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PROGETTO DI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD ”B” MODULO E – ESEMPIO PROGETTUALE. Salerno, 26 gennaio 2010. Dott. Ing. CARMINE LIMA Dipartimento di Ingegneria Civile Università degli Studi di Salerno e-mail: [email protected] – [email protected] - PowerPoint PPT Presentation
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PROGETTAZIONE STRUTTURALEDI EDIFICI IN CONGLOMERATO
CEMENTIZIO ARMATOIN ZONA SISMICA
Dott. Ing. CARMINE LIMADipartimento di Ingegneria CivileUniversità degli Studi di Salerno
e-mail: [email protected] – [email protected]: www.carminelima.spaces.live.com
PROGETTO DI UNA STRUTTURA INTELAIATA CON PARETI IN CD”B”
MODULO E – ESEMPIO PROGETTUALE
Salerno, 26 gennaio 2010
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1. Analisi dei Carichii. Azioni sulle Costruzioniii. Analisi dei Carichiiii. Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
2. Predimensionamentoi. Coefficienti di continuità e Carichi Agentiii. Predimensionamento delle Traviiii. Predimensionamento dei Pilastriiv. Predimensionamento delle Pareti
3. Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolaritài. Carichi Verticali associati al Sismaii. Verifica di Regolarità in Piantaiii. Verifica di Regolarità in Elevazione
4. Valutazione dell’azione sismicai. Definizione degli Spettri Elasticiii. Definizione del Fattore di Strutturaiii. Definizione degli Spettri di Progettoiv. Eccentricità Accidentalev. Combinazioni di Carico Sismiche
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Analisi dei Carichi
Azioni sulle Costruzioni
Classificazione in base al tipo di azione
Forze: peso, pressione del vento, spinta del terreno o di un liquido, sima, ecc…
Spostamenti impressi: cedimenti delle fondazioni o dei vincoli.
Deformazione dei materiali dovuti a fattori esterni (variazioni di temperatura) o interni (ritiro del cls.).
Azioni chimiche: corrosione dell’acciaio; carbonatazione del cls.
Fuoco
Urti ed esplosioni
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Azioni sulle Costruzioni
Classificazione in base al tipo di risposta della struttura Azioni statiche: azioni che variano lentamente nel tempo in modo
da ritenere trascurabili gli effetti dinamici
Azioni dinamiche (sollecitazione sismica, vento, azioni di macchine)
Azioni permanenti (non variano durante la vita della struttura): peso proprio, e sovraccarichi permanenti.
Azioni variabili (variano lentamente nel tempo e nello spazio): Folla, arredo, neve, ecc.
Azioni accidentali (urti ed esplosioni)
Classificazione in base all’evoluzione nel tempo
I. Pesi Propri (Carichi permanenti strutturali) (§ 3.1.2).
II. Carichi Permanenti non strutturali: carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione (tramezzi, pavimenti, ecc.) (§ 3.1.3)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
(§ 3.1.1) La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali.
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Azioni sulle Costruzioni
I. Pesi Propri (Carichi permanenti strutturali) (§ 3.1.2).
II. Carichi Permanenti non strutturali: carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione (tramezzi, pavimenti, ecc.) (§ 3.1.3)i. tramezzi: possono assumersi come carichi equivalenti
distribuiti purché i solai abbiano sufficiente capacità di ripartizione trasversale …. Il carico uniformemente distribuito g2k dipende dal peso proprio per unità di lunghezza G2k nel modo seguente:
Elementi divisori interni con peso maggiore e i tamponamenti esterni devono essere considerati tenendo conto del loro effettivo posizionamento sul solaio!!
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: sono legati alla destinazione d’uso dell’opera.
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni della neve (§ 3.4)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni della neve (§ 3.4)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni della neve (§ 3.4)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni della neve (§ 3.4)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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Si è considerato il fabbricato sito nel comune di Avellino ad una altitudine media sul livello del mare pari a 400 m s.l.m; la zona di appartenenza risulta essere la zona III.
