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Progetto Finale Davide Passeri_ Marco Zoli


Come richiesto, due render, uno interno, e uno esterno, che raccontano il tema architettonico del volume sospeso e quello strutturale con sbalzi di 10 e 12,5 m sui "lati esterni" e di 7,5 m sui due lati "interni" gestiti tramite reticolare 3D posta sulla copertura.

Progetto di Davide Passeri e Marco Zoli

Parte2_DIMENSIONAMENTO E VERIFICA_Martina Moreno, Francesca Rossetti, Luca Alessandri_

Progetto strutturale del Mos Maiorum - Hotel & Spa in Via Giulia, Roma

Riportiamo i passaggi principali utili al dimensionamento e alle verifiche dell’edificio illustrato nella parte 1 del blog. Si rimanda alla relazione tecnica in allegato per le informazioni più specifiche sui procedimenti adottati.

 

 

TIPOLOGIA STRUTTURALE: Telai piani in cemento armato + graticcio

 

SCELTA DEI MATERIALI

CALCESTRUZZO               ACCIAIO

Classe C35/45                  B450c – barra ad aderenza migliorata

Classe C50/60 

 

ANALISI DEI CARICHI

Il Qa per la funzione residenziale (hotel) vale 2,00 kN/m2. L’analisi dei carichi si riferisce al solaio tipo dei piani interni del complesso alberghiero. Il carico totale a metro quadro sul solaio deriva da combinazioni di carico, allo SLU o allo SLE.

 

 

TRAVI 

  • Tensione massima della trave = tensione di progetto del materiale.

  • Modello di una trave doppiamente appoggiata, il cui momento massimo - nella sezione di mezzeria - vale Mmax = ql²/8. 

 

TRAVI A SBALZO 

  • Tensione massima della trave = tensione di progetto del materiale.

  • Modello di una mensola, dove il momento massimo - nella sezione di incastro - vale 

Mmax = ql^2/2.

  • Verifica a deformabilità allo Stato Limite di Esercizio

 

Sia allo SLU che al Sisma, gli elementi strutturali sono stati verificati nelle modalità di seguito descritte.

-TRAVI PRINCIPALI, SECONDARIE, SBALZI - VERIFICA A FLESSIONE

Il valore massimo del momento flettente estrapolato da Sap (Element forces frames, M3) viene confrontato con il valore di sollecitazione con cui sono state progettate le travi. 

Gli sbalzi sono ulteriormente verificati allo SLE, per controllare che l’abbassamento massimo rispetti i limiti relativi all’esercizio della struttura. 

-PILASTRI - VERIFICA A PRESSO-FLESSIONE

Per ogni tipologia di sezione adottata nei diversi piani, vengono estrapolati i seguenti valori di sollecitazioni, funzionali a verificare più situazioni possibili:

  • Nmax

  • N max e M associato

  • M max e N associato

  • N medio e M medio dello stesso elemento

-SETTI - VERIFICA A COMPRESSIONE

Dalla somma delle Joint Reactions alla base dei setti è stato ottenuto il valore di sforzo normale di compressione. Il valore di tensione - pari al rapporto tra lo sforzo normale così calcolato e l’area del setto in esame - è stato confrontato con la tensione di progetto del calcestruzzo.

 

GRATICCIO

Si tratta di un sistema di travi disposte perpendicolarmente tra loro, che collaborano tra loro alla pari, cioè senza una gerarchia. Le travi, infatti, hanno la stessa dimensione nelle due direzioni. Il graticcio ha una serie di appoggi puntuali collocati tra i reperti archeologici, e su di esso si imposta il Corpo 3, con la struttura a telai piani in cemento armato e un passo regolare. Le travi sono state definite con un interasse di 1,5 m, in entrambe le direzioni.

 

La struttura così descritta è stata modellata in Sap 2000, a partire da una sezione di primo tentativo per le travi - di 30x150 cm - per poi caricare i nodi e progettare le travi con il momento flettente che ne deriva. Ciascun nodo del graticcio è stato caricato in base alla propria area di influenza.

