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U NIVERSITA DEGLI S TUDI DI N APOLI F EDERICO II DIST – Dipartimento di Ingegneria Strutturale MODELLI DI ANALISI SISMICA TIPO PUSHOVER PER STRUTTURE IN.

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Presentazione sul tema: "U NIVERSITA DEGLI S TUDI DI N APOLI F EDERICO II DIST – Dipartimento di Ingegneria Strutturale MODELLI DI ANALISI SISMICA TIPO PUSHOVER PER STRUTTURE IN."— Transcript della presentazione:

1 U NIVERSITA DEGLI S TUDI DI N APOLI F EDERICO II DIST – Dipartimento di Ingegneria Strutturale MODELLI DI ANALISI SISMICA TIPO PUSHOVER PER STRUTTURE IN C.A. CON TAMPONATURE RELATORI: Ch.mo Prof. Ing. F.M. Mazzolani Dr. Ing. G. Della Corte CANDIDATO: Antonio Di Criscio matr. 37/2803 CORRELATORE: Dr. Ing. L. Fiorino

2 Forte influenza delle tamponature sulla risposta sismica degli edifici in c.a. Forte influenza delle tamponature sulla risposta sismica degli edifici in c.a. MOTIVAZIONI Previsione della risposta sismica di edifici con tamponature tramite modelli numerici Previsione della risposta sismica di edifici con tamponature tramite modelli numerici OBIETTIVI Studio dello stato dellarte Studio dello stato dellarte Studio dei risultati di una sperimentazione recente: prova di spinta al collasso su un edificio reale Studio dei risultati di una sperimentazione recente: prova di spinta al collasso su un edificio reale Studio teorico: analisi numeriche e confronto con i risultati sperimentali Studio teorico: analisi numeriche e confronto con i risultati sperimentali ORGANIZZAZIONE DEL LAVORO

3 PROBLEMATICA DELLE STRUTTURE INTELAIATE TAMPONATE Le tamponature partecipano attivamente alla risposta sismica della struttura in termini di: Rigidezza Resistenza Capacità di dissipare energia Innesco di meccanismi di rottura locali o globali Contributo offerto dai pannelli di tamponatura dimostrato dalle lesioni col tipico aspetto a X

4 STUDIO SPERIMENTALE Struttura oggetto di studio PROVA DI SPINTA SU DI UN EDIFICIO TAMPONATO Prospetto Nord - Ovest Prospetto Sud - Est Laterizi semipieni Blocchi lapilcemento

5 STUDIO SPERIMENTALE Applicazione del carico laterale PROVA DI SPINTA SU DI UN EDIFICIO TAMPONATO La forza orizzontale applicata tramite i martinetti viene distribuita tra il primo ed il secondo impalcato utilizzando una struttura reticolare in acciaio

6 Scopodeterminare il comportamento strutturale oltre il limite elastico ANALISI STATICA NON LINEARE (PUSHOVER) Ipotesile azioni sismiche possono essere descritte da forze statiche equivalenti, con distribuzione costruita in modo da rappresentare la distribuzione delle forze di inerzia derivante dal modo fondamentale di vibrazione Proceduravengono effettuate una serie di analisi elastiche sequenziali sovrapposte, il modello matematico della struttura viene continuamente aggiornato per tener conto della riduzione di rigidezza degli elementi che entrano in campo plastico. MODELLI DI ANALISI STUDIO TEORICO Risultatila capacità della struttura è rappresentata da una curva Taglio alla base – Spostamento

7 STUDIO TEORICO FASI COMPORTAMENTALI DEL TELAIO TAMPONATO Per azioni orizzontali modeste si assimila il telaio tamponato ad una mensola verticale composita Al crescere dei carichi laterali si verifica il distacco tra telaio e pannello e si instaura il meccanismo di puntone diagonale equivalente a Con il continuo aumento delle azioni laterali la larghezza del puntone equivalente decresce Mainstone (1971) La larghezza del puntone viene calcolata a partire dallespressione della rigidezza flessionale relativa telaio-pannello λH Stafford Smith & Carter (1969) Puntone diagonale equivalente

8 Al-Chaar (2002) Coefficiente di riduzione in funzione del rapporto tra area dellapertura e area del pannello STUDIO TEORICO MODELLAZIONE DEI PANNELLI CON APERTURE Formulazioni empiriche per il calcolo di un fattore riduttivo della larghezza del puntone equivalente

9 STUDIO TEORICO MODELLI NUMERICI REALIZZATI Il puntone diagonale è connesso al pilastro alla distanza l column dalla faccia della trave Per il calcolo della distanza l column si risolve il sistema: GEOMETRIA DEL TELAIO CON PUNTONE EQUIVALENTE

10 STUDIO TEORICO MODELLI NUMERICI REALIZZATI Si inseriscono dei conci rigidi (REOs) di lunghezza l column e l beam dalle facce delle travi e dei pilastri POSIZIONAMENTO DI CONCI RIGIDI E CERNIERE PLASTICHE Per il calcolo della distanza l beam si risolve il sistema: Le cerniere plastiche nei pilastri vengono posizionate alla distanza l column dalla faccia della trave, mentre quelle nelle travi alla distanza l beam dalla faccia del pilastro Le cerniere plastiche nei puntoni sono poste nella mezzeria della diagonale Cerniere a pressoflessione e a taglio Cerniere a flessione e a taglioCerniera assiale