III. Carichi Variabili: Azioni della neve (§ 3.4)
Considerando un’esposizione di tipo normale il coefficiente di esposizione CE ed il coefficiente termico Ct vengono posti pari all’unità.Come ultima analisi il coefficiente di forma viene assunto costante e pari a µi = 0,8 in virtù della copertura piana adottata.In definitiva il carico da neve in copertura viene preso pari a:
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
Azioni sulle Costruzioni
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
per costruzioni che hanno (o possono anche avere in condizioni eccezionali) una parete con aperture di superficie minore di 1/3 di quella totale: cpi = ± 0,2
per costruzioni che hanno (o possono anche avere in condizioni eccezionali) una parete con aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale: cpi = + 0,8 quando la parete aperta è sopravvento, cpi= - 0,5 quando la parete aperta è sottovento o parallela al vento;
per costruzioni che presentano su due pareti opposte, normali alla direzione del vento, aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale: cpe + cpi = ± 1,2 per gli elementi normali alla direzione del vento, cpi = ± 0,2 per i rimanenti elementi
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
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La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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D.M. 14/01/08 – DISTACCO DI VORTICIPer strutture o elementi strutturali snelli di forma cilindrica, quali ciminiere, torri per l’illuminazione, elementi di travi reticolari, ponti ed edifici alti, si deve tener conto dell’effetto dinamico dovuto al distacco alternato dei vortici da un lato e dall’altro del corpo investito dal vento. Esso produce una forza ciclica ortogonale alla direzione del vento e all’asse del corpo cilindrico, la cui frequenza fs è data dalla formula di Strouhal:
dove:b è la dimensione della sezione trasversale perpendicolare alla direzione del vento;v è la velocità media del vento;St è il numero di Strouhal, funzione della forma della sezione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento. Il suo valore può essere ricavato da dati suffragati da opportuna documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento. A titolo indicativo, St = 0,2 nel caso di sezioni circolari.
bvSft
/ Situazioni particolarmente pericolose sono quelle in cui la frequenza di distacco dei vortici eguaglia
quella del sistema.
III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
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III. Carichi Variabili: Azioni del vento (§ 3.3)
La descrizione e la definizione dei carichi devono essere espressamente indicate negli elaborati progettuali. (§ 3.1.1)
Un evento catastrofico importante dal punto di vista degli studi dell’ingegneria del vento, fu il crollo di tre delle otto torri di raffreddamento di Ferrybridge, Inghilterra, dovuto al fenomeno di “interferenza tra le strutture”.Può venire in mente che le ciminiere alte 120 rimaste in piedi siano tali grazie all’effetto schermante di quelle in seguito crollate.
n realtà le torri che resistettero all’azione del vento furono proprio quelle colpite da vento frontale, mentre le altre, in posizione apparentemente protetta, furono colpite da violenti vortici di distacco provenienti dalle torri frontali stesse.
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Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 4,00 kN/m2 (ambienti ad uso commerciale)
Qk = 2,00 kN/m2 (civili abitazioni)
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Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 1,00 kN/m2 (coperture praticabili per sola manutenzione)
Qk = 0,60 kN/m2 (sovraccarico da neve)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Qk = 4,00 kN/m2 (sovraccarichi per scale e ballatoi)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Analisi dei Carichi – Valori Numerici
Per la tamponatura si differenzia tra la tamponatura piena necessaria nelle zone in cui non si prevede la realizzazione di apertura e infissi e tamponatura vetratura nelle zone in cui dal progetto architettonico si prevede la realizzazione di grandi zone vetrate dove necessariamente il carico è rappresentato dal solo peso dell’infisso.