-Tipologia Costruttiva:                                          graticcio di travi in cemento armato

 

-Materiali:                                                

acciaio B450 C                                                        fyk = 450 N/mm²       fyd = 391,30 N/mm²

calcestruzzo C50/60                                              fck = 60  N/mm²        fcd = 28,33N/mm²

 

-Forze sui nodi                       

nodi centrali                                                            198,08 kN

nodi di bordo                                                         99,04 kN                

 

-Trave:

luce                                                                          l = 1,5 m

 

TRAVI PRIMO TENTATIVO  30x150 cm

La sezione della trave di primo tentativo copre il momento massimo estrapolato dal modello Sap con la combinazione di forze verticali + peso proprio, pertanto risulta verificata.

Dalla verifica agli SLE l’abbassamento delle travi del graticcio, risulta 3,70 mm,  inferiore a 1/250 della distanza massima tra due appoggi.

Per i pilastri - a sostegno del graticcio - è stata considerata una sezione di primo dimensionamento di 70x70 cm. Dalla verifica a pressoflessione - per coppie di sollecitazione estratte dal Sap - risulta una sezione verificata di 90x90 cm.


 

 

Parte1_STRUTTURA E ARCHITETTURA_Martina Moreno, Francesca Rossetti, Luca Alessandri_

Progetto strutturale del Mos Maiorum - Hotel & Spa in Via Giulia, Roma

1. DESCRIZIONE GENERALE

Il progetto in esame è il Mos Maiorum - Hotel & Spa, un complesso alberghiero situato in via Giulia, a Roma. Il progetto si compone di un corpo ad L con funzione principale di albergo.

Una campagna di  scavi archeologici ha riportato alla luce diversi reperti, alcuni dei quali - considerati di pregio e dunque da mantenere in loco -  costituiscono un vincolo progettuale.

2. TIPOLOGIA STRUTTURALE

La struttura risponde alle esigenze funzionali dell’edificio, che richiede una  scansione di camere di metrature omogenee in base alla categoria, a partire dalla ripetizione di un modulo base, cioè il passo strutturale. Questa organizzazione modulare consente la regolarità della distribuzione  e allo stesso tempo una grande versatilità a livello di combinazione delle camere. 

La tipologia strutturale adottata per questo progetto è quella dei telai piani in cemento armato, che ben si presta alle esigenze descritte. 

 

Il fabbricato ad L è stato suddiviso attraverso giunti strutturali in 3 corpi, poi studiati separatamente. La divisione, oltre a rispettare il rapporto 4:1 tra i lati, è stata effettuata in modo tale da avere sistemi più regolari possibile, adattandosi alle diverse esigenze distributive interne e alle tipologie di terreno presenti, in quanto una porzione consistente è interessata dalla presenza dei resti archeologici.

 

Il corpo 1 presenta un passo strutturale regolare di 4,5 m e non è dotato di vani scala/ascensore, in quanto è servito da quelli presenti nel corpo 2. E’ presente un aggetto di 1,5 m sul lato interno, che ospita balconi di pertinenza delle camere.

 

Il corpo 2, infatti, ha due vani scala/ascensore verso le estremità, che distribuiscono tutte le camere del braccio ortogonale a via Giulia. Il passo strutturale prosegue anche qui ogni 4,50 m con l’aggetto di 1,5 m - sul lato della piazza interna - adibito sempre a balcone per le camere.  

Il posizionamento dei setti portanti in cemento armato ha risposto, oltre alle esigenze distributive,  anche alla necessità di una adeguata distribuzione delle rigidezze sugli impalcati. E’ stato usato il setto - che accoglie anche la trave a ginocchio della scala -  invece di una gabbia ascensore, che sarebbe stata più difficile da realizzare in cantiere.

 

 

Il corpo 3 - che si sviluppa lungo via Giulia - è dotato di un vano scala/ascensore - dalla tecnologia leggera, illustrata più avanti -  collocato in posizione centrale e adibito alla distribuzione delle camere. Qui la struttura è basata su un passo di 4,5 m in entrambe le direzioni, definendo maglie quadrate che si impostano sul graticcio.

