Esercitazione3- Centro delle Rigidezze

ESERCITAZIONE 3_ CENTRO DELLE RIGIDEZZE

Lo scopo dell’esercitazione è quello di verificare che l’impalcato resista alle forze sismiche, le quali agiscono nel centro di massa dell’edificio. Affinché ciò accada è fondamentale che il centro di massa coincida il più possibile con il centro delle rigidezze della struttura.

E’ possibile irrigidire una struttura attraverso l’utilizzo di controventi, ovvero elementi verticali che portano il carico fino a terra, come può essere un telaio, vani ascensori o il blocco scale.

L’implacato in questione è composto da una semplice e regolare struttura a telaio, di travi e pilastri. Si può cercare il centro delle masse dalla geometria dell’edificio. Con questa esercitazione si andrà a verificare che i due punti coincidano e che quindi la struttura resista alle forze sismiche, ma si presume già che i due centri non coincidano in quanto sono presenti due elementi rigidi (due gabbie scala/ascensore) agli angoli dell’impalcato.

L’impalcato viene riportato su SAP2000. Si compone di una struttura in cemento armato con travi 30x70cm, pilastri 30x30 cm e blocchi scala con uno spessore di 25 cm.
Viene individuato in maniera geometrica, tramite il disegno di due diagonali, il centro delle masse dell’edificio. (baricentro). La struttura viene vincolata a terra tramite incastri.

Viene poi assegnata la condizione di corpo rigido a tutti i punti degli elementi che si trovano alla stessa quota delle travi (+3 m) compreso il centro di massa (altrimenti non si sposterebbe l’intera struttura) in questo modo tutti i punti fanno parte dell’impalcato e non possono esserci spostamenti o rotazioni relative al suo interno. 

Per calcolare l’entità della forza sismica è necessario calcolare il peso proprio della struttura, si lancia quindi l’analisi con una combinazione di carico che considera solo il PP della struttura; tramite le tabelle delle reazioni vincolari si sommano tutte le forze verticali (F3) ottenendo così il peso totale della struttura. La forza sismica si ottiene dal prodotto tra il peso proprio ed un coefficiente di intensità sismica pari a 0.2 (coefficiente di riferimento per zone a basso rischio sismico come Roma)

Si ottiene cosi una forza sismica pari a 3443,67 KN.

SI assegna la forza concentrata sul centro di massa, prima in direzione X e poi in direzione Y, in due distinti momenti. 

Avviando l’analisi si nota che la forza applicata in direzione X non genera nessuna rotazione dell’impalcato ma solo una traslazione.

Applicando la forza in direzione Y l’impalcato invece subisce un’importante rotazione. Come si supponeva, il centro delle rigidezze non coincide con il centro di massa.

 Infatti soltanto spostando il centro delle rigidezze di 12 m l’impalcato non subisce una rotazione. 

Sarà pertanto necessario intervenire sulla geometria della struttura, spostando gli elementi rigidi, o considerando i blocchi scale come una struttura autonoma, collegandola al telaio attraverso un giunto strutturale.