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Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLELe azioni introdotte sono combinate con le altre mediante appropriate combinazioni di carico; da esse si ottengono i valori probabilistici da impiegare successivamente nelle verifiche.Le azioni sulla costruzione sono state cumulate in modo da determinare condizioni di carico tali da risultare più sfavorevoli ai fini delle singole verifiche, tenendo conto della probabilità ridotta di intervento simultaneo di tutte le azioni con i rispettivi valori più sfavorevoli, come consentito dalle norme vigenti.
- G1 rappresenta il peso proprio di tutti gli elementi strutturali; peso proprio del terreno, quando pertinente; forze indotte dal terreno (esclusi gli effetti di carichi variabili applicati al terreno); forze risultanti dalla pressione dell’acqua (quando si configurino costanti nel tempo);- G2 rappresenta il peso proprio di tutti gli elementi non strutturali;- P rappresenta pretensione e precompressione;- Q azioni sulla struttura o sull’elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo.
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Coefficienti per Combinazioni allo SLU e allo SLE
I coefficienti parziali relativi alle azioni valgono:
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Combinazioni allo SLU
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Combinazioni allo SLE
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Predimensionamento
Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
Per tener conto della continuità dello schema del solaio che scarica sulla trave e delle travi che scaricano sugli elementi verticali si può ricorrere all'utilizzo dei cosiddetti coefficienti di continuità per aumentare il carico che compete agli elementi intermedi.
L'analisi dei carichi trasmessi dal solaio sulle travi (analisi condotta per "luci di influenza") consente di definire i carichi da assegnare a tali schemi semplificati.
Formule parimenti semplificate possono quindi, utilizzarsi per la valutazione delle massime sollecitazioni (ad esempio dei massimi momenti flettenti) in base alle quali progettare le dimensioni da assegnare alle varie sezioni.
Il predimensionamento degli elementi strutturali quali travi, pilastri e pareti può essere condotto estraendo i vari elementi dalla struttura intelaiata ed assumendo per essi schemi strutturali semplificati (tipicamente di trave appoggiata o continua su più appoggi ed elementi verticali pressoinflessi).
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Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
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Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
Per lo schema di trave continua su 2 appoggi tale coefficiente si può porre con buona approssimazione uguale a 5/8 =1.25 (tale valore sarebbe proprio quello esatto se le luci fossero uguali).
Sugli appoggi di estremità a rigore andrebbero utilizzati dei coefficienti di continuità minori dell’unità ma a vantaggio di sicurezza possono porsi unitari.
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Coefficienti di Continuità e Carichi Agenti
L'analisi dei carichi trasmessi dal solaio sulle travi è condotta per "luci di influenza” tenendo conto dell’effettiva orditura del solaio.
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Predimensionamento delle Travi
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G1 = 3.51 kN/m2 G2 = 2.76 kN/m2 Qk = 2.00 kN/m2
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Predimensionamento delle Travi
63.56 kN/m
Mmax = 102.74 kNm
In aggiunta si considera il peso proprio della trave ipotizzando una sezione 30x50 amplificato del γG
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Predimensionamento delle Travi
Mmax = 102.74 kNm
assumendo una baseb = 30cm
4.9
m6.5
msi può progettare l'altezza della sezione in maniera tabellare; imponendo un valore ξ=0.25 per l'asse neutro adimensionalizzato ed adottando l'ipotesi (preliminare) di doppia armatura ρ=0.25 la tabella di progetto fornisce per ru il valore 0.1805. 33.4 cm
Si adotta h = 50 cm
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Predimensionamento delle TraviTrave di bordo (Cc = 1.00)
6.5
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q = 36.05 kN/m
Mmax = 61.68 kNm
6.7
m
b = 30cm
ru = 0.1805
25.88 cm
Si adotta h = 50 cm
Trave 1-2-3 (Cc = 1.10)
q = 102.11 kN/m
Mmax = 155.59 kNm
b = 30cm
ru = 0.1805
41.11 cm
Si adotta h = 50 cm
4.9
m
L'effetto della continuità delle travi si può riprendere considerando la presenza di coefficienti di continuità in entrambe le direzioni (per i pilastri interni) o lungo una di esse (pilastri laterali); per i pilastrid'angolo i coefficienti di continuità lungo x e y possono porsi pari all'unità.26 gennaio 2010 47
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Predimensionamento dei PilastriPer il dimensionamento preliminare dei pilastri si può partire dalla stima degli sforzi normali cui essi sono soggetti.Un modo rapido per valutare lo sforzo normale che compete al generico pilastro consiste nel considerare opportune aree di influenza, dividendo a metà le campate delle travi che concorrono nello stesso pilastro.