 

Il braccio su via Giulia è quello interessato dalle preesistenze archeologiche. Pertanto si è optato per una struttura a graticcio, sempre in cemento armato, per poter collocare un numero ridotto di appoggi tra i reperti archeologici, e ripartire poi in alzato con un passo strutturale regolare.

 

 

Il corpo 3 è stato studiato per fare in modo che la struttura del vano ascensore non gravi eccessivamente sulle travi del graticcio. Infatti, a causa della presenza dei reperti archeologici, non è possibile far arrivare alla quota del terreno il vano ascensore, interrompendo la maglia del graticcio. Dovendo dunque scaricare anch’esso il peso sulle travi del graticcio, è stata individuata una soluzione tecnologica piuttosto leggera. 

Si tratta di un castelletto ascensore della DomusLift, che offre una grande flessibilità applicativa e un interessante contributo estetico al progetto.

 

L’incastellatura in alluminio anodizzato, leggera e resistente, consente di collocare l’ascensore sulle travi del graticcio, vincolandolo nei piani superiori alle travi o ai solai. La struttura infatti è autoportante, ma necessita di essere ancorata agli elementi strutturali dell’edificio, per garantire la sua stabilità ed evitare il ribaltamento.  Dalle immagini si evince la tecnologia del corpo ascensore. Si è scelta la soluzione vetrata, per offrire una vista panoramica sulla piazza, conferendo anche una grande qualità architettonica alla zona di attesa.

 

 

In allegato le tavole di progetto.

RICEVIMENTO STUDENTI - FABIANA

Proviamo ad usare il forum per avviare una discussione sull'utilizzo di SAP2000.

Scrivete dubbi, domande, eventuali problemi di modellazione o di lettura di risultati e sfruttiamo questo strumento per dare delle risposte.

Aspetto i vostri interventi! 

Fabiana

Forum:

ESERCITAZIONE: PRE-DIMENSIONAMENTO DI UNA TRAVATURA RETICOLARE SPAZIALE

L'esercitazione dovrà essere articolata come segue:

 

-Dimensionamento a trazione e a compressione (3+3 profili) rispetto ad una combinazione di carico allo SLU (incidenza di un solaio in acciaio 12kN/mq )

-Verifica di resistenza delle sezioni predimensionate, tenendo in considerazione anche il loro peso nel calcolo delle sollecitazioni. 

-Verifica di deformabilità (considerando di ridurre l'incidenza del solaio a 8 kN/mq per la verifica a SLE)

 

BUON LAVORO A TUTTI!

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METODO DELLE FORZE PER LA SOLUZIONE DI STRUTTURE IPERSTATICHE

Il metodo delle forze è uno dei possibili metodi risolutivi per strutture iperstatiche semplici.

In generale, possiamo riassumere il suo svolgimento nel seguente modo: scegliamo, tra i possibili schemi notevoli, una struttura isostatica di riferimento equivalente alla struttura iperstatica data.

L'isostatica equivalente si ottiene degradando nella struttura iperstatica di partenza i vincoli (interni o esterni) in maniera opportuna affinché il sistema non diventi labile.

La struttura isostatica ottenuta risulta quindi essere soggetta, oltre ai carichi esterni, alle reazioni vincolari dovute ai vincoli soppressi; tali reazioni vincolari prendono il nome di incognite iperstatiche e il loro numero corrisponde al grado di iperstaticità.

Le incognite iperstatiche vengono determinate a partire dalle equazioni di congruenza (con le quali imponiamo il rispetto delle condizioni cinematiche relative ai vincoli soppressi) e attraverso l'applicazione del metodo di sovrapposizione degli effetti.

Infine una volta individuato il valore delle incognite iperstatiche si può procedere alla definizione delle reazioni vincolari per la struttura isostatica e alla determinazione dei diagrammi delle caratteristiche di sollecitazione.

 

Risolviamo ora il seguente esercizio attraverso il metodo delle forze esplicitando i passaggi:

  1. analizzando qualitativamente la struttura notiamo che si tratta di una trave continua con carico uniformemente distribuito. Inoltre il sistema è 3 volte iperstatico, ma poiché si tratta di una struttura simmetrica per geometria, carichi e vincoli anche la sua soluzione sarà simmetrica: possiamo quindi considerarne una sola porzione (tratto AB e BC) e dire che per simmetria la struttura è 2 volte iperstatica.

