acciaio calcestruzzo

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  • UNIVERSIT DEGLI STUDI DI TRIESTE

    Ingegneria delle Infrastrutture, delle Strutture e dei Trasporti

    UN NUOVO SISTEMA STRUTTURALE PER

    REALIZZATO MEDIANTE ELEMENTI TRALICCIATI MISTI ACCIAIO

    ANALISI NUMERIC

    DOTTORANDO:

    Francesca PETROVICH

    UNIVERSIT DEGLI STUDI DI TRIESTE

    XIX CICLO DEL

    DOTTORATO DI RICERCA IN

    Ingegneria delle Infrastrutture, delle Strutture e dei Trasporti

    UN NUOVO SISTEMA STRUTTURALE PER EDIFICI MULTIPIANO

    REALIZZATO MEDIANTE ELEMENTI TRALICCIATI MISTI ACCIAIO

    ANALISI NUMERICA E SPERIMENTALE

    (Settore scientifico-discilplinare ICAR/09)

    COORDINATORE DEL COLLEGIO DOCENTI

    Chiar.mo prof. Roberto CAMUS

    Universit degli Studi di Trieste

    RELATORE:

    Chiar.mo prof. Claudio AMADIO

    Universit degli Studi di Trieste

    UNIVERSIT DEGLI STUDI DI TRIESTE

    Ingegneria delle Infrastrutture, delle Strutture e dei Trasporti

    IN ZONA SISMICA

    REALIZZATO MEDIANTE ELEMENTI TRALICCIATI MISTI ACCIAIO-CALCESTRUZZO:

    EGIO DOCENTI:

    CAMUS

    AMADIO

  • Sommario

    SOMMARIO

    INTRODUZIONE ......................................................................................................... 1

    CAPITOLO 1 LA PREFABBRICAZIONE ................................................................... 3

    1.1 INTRODUZIONE ALLA PREFABBRICAZIONE .......................................................... 3

    1.1.1 Norme di riferimento ................................................................................................ 4

    1.1.2 Edifici multipiano prefabbricati ................................................................................. 4

    1.2 STRUTTURE MISTE ACCIAIO-CALCESTRUZZO .................................................... 7

    1.2.2 Vantaggi, limiti applicativi, problematiche connesse ............................................... 8

    1.3 UN SISTEMA INDUSTRIALIZZATO: IL SISTEMA REP ......................................... 10

    1.3.1 Caratteristiche tecniche ......................................................................................... 10

    1.3.2 Il pilastro tubolare cavo per la prefabbricazione di sistemi a traliccio ................... 12

    1.3.3 Vantaggi, limiti applicativi, problematiche .............................................................. 13

    CAPITOLO 2 IL NUOVO SISTEMA TRALICCIATO ACCIAIO-CALCESTRUZZO ...................... 15

    2.1 TRAVI ........................................................................................................................ 15

    2.1.1 Norme di riferimento .............................................................................................. 18

    2.1.2 Il comportamento statico ....................................................................................... 18

    2.1.3 Le verifiche di progetto - Schema dei carichi ........................................................ 19

    2.1.4 Criteri di verifica ..................................................................................................... 19

    2.1.5 I criteri di scelta progettuale................................................................................... 20

    2.1.6 La posa in opera .................................................................................................... 22

    2.2 PILASTRI ................................................................................................................... 22

    2.2.2 Lanalisi lineare di Buckling ................................................................................... 24

    2.3 NODO TRAVE-COLONNA ........................................................................................ 26

    2.3.2 Posa in opera ........................................................................................................ 26

    2.3.3 Collegamento pilastri fondazioni ........................................................................... 29

    2.3.4 Vantaggi, limiti applicativi, problematiche connesse al loro utilizzo ...................... 30

    CAPITOLO 3 FASE PROGETTUALE - EDIFICIO ................................................... 31

    3.1 CARATTERISTICHE DELLEDIFICIO SCELTO ....................................................... 31

    3.2 AZIONI DI CALCOLO ................................................................................................ 33

  • 3.2.1 Stati limite ultimi ..................................................................................................... 34

