazione al suolo 0.25g.
Solaio con lamiera grecata con soletta di calcestruzzo
collaborante H=4cm. Trave secondaria IPE200 con
interasse 200mm.
Pilastri con Tubi 800x25 riempiti di calcestruzzo e
Travi IPE400(no) …dopoIPE450(no)…dopo IPE500-
OK …dopo Pilastri Tubi 700x15 e Travi IPE600-OK
Dai DXF restituiti…
dopo aver immesso i soliti dati geotecnici
E i soliti dati sismici
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Definiamo un solaio in acciaio.
Nel predimensionamento, la trave metallica, semplicemente appoggiata agli estremi, è
verificata considerando come carico il getto di calcestruzzo sulla lamiera grecata, poi la
trave composta IPE + soletta collaborante in calcestruzzo è verificata considerando come
carico i sovraccarichi fissi e utili.
La verifica della trave composta porta in conto il residuo di resistenza della trave metallica.
I connettori, sparati sulla trave metallica attraverso la lamiera, renderanno solidale l’IPE col
getto di calcestruzzo, trasformando, una volta che il calcestruzzo si sarà indurito, la trave
metallica in trave composta.
Con la soletta in calcestruzzo superiore, è inutile rendere il solaio continuo. Come trave
semplicemente appoggiata la soletta superiore resiste alla compressione e la trave metallica
inferiore alla trazione.
Non si tiene conto del fatto che la leggera armatura della soletta sugli appoggi rende semi
incastrata la trave composta alleviando il momento massimo in mezzeria.
Il DXF restituito…
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Le travi secondarie sono bullonate alle estremità su UPN saldati, col predeterminato
interasse, alle travi principali. Se la trave deve essere appoggiata la lunghezza degli UPN è
piccola. Se la trave deve essere continua sull’appoggio, l’UPN sarà più lungo per potervi
alloggiare più bulloni e la continuità potrà realizzarsi mettendo anche. se del caso, un UPN
capovolto superiore che collegherà le due IPE confluenti sulla trave principale e da rendere
continue sull’appoggio.
Nell’iniziare a definire la struttura, immettiamo come pilastri Tubi Rettangolari
800x15+800x15 di ottima qualità riempiti di calcestruzzo sempre di ottima qualità.
Poi immettiamo come trave da applicare in tutti i telai, l’IPE400 di scarsa qualità, perché è
necessaria più grande solo per motivi di deformabilità orizzontale dei Telai allo SLD, non
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per motivi di resistenza, e ordiamo il solaio a scacchiera per caricare egualmente tutte le
travi dei telai.
Trasportiamo i carichi ai telai in elevazione, calcolati dopo la definizione di ogni
carpenteria dagli scarichi dei solai e dai pesi propri di tompagni ed elementi strutturali.
Tutti i dati sono restituiti in DXF
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E nel dettaglio
Effettuato il calcolo, vengono subito rilevati gli spostamenti degli impalcati in elevazione
del calcolo allo SLV e trasformati in SLD.
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La deformabilità orizzontale SLD, per tompagni collegati alla struttura, non è verificata.
Per tompagni NON collegati alla struttura SI perché gli spostamenti possono essere doppi.
Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave IPE400 con la IPE450 in tutti i
telai.
Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le
travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi.
Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche.
Effettuato il calcolo…
Ancora non ci siamo.
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Proviamo con l’IPE500.
Ripetiamo le procedure: Salviamo il tutto in un nuovo cantiere e sostituiamo la trave
IPE400 con la IPE450 in tutti i telai.
Facciamo rigirare la carpenteria tipo rispondendo sempre OK. Saranno cambiate solo le
travi perché pilastri, solai e tompagni sono gli stessi.
Trasportiamo i nuovi carichi ai telai piani, e ricalcoliamo le masse sismiche.
Effettuato il calcolo…
Tutto OK.
Per effetto della simmetria nei carichi e nella struttura, per sismaX e Y non vi sono
rotazioni così come deve essere.
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Come si vede, ai fini della resistenza, le travi sono quasi sempre esuberanti. Le strozziamo
alle estremità per diminuirne la resistenza, per favorire ivi la formazione delle cerniere
plastiche. E’ quindi inutile utilizzarle di ottima qualità.
Per facilitare la formazione delle cerniere plastiche alle estremità delle travi, all’innesto nel
nodo, le ali, vengono strozzate di 50+50 mm per ridurne la sovra resistenza.
Dopo vengono calcolati i moltiplicatoriGR che aumentano i momenti flettenti ai ritti dei
telai in funzione della sovra resistenza delle travi.
I momenti flettenti per verificare i pilastri a pressoflessione deviata provenienti dai ritti
della stella di telai piani confluenti sul pilastro, per preservarne l’integrità quando il sisma,
non più di progetto, diventerà distruttivo, sono amplificati da questi coefficienti. (leggi
l’articolo come progettato in capacità)
Con i moltiplicatoriGR minimi, i pilastri sono verificati.
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Ora aumentiamo i moltiplicatoriGR da minimo a media e rifacciamo le verifiche dei
pilastri.
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Vediamo che qualche pilastro, per poco non è verificato.
Stampiamo la verifica del pilastro 24 piano 2 c.di carico 9 dall’apposito bottone Stampa
Verifica.
