Esercitazione_7
controventi (ripartizione delle forze sismiche)
1_
tipologia di esercizio
L’esercizio inquadra una struttura composta da C.A., avente una maglia strutturale definita da pilastri con dimensioni 30x30 cm, e da due passi strutturali, rispettivamente di 5,10 m e 1,70m. L’obiettivo del essercizio e quello di verificare la reazione dell’impalcato alle forze esterne di carattere sismico. I vincoli ad incastro verranno rappresentati graficamente attraverso delle molle, quindi dei vincoli cedevoli elasticamente (in questo caso le molle rispettano lalegge di Hooke: F = k*δ, mentre il pilastro contribuisce sul relativo controvento con una rigidezza traslante pari a k = (12*E*J)*1/12).
2_
calcolo delle rigidezze traslanti dei controventi dell’edificio
Dati:
E (modulo di Young) = 21’000 N/mm²
H (altezza dei pilastri) = 3,50 m
Jxx (modulo di inerzia in direzione x-x) = 67’500 cm⁴
Jyy (modulo di inerzia in direzione y-y) = 67’500 cm⁴
Step 1: calcolo delle rigidezze traslanti dei controventi dell'edificio
|
Telaio 1_v
|
A1-B1
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_1
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 1
|
J_9
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 9
|
K_T(KN/m)
|
7934,69
|
rigidezza traslante telaio 1_v
|
Telaio 1_o
|
A1->A8
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_1
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 1
|
J_2
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 2
|
J_3
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 3
|
J_4
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 4
|
J_5
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 5
|
J_6
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 6
|
J_7
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 7
|
J_8
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 9
|
K_T(KN/m)
|
31738,78
|
rigidezza traslante telaio 1_o
|
Telaio 2_v
|
A2-B2-C2
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_2
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 2
|
J_10
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 10
|
J_17
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 17
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 2_v
|
Telaio 2_o
|
B9->B16
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_9
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 9
|
J_10
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 10
|
J_11
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 11
|
J_12
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 12
|
J_13
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 13
|
J_14
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 14
|
J_15
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 15
|
J_16
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 16
|
K_T(KN/m)
|
31738,78
|
rigidezza traslante telaio 2_o
|
Telaio 3_v
|
A3-B3-C3
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_3
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 3
|
J_11
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 11
|
J_18
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 18
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 3_v
|
Telaio 4_v
|
A4-B4-C4
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_4
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 4
|
J_12
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 12
|
J_19
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 19
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 4_v
|
Telaio 3_o
|
C17->C22
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_17
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 17
|
J_18
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 18
|
J_19
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 19
|
J_20
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 20
|
J_21
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 21
|
J_22
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 22
|
K_T(KN/m)
|
23804,08
|
rigidezza traslante telaio 3_o
|
Telaio 5_v
|
A5-B5-C5
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_5
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 5
|
J_13
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 13
|
J_20
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 20
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 5_v
|
Telaio 6_v
|
A6-B6-C6
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_6
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 6
|
J_14
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 14
|
J_21
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 21
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 6_v
|
Telaio 7_v
|
A7-B7-C7
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_7
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 7
|
J_15
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 15
|
J_22
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 22
|
K_T(KN/m)
|
11902,04
|
rigidezza traslante telaio 7_v
|
Telaio 8_v
|
A8-B8-C8
|
pilastri che individuano il telaio
|
E (N/mmq)
|
21000,00
|
modulo di Young
|
H (m)
|
3,50
|
altezza dei pilastri
|
J_8
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 8
|
J_16
|
67500,00
|
momento d'inerzia pilastro 16
|
K_T(KN/m)
|
7934,69
|
rigidezza traslante telaio 8_v
|
3_
tabella sinotica controventi e distanze
Dati:
Kv, Ko (rigidezza traslanti dedotte dal punto 2)
Kv, Ko (rigidezza traslanti dedotte dal punto 2)
Step 2: tabella sinottica controventi e distanze
|
Kv1(KN/m)
|
7934,69
|
rigidezza traslante contr.vert.1
|
Kv2
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.2
|
Kv3
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.3
|
Kv4
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.4
|
Kv5
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.5
|
Kv6
