SECONDA ESERCITAZIONE – Miriam Scaccia, Chiara Trebbi

Progettazione di un edificio multipiano in calcestruzzo armato

Il progetto consiste in una palazzina che si sviluppa su tre piani, ognuno di 288 m2 (24 m x 12 m), con sbalzi di 2 m sui due lati corti.

1. Definizione del modello                                                                                                                                     

Per la definizione del modello in SAP2000 si è stabilita per prima cosa la distribuzione in pianta, dopodiché tramite una griglia di base si è riportato il telaio del piano terra, replicato per il numero di piani, e il vano scala (spezzando le travi principali in corrispondenza dei montanti).

2. Definizione dei vincoli                                                                                                                                        

Per completare il modello si procede all’assegnazione dei vincoli. Selezionando tutti i punti alla base si assegnano i vincoli esterni [Restraints > Incastri], per la condizione di impalcato rigido invece si seleziona tutto l’impalcato alle diverse quote (3,4 m; 6,8 m; 10,2 m) e si assegnano i vincoli interni [Constraints > Diaphragm].

 

3. Definizione dei carichi allo SLU                                                                                                                         

L’edificio, destinato ad abitazione civile, è composto da solai in laterocemento.

Si definiscono quindi i seguenti load patterns: Qs, Qp, Qa, con Self Weight Multipler = 0 e PP (in riferimento alle sezioni degli elementi) con Self Weight Multipler = 1. Dopodiché si definisce la combinazione denominata “SLU” con linear add inserendo per ogni carico il proprio scale factor in base ai coefficienti di sicurezza: per Qs e PP scale factor=1,3, per Qp e Qa scale factor=1,5.

4. Definizione delle sezioni                                                                                                                                    

Dopo aver definito il materiale (concrete, C28/35) si individuano le aree di influenza.

Di conseguenza si definiscono le sezioni tramite le tabelle Excel per ogni tipologia di elemento strutturale:

  • Travi principali e secondarie: file “Dimensionamento sezioni”, foglio “Travi cls”
  • Sbalzi: file “Dimensionamento sezioni”, foglio “Mensole cls”
  • Pilastri: file “Dimensionamento sezioni”, foglio “Pilastri cls”

Dal dimensionamento di massima sono stati definiti così i seguenti elementi:

  • Travi principali centrali:  1- 30x55 ; 2- 30x30 ; 3- 30x30
  • Trave principale perimetrale :  30x45
  • Trave secondaria centrale:  25x35
  • Trave secondaria perimetrale:  25x30
  • Mensola centrale:  30x45
  • Mensola perimetrale:  30x35
  • Pilastri centrali piano terra:  1- 35x30 ; 3- 30x30 ; 4- 40x35
  • Pilastri perimetrali piano terra:  1- 30x25 ; 2- 35x35
  • Pilastro angolare piano terra:  25x25
  • Pilastri centrali piano primo:  1- 30x25 ; 3- 25x25 ; 4- 30x30
  • Pilastri perimetrali piano primo:  1- 25x20 ; 2- 30x25
  • Pilastro angolare piano primo:  20x20
  • Pilastri centrali piano secondo:  1- 20x20 ; 3- 20x15 ; 4- 25x20
  • Pilastri perimetrali piano secondo:  1- 15x15 ; 2- 20x20
  • Pilastro angolare piano secondo:  15x15
  • Montanti piano terra:  30x25
  • Montanti piano primo:  25x20
  • Montanti piano secondo:  15x15
  • Scala cordolo:  25x35
  • Scala ginocchio:  30x45

Dopo aver dimensionato e aver assegnato le sezioni individuate è stata fatta l’assegnazione degli elementi ai rispettivi gruppi: TP_C, TP_P, M_C, M_P, TS_C, TS_P, PIL_C_PT, PIL_P_PT, PIL_A_PT, PIL_C_PP, PIL_P_PP, PIL_A_PP, PIL_C_PS, PIL_P_PS, PIL_A_PS, SCALE.

5. Assegnazione della combinazione di carichi                                                                                                     

Ora la combinazione SLU viene assegnata in base alla tipologia di elemento che prendiamo in considerazione, in quanto ognuno ha una diversa area di influenza e ognuno ha una funzione differente. Infatti, mentre le travi sono sottoposte al carico distribuito dato dal pacchetto di solaio moltiplicato per il loro interasse, i pilastri sono sottoposti a carichi concentrati dati dal pacchetto di solaio per la loro area di influenza ma anche dal peso delle travi. I valori dei carichi sono dati all’interno del file Excel “Dimensionamento sezioni” divisi in fogli per ogni tipologia di elemento: “Travi cls”, “Mensole cls”, “Pilastri cls”.

 

Quindi per le travi e le mensole si segue il seguente passaggio:

Select group > Assign > Frame loads > Distributed > Qs, Qp, Qa, PP valori noti.

 

Per i pilastri:

Select group > Assign > Joint loads > Forces > Qs, Qp, Qa, PP valori noti (PP è dato dalla somma della trave principale e da quella secondaria moltiplicate per le loro lunghezze) moltiplicati per il numero di piani corrispondenti.

6. Avvio dell’analisi                                                                                                                                                

Si avvia una prima analisi senza Dead e Modal, per vedere i risultati della combinazione di carico SLU e la  deformata della struttura.

Adesso, selezionando ogni tipologia di elemento tramite i gruppi, si possono ottenere le tabelle “Element Forces Frame” e, una alla volta, vengono confrontate con le tabelle precedenti dei dimensionamenti, per vedere se l’analisi è verificata o meno. Quindi si verificano le travi a flessione (tabella Excel “Verifica sezioni”, foglio “Flessione travi cls”), le mensole a flessione (tabella Excel “Verifica sezioni”, foglio “Flessione mensole cls”) e i pilastri a pressoflessione (tabella Excel “Verifica sezioni”, foglio “Pressoflessione pilastri cls”).

7. Riassegnazione delle sezioni                                                                                                                            

Una volta confrontate le tabelle di verifica ottenute dopo l’analisi e quelle del dimensionamento di massima, si procede alla riassegnazione delle sezioni non verificate per ogni tipologia di elemento.

Nel caso dei pilastri tutte le sezioni a meno di una sono verificate a pressoflessione, quindi la classe di resistenza scelta potrebbe essere troppo bassa e di conseguenza deve essere sostituita con una più alta. Dopo aver stabilito la nuova classe, per i pilastri che non sono nuovamente verificati viene aumentata la dimensione h della sezione per mantenere la classe di resistenza invariata tra i diversi pilastri.

8. Avvio dell’analisi                                                                                                                                                

Si procede con una nuova analisi per controllare che tutte le sezioni siano verificate, e quindi che la struttura non sia né sottodimensionata né troppo sovradimensionata.