11 STUDIO TEORICO MODELLO NUMERICO UTILIZZATO PER I PANNELLI DI TAMPONATURA LEGAME FORZA-SPOSTAMENTO DEL PUNTONE EQUIVALENTE SECONDO PANAGIOTAKOS & FARDIS (1996) Panagiotakos & Fardis (1996) Comportamento iniziale a taglio del pannello non fessurato Comportamento a biella equivalente del pannello fessurato a distacco avvenuto Degrado di resistenza Resistenza residua

12 STUDIO TEORICO MODELLI NUMERICI REALIZZATI Il legame del puntone adottato nel primo modello differisce da quello di Panagiotakos & Fardis solo per il terzo tratto, poiché non è disponibile una formulazione precisa per determinare la rigidezza negativa K 3. Viene incentrata lattenzione sul comportamento iniziale relativo allattingimento della massima resistenza LEGAME FORZA-SPOSTAMENTO DEL PUNTONE EQUIVALENTE Legame adottato – Modello I Legame adottato – Modello II Il legame del puntone adottato nel secondo modello è quello suggerito da Panagiotakos & Fardis con 0,005K 1

13 STUDIO TEORICO MODELLI NUMERICI REALIZZATI PRIMO MODELLO 3D DELLA STRUTTURA CON PUNTONI EQUIVALENTI Configurazione indeformataConfigurazione deformata

14 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: DEFORMATE PRIMO MODELLO Prospetto EstProspetto Ovest

15 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: CURVE DI CAPACITA MODELLO I Buona stima della rigidezza iniziale e della massima resistenza raggiunta Rottura dei pannelli di tamponatura al secondo livello, in disaccordo rispetto allevidenza sperimentale Il particolare andamento a gradini del primo modello dipende dal tipo di legame costitutivo assunto per i pannelli di tamponatura

16 STUDIO TEORICO MODELLI NUMERICI REALIZZATI SECONDO MODELLO 3D DELLA STRUTTURA CON PUNTONI EQUIVALENTI Configurazione indeformataConfigurazione deformata

17 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: DEFORMATE SECONDO MODELLO Prospetto EstProspetto Ovest

18 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: CURVE DI CAPACITA MODELLO II Modello tarato al fine di ottenere dei risultati prossimi a quelli sperimentali Sono state considerate diverse distribuzioni per i carichi orizzontali Sono state considerate diverse distribuzioni per i carichi orizzontali Buona stima della rigidezza iniziale e della massima resistenza raggiunta

19 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: CONFRONTO CURVE DI CAPACITA La maggiore deformabilità del secondo impalcato riscontrata nel primo modello, è stata corretta nel secondo utilizzando un legame forza- spostamento per i pannelli più preciso e rimuovendo lipotesi di una distribuzione di carico triangolare Nel secondo modello è stato considerato il degrado di resistenza del calcestruzzo

20 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: CONTRIBUTI ALLA RESISTENZA MODELLO I I pannelli di tamponatura e tramezzatura assorbono quasi interamente i carichi laterali fino al limite elastico (86%) (corrispondente alla rottura delle tamponature) I pannelli di tamponatura e tramezzatura continuano ad offrire un notevole contributo alla resistenza massima raggiunta dalledificio (40%)

21 STUDIO TEORICO RISULTATI ANALISI PUSH-OVER: CONTRIBUTI ALLA RESISTENZA MODELLO II I pannelli di tamponatura e tramezzatura assorbono quasi interamente i carichi laterali fino al limite elastico (70%) (corrispondente alla rottura delle tamponature) I pannelli di tamponatura e tramezzatura continuano ad offrire un notevole contributo alla resistenza massima raggiunta dalledificio (28%)

22 STUDIO TEORICO INFLUENZA DELLE TAMPONATURE SULLA RISPOSTA SISMICA DELLEDIFICIO SPETTRI DI PROGETTO (SLV) Calcolati per i vari tipi di suolo Fattore di struttura q = 1,5 - 3,0 (D.M. 14/01/08) PERIODO FONDAMENTALE Struttura solo C.A. 0,33 secondi Struttura tamponata 0,15 secondi

23 STUDIO TEORICO INFLUENZA DELLE TAMPONATURE SULLA RISPOSTA SISMICA DELLEDIFICIO Resistenza richiesta – Suolo A 461 KN Resistenza richiesta – Suolo D 1061 KN q=3,0 Resistenza richiesta – Suolo A 922 KN q=1,5 Resistenza richiesta – Suolo D 1527 KN

24 CONCLUSIONI I modelli numerici proposti conducono ad una soddisfacente simulazione del comportamento delledificio reale sotto forze laterali statiche. Si sono ottenuti buoni risultati nella previsione della massima resistenza raggiunta e della rigidezza iniziale (scarti dellordine del 5-10%). La previsione del meccanismo di collasso è in accordo con quanto verificatosi nella realtà. I pannelli di tamponatura e tramezzatura, con disposizione regolare sia in pianta che in elevazione, offrono un notevole contributo alla massima resistenza ottenuta, stimato intorno al 40% nel primo modello e al 28% nel secondo, che rappresenta la stima più plausibile. Le tamponature dovrebbero essere considerate nelle verifiche di adeguamento sismico.

25 G R A Z I E P E R L A T T E N Z I O N E


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