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analisi sismica di edifici in muratura e misti

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Presentation Transcript
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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistentiIl modello 3DI diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Frame by Macro Elements

Autori motore di calcolo:

Prof. S. Lagomarsino, Ordinario Tecnica delle Costruzioni - Università di Genova

Ing. A. Penna, Ricercatore presso Eucentre - Pavia

Ing. A. Galasco, collaboratore Eucentre – Pavia

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Ipotesi di base

  • Caratteristiche meccaniche della muratura
  • Buona resistenza a compressione
  • 2. Resistenza trascurabile a trazione
  • (la resistenza a trazione di un giunto malta-blocco, è circa 1/30 della resistenza a compressione ).
  • 3. Il materiale è fortemente disomogeneo ed il comportamento è schematizzabile secondo precisi meccanismi di rottura
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Ipotesi di base

Modalità di resistenza

La resistenza dei muri a forze agenti nel piano del muro è molto maggiore rispetto a quella nel caso di forze agenti ortogonalmente al piano, e quindi è maggiore la loro efficacia come elementi di controventamento.

Concezione strutturale a “sistema scatolare” con cuciture dei solai

Resistenza massima per azioni nel piano

Resistenza trascurata per azioni fuori dal piano

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Ipotesi di base

Meccanismi di collasso

Pressoflessione

Taglio

Scorrimento

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistentiIl modello 3DI diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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deformabilità assiale

deformabilità tangenziale

Il macroelemento: definizione

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Analisi sismica di edifici in muratura e misti

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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a)

b)

c)

Le pareti resistenti

Il comportamento

Ruolo dell’accoppiamento fornito dai cordoli e dalle “fasce murarie”

il grado di accoppiamento influenza notevolmente l’entità dei momenti flettenti nei maschi murari

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Le pareti resistenti

Il telaio equivalente

Parete come insieme di macroelementi: MESH

elemento rigido

elemento fascia

elemento maschio

aperture

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DECRETO MINISTERO DEI LAVORI PUBBLICI, 2 LUGLIO 1981

2.6. Edifici in muratura

2.6.1. Schema strutturale

… Nel caso di pareti poco snelle e quindi funzionanti prevalentemente a taglio, … edifici di limitata altezza (2 o 3 piani) e con fasce di piano fra file di aperture contigue e sovrapposte molto rigide e di sufficiente resistenza, … la verifica può essere condotta con il procedimento esaurientemente illustrato in appendice.

( METODO POR)

Quando invece le ipotesi precedenti non sono soddisfatte … per edifici relativamente alti (4 piani ed oltre), o per l\'insufficienterigidezza o resistenza delle fasce di piano, il collasso si realizza in genere con una preventiva rottura a taglio delle fasce di piano, …. La verifica dovrà allora condursi con metodi di calcolo che tengano opportunamente conto delle prevedibili modalità di collasso. A favore della sicurezza e rinunciando alla ridistribuzione delle forze in fase non lineare, le pareti possono essere verificate schematizzandole come telai elastici piani. … ( MODELLO A TELAIO )

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Modello 3D

Insieme di pareti piane - Solai ortotropi deformabili

Nodi 3D a 5 gdl per il collegamento delle pareti

Elementi lineari (travi, pilastri, catene)

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Modello 3D

Definizione delle pareti – disegno diretto o da DXF

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Modello 3D

Creazione mesh (maschi, fasce, elementi rigidi)

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Modello 3D

Strutture miste – travi e pilastri in c.a. - acciaio

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rigido

flessibile

Modello 3D

Assemblaggio tridimensionale con inserimento diaframmi

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Solaio infinitamente rigido

Solaio flessibile

Il solaio chiama a collaborare tutte le pareti

Le pareti sono indipendenti

Modello 3D

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Definizione delle oggetti strutturali:

solai e volte flessibili parametrici

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Analisi statica non lineare: PUSHOVER

Statica

Non Lineare

Legge costitutiva non lineare dei materiali

Carico applicato staticamente

1. Applicare carichi sismici staticamente e far incrementare l’intensità

2. Degrado degli elementi strutturali che costituiscono l’edificio:

Stato: elastico – plastico – collasso (eliminazione)

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OPCM 3274 - NTC

Analisi statica non lineare: PUSHOVER

Eliminazione elementi al raggiungimento del drift ultimo:

Definizione del drift ultimo

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0,35

0,30

Model A

Model B

Model E

0,25

Model D

Model C

0,20

Base Shear/Weight

0,15

0,10

0,05

0,00

0

10

20

30

40

50

60

th

Average displacement of 3

floor [mm]

Analisi statica non lineare: PUSHOVER

La risposta di un sistema a N gdl di libertà è correlata alla risposta di un sistema equivalente ad 1 gdl.