Come si vede i moltiplicatoriGR che hanno amplificato i momenti per la verifica al piede
dei pilastri sono stati di 4.007029 al lato Rigido del pilastro e 4.30828 al lato Flessibile del
pilastro. Con questa amplificazione dei momenti flettenti si potrebbe anche dire che va
bene.
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Si lascia questa scelta al Progettista della struttura in quanto la norma non obbliga in tal
senso.
Abbiamo visto che nelle strutture intelaiate spaziali, le travi e, in particolare i nodi iper
rigidi intervengono nella deformabilità della struttura forse più dei pilastri stessi.
Rifacciamo lo stesso calcolo riducendo i pilastri Tubi Pieni da 800x25 a 700x15 e
aumentiamo le travi da IPE500 a IPE600.
Cantiere: solaioAcciaioIpe200_TP700x15_ipe600
Materiale struttura: acciaio
Analisi sismica: modale
accelerazione sismica al suolo SLV (Ag/g)= 0.250
Fattore di struttura q in direzione X = 6.5
Fattore di struttura q in direzione Y = 6.5
Deformabilità Max ammissibile per Tompagni Collegati alla Struttura = 0.005 *
Hinterpiano
Calcolo Vento/Sisma = Sisma
Il calcolo è effettuato allo SLV. Per trasformare i risultati allo SLD sono stati moltiplicati
per il Rapporto_SLD_SLV= 1.995563 Ricavato dagli spettri di
risposta. E' il rapporto fra l'ordinata dello spettro SLD e lo spettro SLV ridotto dal fattore q
in corrispondenza del periodo normativa della struttura.
Il Rapporto SLD/SLV anche se può sembrare incongruente, può essere anche > 1. Il calcolo
è convenzionale. Si considerano solo gli spostamenti amplificati; le tensioni no.
Periodo struttura calcolato con la formula della normativa:
periodo Fondamentale in direzione X 1.373 (sec)
periodo Fondamentale in direzione Y 1.373 (sec)
SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) come dal
calcolo SLV
=================================================================
========
Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X + 0.3 Sisma Y
-----------------------------------------------------------------------
Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.36
Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.71
Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.15
Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.6
Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.04
Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.43
Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.77
Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.02
Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.12
Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4
Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.48
Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 2.46
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Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y + 0.3 Sisma X
-----------------------------------------------------------------------
Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.36
Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 1.71
Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.15
Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.6
Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.04
Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.43
Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.77
Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.02
Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.12
Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4
Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.48
Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 2.46
*************************************************************************
*************************************************************************
**********
SPOSTAMENTI TELAI SOTTO SISMA DI PROGETTO (mm) SLD
========================================================
========================================================
Condizione di Carico 9: Massimo effetto Sisma X + 0.3 Sisma Y
-----------------------------------------------------------------------
Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.73 < 15 OK
Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.42 < 15 OK
Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.3 < 15 OK
Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 5.2 < 15 OK
Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.06 < 15 OK
Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.85 < 15 OK
Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.53 < 15 OK
Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.02 < 15 OK
Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.23 < 15 OK
Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.98 < 15 OK
Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.95 < 15 OK
Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 4.9 < 20 OK
Condizione di Carico 10: Massimo effetto Sisma Y + 0.3 Sisma X
-----------------------------------------------------------------------
Piano 12 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 2.73 < 15 OK
Piano 11 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 3.42 < 15 OK
Piano 10 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 4.3 < 15 OK
Piano 9 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 5.2 < 15 OK
Piano 8 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.06 < 15 OK
Piano 7 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.85 < 15 OK
Piano 6 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.53 < 15 OK
Piano 5 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.02 < 15 OK
Edificio con struttura in acciaio regolare in pianta e in altezza. 13
Piano 4 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 8.23 < 15 OK
Piano 3 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 7.98 < 15 OK
Piano 2 Altezza Interpiano=mm.3000 Spostamento Interpiano = 6.95 < 15 OK
Piano 1 Altezza Interpiano=mm.4000 Spostamento Interpiano = 4.9 < 20 OK
SLD: lo Spostamento di interpiano Max per effetto del sisma = 8.239281 mm. Si è avuto
al Telaio 6 all'impalcato 4
cCarico=10 Massimo effetto (Sisma in direzione Y + 0.3 in direzione X)
La deformabilità allo SLD è verificata.
Le travi IPE500 ai fini della resistenza erano esuberanti; figuriamoci le IPE600.
Sarà aumentata la sovra resistenza delle travi e quindi i moltiplicatoriGR.
Vediamo…
Infatti 6.5 … 5.2 ecc. Il fattore di struttura q è 6.5, per effetto dell’elevata duttilità.
Dagli spettri di risposta, la curva salvaguardia della vita SLV è stata ridotta di 6.5 volte.
Praticamente nel calcolo, il sisma è stato ridotto di 6.5 volte per portare in conto la duttilità
della struttura.
Poiché le cerniere plastiche, sotto sisma distruttivo, devono crearsi alle estremità delle travi
per avere una rottura locale e non devono interessare i pilastri per non avere una rottura
globale, la riduzione del sisma è valido per le travi ma non per i pilastri.
Per questo motivo, i moltiplicatoriGR nell’aumentare i momenti flettenti derivanti dal
calcolo SLV per verificare i pilastri, neutralizzano appunto questa riduzione.
La conferma che nelle strutture intelaiate le travi vincolate in modo iper rigido si
oppongono al sisma forse più dei pilastri. I pilastri devono avere necessariamente una
rigidezza adeguata per le travi che devono sopportare.