    3.2.2 Stati limite di esercizio ........................................................................................... 34

    3.2.3 Calcolo dei carichi unitari ....................................................................................... 35

    3.3 CALCOLO DELLAZIONE SISMICA ......................................................................... 36

    3.3.2 Stato limite ultimo secondo lOPCM n 3274 dd. 30.05.2005. ............................... 37

    3.3.3 Spettro di progetto allo Stato Limite Ultimo ........................................................... 37

    3.3.4 Combinazioni di carico ........................................................................................... 39

    3.3.5 Calcolo dettagliato dei pesi sismici ........................................................................ 39

    3.3.6 Calcolo delle masse sismiche ................................................................................ 41

    3.3.7 Verifiche di regolarit in pianta ed elevazione ....................................................... 42

    3.3.8 Analisi statica lineare: calcolo delle forze sismiche equivalenti ............................. 43

    3.4 MODELLAZIONE DELLA STRUTTURA CON IL SAP2000 (versione 9.0) ............. 45

    3.4.2 Modellazione degli elementi verticali ..................................................................... 46

    3.4.3 Modellazione 3D con elementi frame. ................................................................. 47

    3.4.4 Telaio spaziale ....................................................................................................... 47

    3.5 RISULTATI DELLELABORAZIONE CON IL SAP2000 .......................................... 48

    CAPITOLO 4 FASE PROGETTUALE - TRAVE E PILASTRO - .............................. 51

    4.1 INQUADRAMENTO TEORICO DI UNA TRAVE MISTA, SOGGETTA A FLESSIONE E

    TAGLIO ........................................................................................................................ 51

    4.1.1 Modalit di collasso di una sezione mista ............................................................. 52

    4.2 ELEMENTI STRUTTURALI SOGGETTI A TAGLIO .................................................. 55

    4.2.1 Inquadramento teorico ........................................................................................... 55

    4.2.1 Taglio: sollecitazioni ............................................................................................... 57

    4.2.2 Taglio in prima fase................................................................................................ 59

    4.3 STATi LIMITE DI ESERCIZIO ................................................................................... 62

    4.3.1 Tensioni nel calcestruzzo e nellacciaio ................................................................. 62

    4.3.2 Calcolo delle tensioni di esercizio per una sezione del sistema TA-C .................. 63

    4.3.3 Limitazione dellampiezza delle lesioni .................................................................. 64

    4.4 PROGETTO TRAVE E PILASTRO DEL SISTEMA TA-C ......................................... 68

    4.4.1 Pre-dimensionamento della sezione del traliccio .................................................. 68

    4.4.2 Progetto agli stati limite ultimi ................................................................................ 70

  • Sommario

    4.4.3 Dimensionamento a momento .............................................................................. 72

    4.4.4 Dimensionamento a taglio ..................................................................................... 75

    4.4.5 Progetto agli stati limite di esercizio ...................................................................... 78

    4.4.6 Verifica di esercizio allo stato limite di fessurazione ............................................. 79

    4.4.7 Altre verifiche secondo lEurocodice 2 - Instabilit laterale di travi snelle ............. 83

    4.5 LA CAPACIT PORTANTE DELLA SEZIONE PRESSOINFLESSA ....................... 84

    4.6 LA CAPACITA' PORTANTE ULTIMA DELLA COLONNA COMPOSTA SNELLA ... 88

    4.6.1 Considerazioni preliminari ..................................................................................... 88

    4.6.2 La verifica delle colonne soggette a compressione semplice ............................... 89

    4.6.3 Verifica di instabilit per pressoflessione monoassiale dellelemento .................. 91

    4.6.4 Verifica di instabilit per pressoflessione biassiale dellelemento ......................... 94

    4.7 Dimensionamento del pilastro del sistema TA-C ...................................................... 97

    4.8 Verifica e progetto del nodo trave-colonna del sistema TA-C ................................ 103

    CAPITOLO 5 PROVE SPERIMENTALI E MODELLAZIONE IN ABAQUS ............ 109

    5.1 APPARECCHIATURE DI PROVA ........................................................................... 109

    5.1.1 Strain gauges ...............................................