La curva di capacità è convertita nel sistema bilineare equivalente

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Analisi statica non lineare: PUSHOVER

Calcolo dello spostamento da normativa (SPOSTAMENTO RICHIESTO)

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Fmax

SLU= 80% Fmax

Definizione di SLU

SLD e SLU : capacità di spostamento della struttura valutata sulla curva globale.

SLU: spostamento corrispondente ad una riduzione delle forza pari al 20% del massimo, (80% Fmax) per effetto della progressiva eliminazione dei contributi dei maschi murari che raggiungono lo spostamento ultimo.

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d

Definizione di SLD

SLD: spostamento minore tra 1) e 2)

1) Spostamento relativo fra 2 piani consecutivi d eccede i valori riportati in 4.11.2

2) Spostamento offerto relativo al raggiungimento della massima forza rispetto al richiesto

Spostamento

richiesto

Spostamento

offerto

La verifica è di tipo globale sulla curva di capacità e non sui

singoli elementi!

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Spostamento offerto

Spostamento richiesto

Verifica struttura

Asse X: spostamento orizzontale dell’edificio a livello del nodo di controllo

Asse Y: forza orizzontale totale applicata.

LA STRUTTURA E’ VERIFICATA!

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INDICE

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Definizione

DXF/DWG

Geometria

INPUT

Oggetti

Caratteristiche

strutturali

struttura

NO

Definizione

Definizione telaio

autom. mesh

equivalente

ANALISI

Analisi

A - Curva di

non lineare

capacità offerta

A > B

Parametri

B - Domanda di

sismici

spostamento

VERIFICA

Fine analisi

SI

Sequenza di calcolo

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Curva capacità

Pareti

Pianta

Presentazione dei risultati

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INDICE

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La verifica sperimentale del metodo

Danno osservato

Simulazione numerica

Municipio di Castelnuovo Belbo

Terremoto Monferrato 2000

Simulazione del danno

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INDICE

Le ipotesi di baseIl macroelementoLe pareti resistenti Il modello 3D I diaframmiL’analisi pushoverLa curva di capacitàLe fasi di calcoloI risultati di 3MuriLe verifiche di affidabilità del softwareConfronto metodo FME con metodo POR e FEM

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Solaio + Fascia deformabili sono assimilati ad un impalcato Rigido.

Elementi murari a rotazione impedita

Confronto FME con POR

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Caratteristiche metodo POR

  • Modello semplificato, di facile implementazione numerica
  • Ipotesi di solai infinitamente rigidi (non reale in edifici esistenti)
  • Non sono previsti meccanismi di danneggiamento delle fasce
  • Rigidezza strutturale sovrastimata
  • Duttilità strutturale fortemente sottostimata
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Svantaggi del metodo ad elementi finiti

  • Dipendenza dell’analisi dalla mesh (mesh dependent)
  • Tempo di calcolo fortemente dipendente dalle dimensioni del modello
  • Definizione puntuale delle leggi costitutive del materiale di difficile reperimento
  • La normativa non contiene tutti i parametri necessari a definire il comportamento non lineare ed il degrado
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Svantaggi del metodo ad elementi finiti

  • Per l’applicazione dei criteri di resistenza a taglio e pressoflessione alla muratura è necessario integrare gli effetti nodali sui singoli elementi murari
  • La normativa non presenta riferimenti espliciti a modellazione con elementi di superficie ma propone una modellazione a telaio equivalente con maschi, travi in muratura ed eventuali altri elementi strutturali in c.a. ed acciaio
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Per ogni ulteriore informazione consultare il sitowww.stadata.comoppure telefonare al

n. verde:800 236 245

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