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Predimensionamento dei Pilastri
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Predimensionamento dei Pilastri
Fissando la base della sezione retta ed imponendo generalmente come condizione di progetto che risulti ν=0.6 per i pilastri centrali più sollecitati assialmente e ν=0.4 per i pilastri di bordo (più eccentrici e quindi maggiormente sollecitati a flessione) si può determinare l’altezza.
Per le strutture in CD”B” ed in CD”A” la sollecitazione di compressione non deve eccedere, rispettivamente, il 65% ed il 55% della resistenza massima a compressione della sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.2.2.1)
Per sezioni armate simmetricamente
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Predimensionamento delle Pareti
Per il predimensionamento delle pareti si può operare per aree di influenza in modo analogo a quanto fatto per i pilastri.
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Predimensionamento delle Pareti
Nei carichi verticali si prevede anche il peso proprio della parete ipotizzandone la dimensione della base.
Per tutte le pareti, la forza vormale di compressione non deve eccedere rispettivamente il 40% in CD”B” e il 35% in CD”A” della resistenza massima a compressione della sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.5.2.1)
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Predimensionamento delle Pareti
Per tutte le pareti, la forza vormale di compressione non deve eccedere rispettivamente il 40% in CD”B” e il 35% in CD”A” della resistenza massima a compressione della sezione di solo calcestruzzo. (§ 7.4.4.5.2.1)Lo spessore delle pareti deve essere non inferiore al valore massimo tra 150mm, (200mm nel caso in cui nelle travi di collegamento siano da prevedersi armature inclinate), e 1/20 dell’altezza libera di interpiano. (§ 7.4.6.1.4)
Nel caso in esame
Gli effetti dell’azione sismica saranno valutati tenendo conto delle masse associate ai seguenti carichi gravitazionali: (§ 3.2.4)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Calcolo dei Pesi Sismici e Verifiche di Regolarità
Carichi Verticali Associati al Sisma
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
24,80 m
13
,75
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
2,05 m
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione
SI
Gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti
SI
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Verifiche di Regolarità in pianta
Sia per la scelta del metodo di calcolo, sia per la valutazione del fattore di struttura adottato, deve essere effettuato il controllo della regolarità della struttura.