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.6
|
Kv7
|
11902,04
|
rigidezza traslante contr.vert.7
|
Kv8
|
7934,69
|
rigidezza traslante contr.vert.8
|
dv2
|
5,10
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv3
|
10,20
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv4
|
15,30
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv5
|
20,40
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv6
|
25,50
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv7
|
30,60
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
dv8
|
35,70
|
distanza orizzontale controvento punto O
|
Ko1(KN/m)
|
31738,78
|
rigidezza traslante contr.orizz.1
|
Ko2
|
31738,78
|
rigidezza traslante contr.orizz.2
|
Ko3
|
23804,08
|
rigidezza traslante contr.orizz.3
|
do2 (m)
|
1,70
|
distanza verticale controvento dal punto O
|
do3
|
6,80
|
distanza verticale controvento dal punto O
|
4_
calcolo del centro di massa
Dati:
Xg, Yg (rigidezza traslanti dedotte dal punto 2)
A1, A2, A3, A4 (rigidezza traslanti dedotte dal punto 2)
Step 3: calcolo del centro di massa
|
area_1 (mq)
|
60,69
|
misura dell'area superficie 1area 1 (misura)
|
x_G1 (m)
|
17,85
|
coordinata X centro area 1
|
y_G1
|
0,85
|
coordinata Y centro area 1
|
area_2
|
26,01
|
misura dell'area superficie 2
|
x_G2
|
7,65
|
coordinata X centro area 2
|
y_G2
|
4,25
|
coordinata Y centro area 2
|
area_3
|
26,01
|
misura dell'area superficie 3
|
x_G3
|
17,85
|
coordinata X centro area 3
|
y_G3
|
4,25
|
coordinata Y centro area 3
|
area_4
|
26,01
|
misura dell'area superficie 4
|
x_G4
|
28,05
|
coordinata X centro area 4
|
y_G4
|
4,25
|
coordinata Y centro area 4
|
Area tot (mq)
|
138,72
|
Area totale impalcato
|
X_G
|
17,85
|
coordinata X centro d'area impalcato (centro massa)
|
Y_G
|
2,76
|
coordinata Y centro d'area impalcato (centro massa)
|
5_
calcolo del centro di rigidezze e delle rigidezze globali
Dati:
Kv, Ko (rigidezza totali delle molle)
ddv, ddo (distanza dei controventi dal centro delle rigidezze)
Step 4: calcolo del centro di rigidezze e delle rigidezze globali
|
Ko_tot
|
87281,63
|
rigidezza totale orizzontale
|
Kv_tot
|
87281,63
|
rigidezza totale verticale
|
X_C (m)
|
17,85
|
coordinata X centro rigidezze
|
Y_C
|
2,47
|
coordinata Y centro rigidezze
|
|
|
|
dd_v1
|
-17,85
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v2
|
-12,75
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v3
|
-7,65
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v4
|
-2,55
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v5
|
2,55
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v6
|
7,65
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v7
|
12,75
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_v8
|
17,85
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_o1
|
-2,47
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_o2
|
-0,77
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
dd_o3
|
4,33
|
distanze controvento dal centro rigidezze
|
K_ϕ (KN*m)
|
11132608,14
|
rigidezza torsionale totale
|
6_
analisi dei carichi sismici
Dati:
qs (carico strutturale)
qp (carico permanente)
qa (carico accidentale)
y (coeficiente di contemporaneità)
c (coeficiente di intensità sismica)
ddv, ddo (distanza dei controventi dal centro delle rigidezze)
Step 5: analisi dei carichi sismici
|
q_s (KN/mq)
|
1,50
|
carico permanente di natura strutturale
|
q_p
|
2,50
|
sovraccarico permanente
|
q_a
|
5,00
|
sovraccarico accidentale
|
G (KN)
|
554,88
|
carico totale permamente
|
Q (KN)
|
693,60
|
carico totale accidentale
|
y
|
0,80
|
coefficiente di contemporaneità
|
W (KN)
|
1109,76
|
Pesi sismici
|
c
|
0,10
|
coefficiente di intensità sismica
|
F (KN)
|
110,98
|
Forza sismica orizzontale
|
7_
ripartizione della forza sismica lungo X
Dati:
M (momento torcente) = F *(Yc - Yg)
uo (traslazione orizzontale) = F*(1/KoTOT)
φ (rotazione impalcato) = M*(1/Kφ)
Step 6: ripartizione forza sismica lungo X
|
M (KN*m)
|
-32,16
|
momento torcente (positivo se antiorario)
|
u_o (m)
|
0,001
|
traslazione orizzontale
|
ϕ
|
-0,0000029
|
rotazione impalcato (positiva se antioraria)
|
Fv1 (KN)
|
0,4091
|
Forza sul controvento verticale 1
|
Fv2
|
0,4384
|
Forza sul controvento verticale 2
|
Fv3
|
0,2630
|
Forza sul controvento verticale 3
|
Fv4
|
0,0877
|
Forza sul controvento verticale 4
|
Fv5
|
-0,0877
|
Forza sul controvento verticale 5
|
Fv6
|
-0,2630
|
Forza sul controvento verticale 6
|
Fv7
|
-0,4384
|
Forza sul controvento verticale 7
|
Fv8
|
-0,4091
|
Forza sul controvento verticale 8
|
Fo1
|
40,5816
|
Forza sul controvento orizzontale 1
|
Fo2
|
40,4258
|
Forza sul controvento orizzontale 2
|
Fo3
|
29,9686
|
Forza sul controvento orizzontale 3
|
|
40,35
|
|
40,35
|
|
30,27
|
TOTALE
|
110,98
|
8_
ripartizione della forza sismica lungo Y
Dati:
M (momento torcente) = F *(Xc - Xg)
uo (traslazione orizzontale) = F*(1/KvTOT)
φ (rotazione impalcato) = M*(1/Kφ)
Step 6: ripartizione forza sismica lungo Y
|
M (KN*M)
|
0,00
|
momento torcente
|
v_o (KN)
|
0,001
|
traslazione verticale
|
ϕ
|
0,0000000
|
rotazione impalcato
|
Fv1 (KN)
|
10,0887
|
Forza sul controvento verticale 1
|
Fv2
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 2
|
Fv3
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 3
|
Fv4
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 4
|
Fv5
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 5
|
Fv6
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 6
|
Fv7
|
15,1331
|
Forza sul controvento verticale 7
|
Fv8
|
10,0887
|
Forza sul controvento verticale 8
|
Fo1
|
-99,7867
|
Forza sul controvento orizzontale 1
|
Fo2
|
-31,1833
|
Forza sul controvento orizzontale 2
|
Fo3
|
130,9700
|
Forza sul controvento orizzontale 3
|
|
10,09
|
|
15,13
|
|
15,13
|
|
15,13
|
|
15,13
|
|
15,13
|
|
15,13
|
|
10,09
|
TOTALE
|
110,98
|
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