ESERCITAZIONE 3 - CENTRO DELLE RIGIDEZZE

L'esercitazione è svolta in coppia con Fabrizio Pontico.

Lo scopo dell’esercitazione è quello di verificare che l’impalcato resista alle forze sismiche:tali forze agiscono nel centro di massa,quindi è necessario che il centro di massa coincida il più possibile con il centro delle rigidezze della struttura. Una struttura può essere resa più rigida attraverso l’utilizzo di controventi,che sono elementi verticali collegati orizzontalmente che portano il carico fino a terra,che possono essere per esempio i vani ascensori,le scale o anche un semplice telaio.

Il nostro impalcato è formato da una struttura semplice a telaio,formato da travi e pilastri. Per motivi di progetto e di struttura abbiamo deciso già dalle prime fasi di considerare i blocchi scale e gli ascensori come una struttura autonoma,collegata al telaio attraverso un giunto strutturale.

L’impalcato ha una struttura in cemento armato con classe di resistenza C40/50 formato da travi 35x50 cm e pilastri 50x50 cm.

Dopo aver disegnato la struttura su Sap passiamo ad assegnare ai vicoli esterni il vincolo di incastro. Si disegna inoltre il centro di massa,corrispondente al centro geometrico della struttura partendo dall’intersezione delle due diagonali.

Selezionando il punto del centro di massa e tutti i punti nel piano xy alla stessa quota delle travi e’ possibile assegnare la condizione di corpo rigido: in questo modo tutti i punti fanno parte dell’impalcato e non possono esserci spostamenti o rotazioni relative. 

Per verificare che il centro di massa e quello di rigidezza coincidano prendiamo in considerazioni le due peggiori combinazioni di casi,ovvero quando la forza sismica è applicata lungo una direzione. Andiamo ad calcolare prima il peso specifico della struttura, imponendo una combinazioni di carico data esclusivamente dal peso proprio della struttura, poi importiamo la tabella su excell e sommando i valori delle reazioni  vincolari verticali otteniamo il peso proprio che è 1909,83 kN. Moltiplichiamo questo valore per 0,2,cioè il coefficiente di riferimento per le zone a basso rischio sisma come Roma, e otteniamo così il valore del carico sismico di 381,94 kN.

A questo punto è possibile applicare il carico sismico come un carico concentrato orizzontale prima nella direzione X e poi nella direzione Y per verificare che la deformata non sia una rotazione ma una traslazione (in entrambe le direzioni).

Da i risultati dell’analisi è evidente che non c’è nessuna rotazione ma due traslazioni,sull’asse X quando la forza è applicata lungo questa direzione, e sull’asse Y quando la forza è lungo quest’altra direzione, quindi è possibile dire che il centro di massa coincida con il centro delle rigidezze,pertanto non è necessario l’aggiunta di controventamenti come scale e ascensori.