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
REGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN PIANTA
La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze
SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
Il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta è inferiore a 4 SI
Nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione
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Verifiche di Regolarità in elevazioneREGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in elevazioneREGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione
SI
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno tre orizzontamenti
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Verifiche di Regolarità in elevazioneREGOLARITÀ DELLA STRUTTURA IN ALTEZZA
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione
SI
Tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta l’altezza della costruzione
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
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Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla sommità della costruzione (le variazioni di massa da un orizzontamento all’altro non superano il 25 %, la rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante più del 30% e non aumenta più del 10%); ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sull’altezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dell’azione sismica alla base
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Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno tre orizzontamenti
SI
Nelle strutture intelaiate progettate in CD “B” il rapporto tra resistenza effettiva3 e resistenza richiesta dal calcolo non è significativamente diverso per orizzontamenti diversi (il rapporto fra la resistenza effettiva e quella richiesta, calcolata ad un generico orizzontamento, non deve differire più del 20% dall’analogo rapporto determinato per un altro orizzontamento); può fare eccezione l’ultimo orizzontamento di strutture intelaiate di almeno tre orizzontamenti
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Eventuali restringimenti della sezione orizzontale della costruzione avvengono in modo graduale da un orizzontamento al successivo, rispettando i seguenti limiti: ad ogni orizzontamento il rientro non supera il 30% della dimensione corrispondente al primo orizzontamento, né il 20% della dimensione corrispondente all’ orizzontamento immediatamente sottostante. Fa eccezione l’ultimo orizzontamento di costruzioni di almeno quattro piani per il quale non sono previste limitazioni di restringimento
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Valutazione dell’Azione Sismica
L’azione Sismica
L’AZIONE SISMICA RIENTRA TRA LE AZIONI AMBIENTALI E NATURALI
STRATEGIE per affrontare le azioni che cimentano l’opera:
a) Ridurre la probabilita’ che l’azione avvenga o ridurre l’intensita’ (prevenzione)
b) Ridurre gli effetti dell’azione sulla struttura (protezione)
c) Progettare e realizzare una struttura in grado di sopportare senza danni le azioni
d) Limitare il grado di danneggiamento della struttura a seguito dell’accadimento dell’azione
e) Mitigare le conseguenze del collasso (mitigazione)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
L’azione Sismica
Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito di costruzione. Essa costituisce l’elemento di conoscenza primario per la determinazione delle azioni sismiche.
La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag in condizioni di campo libero su sito di riferimento rigido con superficie topografica orizzontale (di categoria A quale definita al § 3.2.2), nonché di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione ad essa corrispondente Se (T) , con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR , come definite nel § 3.2.1, nel periodo di riferimento VR , come definito nel § 2.4. In alternativa è ammesso l’uso di accelerogrammi, purché correttamente commisurati alla pericolosità sismica del sito.
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
L’azione Sismica
Sul territorio italiano e’ stata individuata una maglia di circa 5 km, assegnando a ciascun nodo i valori di ag, F0, T*c
Le azioni di progetto … si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito … La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag ... Con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR . (§ 3.2)
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Definizione degli Spettri Elastici
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L’azione Sismica
Livelli di Performance (Stati Limite)
Operational Immediateoccupancy
Life Safety Near Collapse
ATC40 - FEMA 356
SL di Operatività(SLO)
SL di Danno(SLD)
SL di Salv. Vita(SLV)
SL prev. Collasso(SLC)
D.M. 14/08/2008
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L’azione Sismica
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Definizione degli Spettri Elastici
Le azioni di progetto … si definiscono a partire dalla “pericolosità sismica di base” del sito … La pericolosità sismica è definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa ag ... Con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR nel periodo di riferimento VR . (§ 3.2)
= 50 anni
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Definizione degli Spettri Elastici
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Definizione degli Spettri Elastici
… le forme spettrali sono definite a partire dai valori dei parametri ag, F0 e TC
* su sito di riferimento rigido orizzontale. Le Tabelle (Allegato A NTC 2008) forniscono i valori di tali parametri per periodi di ritorno pari a: 30, 50, 72, 101, 140, 202, 475, 975 e 2475 anni.Il periodo di ritorno per la struttura analizzata si definisce in funzione del periodo di riferimento VR e della probabilità di superamento per lo stato limite che si vuole considerare PVR.
Considerando che per la struttura in oggetto risulta VR = 50 anni si ottiene:
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri ElasticiDalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC
* in funzione del periodo di ritorno.
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri ElasticiDalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC
* in funzione del periodo di ritorno.
ID Long.[°]
Lat.[°]
di [km]
32764 14,747 40,928 3.837
32765 14,814 40,927 2.418
32986 14,746 40,878 5.533
32987 14,813 40,877 4.693
Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896)
Dati 2 punti di longitudine a1 e a2 e latitudine b1 e b2 (espresse in radianti)
A(a1,b1)B(a2, b2)
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ALE
PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri ElasticiDalle Tabelle (Allegato A NTC 2008), scegliendo un determinato sito (nell’esempio si sceglie Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896) si possono leggere i valori di ag, F0 e TC
* in funzione del periodo di ritorno.
Avellino - lat. 40.9154; long. 14.7896)
AV 14.7896
40.9154
0.527
2.34
0.28
0.693
2.31
0.31 1.962
2.37
0.37
2.532
2.43 0.38
ID Long.[°]
Lat.[°]
di [km]
32764 14,747 40,928 3.837
32765 14,814 40,927 2.418
32986 14,746 40,878 5.533
32987 14,813 40,877 4.693
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Valutazione dell’Azione Sismica
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
AV 14.7896
40.9154
0.527
2.34
0.28
0.693
2.31
0.31 1.962
2.37
0.37
2.532
2.43 0.38
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
= 1.44
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
= 0.432 s (SLV)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
= 0.144 s (SLV)
= 1.882 s (SLV)
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Valutazione dell’Azione Sismica
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione degli Spettri Elastici
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Valutazione dell’Azione Sismica
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione del Fattore di Struttura
Le capacità dissipative della struttura possono essere messe in conto attraverso una riduzione delle forze elastiche; in tal caso, lo spettro di progetto Sd(T) da utilizzare è lo spettro elastico corrispondente con le ordinate ridotte sostituendo nelle formule η con 1/q dove q è il fattore di struttura. (§ 3.2)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione del Fattore di Struttura
Le capacità dissipative della struttura possono essere messe in conto attraverso una riduzione delle forze elastiche; in tal caso, lo spettro di progetto Sd(T) da utilizzare è lo spettro elastico corrispondente con le ordinate ridotte sostituendo nelle formule η con 1/q dove q è il fattore di struttura. (§ 3.2.3.5)
= 3.0 · 1.2 · 1.0 = 3.6
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione del Fattore di Struttura
28.8
5.4
kw = 1
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Definizione del Fattore di Struttura
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Freeware per determinazione dell’azione sismica
http://www.acca.it/EdiLus-MS
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Freeware per determinazione dell’azione sismica
http://www.cslp.it/cslp/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=3280&&Itemid=165
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Variabilità Spaziale del Moto
La variabilità spaziale del moto vengono portati in considerazione combinando l’azione sismica applicata nelle 3 direzioni principali:
La componente verticale deve essere considerata solo in presenza di elementi orizzontali con luce superiore a 20m, elementi precompressi, elementi a mensola di luce superiore a 4 m … (§ 7.2.1)
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Eccentricità AccidentalePer ciascuna delle due direzioni Ex ed Ey occorre considerare un’eccentricità accidentale dell’azione sismica orizzontale pari al 5% della dimensione massima della costruzione nella direzione ortogonale.
In totale si ottengono 16 combinazioni sismiche in direzione X e 16 in direzione Y per un totale di 32 combinazioni di carico sismiche
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Eccentricità Accidentale
Eccentricità accidentale = 5% dimensione in pianta
Ex = 0.05 Lx
Ey = 0.05 Ly
Lx
ex
MT = Fi ·max(ex ; ey )
xLe
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Eccentricità Accidentale
In alternativa
solo 8 combinazioniinvece di 32
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PROGETTAZIONE STRUTTURALE DI EDIFICI IN CONGLOMERATO CEMENTIZIO ARMATO IN ZONA SISMICA
Combinazioni di Carico
In definitiva le combinazioni utilizzate per la progettazione dell’edificio sono (32 sismiche e 2 per carichi verticali).
= 2 combinazioni
= 32 combinazioni
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Prossima Lezione18/02/2010
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Modellazione della Struttura e Risultati dell’Analisi Strutturale
Utilizzo del software Edilus - CA+AC+MU
e-mail: [email protected] – [email protected]
url: www.carminelima.spaces.live.com