  2. Individuiamo la struttura isostatica di riferimento: scomponiamo la trave continua in una serie di travi appoggiate, degradando la cerniera passante in una serie di cerniere interne.

 

  1.  Mettiamo in evidenza il momento flettente incognito sulle cerniere interne per garantire l'uguaglianza della cinematica tra l'isostatica e la struttura iperstatica di partenza.

 

  1. Dobbiamo determinare il valore di X e Y, attraverso il sistema delle equazioni di congruenza:

                                          ∆ φB = 0

                                          ∆ φC = 0

  1. Applichiamo il principio di sovrapposizione degli effetti nei due tratti in esame per poter risolvere il sistema delle equazioni

 

  1. Determinati ∆ φB e ∆ φC , risolviamo il sistema:

                                         ql2 – 8X – 2Y = 0

                                         ql2 – 4X – 8Y = 0

  1. da cui ricaviamo il valore delle due incognite X e Y che ripristinano la continuità della trave:

  1. A questo punto per completare l'esercizio si può proseguire con calcolo delle reazioni vincolari e la determinazione dei diagrammi delle caratteristiche di sollecitazione.

 

Forum:

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1- Noto che corrisponde a una trave continua su più appoggi.

2- La struttura è simmetrica per vincoli (la cerniera posso considerarla un carrello non essendo presente una forza assiale), geometria e carichi.

3- Data la simmetria la struttura non è iperstatica 3 volte ma 2.

4- Passo da questa struttura iperstatica ad una sottostruttura nota: trave doppiamente appoggiata.

5- Introduco le cerniere interne aggiungendo una coppia di forze concentrate per ottenere una struttura equivalente. Attraverso questa coppia ristabilisco la continuità del momento.

6- Faccio in modo che si annulli la rotazione relativa delle cerniere interne

  - Δ(Φ)=0

  - Δ(Φ)=(Φs)-(Φd)

7- Per trovare (Φbs) considero il tratto della trave doppiamente appoggiata AB ed applico il principio della sovrapposizione degli effetti

8- Studio l'effetto del carico q e la forza concentrata X per trovare (Φbs)

9- Faccio lo stesso nel tratto BC ottenendo un'equazione contenente le incognite X e Y (l'equazione di Δ(Φb))

10- Ripeto il procedimento per ottenere Δ(Φc), studiando il tratto BC,CD.

11- Metto a sistema le due equazioni trovate e ricavo X e Y

 

Forum:

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Metodo delle Forze

1_Utilizzando il metodo delle forze si può risolvere un qualsiasi tipo di struttura iperstatica, riconducendoci a strutture semplicissime, passando da una struttura iperstatica a strutture isostatiche equivalenti.
2_ Nel caso di una struttura simmetrica per geometria, carico e vincoli, posso procedere ad analizzarla considerando solo una porzione.
3_ Per ottenere questo passaggio di tipologia strutturale, bisogna declassare uno o più vincoli a seconda di quante volte la prima struttura è iperstatica, senza però dimenticare di introdurre la cinematica relativa al vincolo dell'iperstatica poichè, se omessa, non risulterebbe equivalente al vincolo di partenza.
4_Ottengo coì un'incognita iperstatica X (forza generalizzata) e una struttura che presenta contemporanemente fozse isostatiche e iperstatiche (forze interne/esterne e agenti/reagenti): questo fa si che si avrà bisogno di un numero di equazioni di carattere cinematico ( relative agli spostamenti) pari al numero di vincolo, in qaunto si deve trovare la perfetta equivalenza tra le due strutture.
5_Queste equazioni ci consentiranno di trovare le incognite iperstatiche X per l'equivalenza tra gli schemi e rappresentano due forze uguali e opposte come forze interne/azioni di contatto e forze esterne.
6_Consideriamo ad esempio questa trave, messa a confronto con il suo schema equivalente

Il carrello presente in mezzeria nella prima struttura iperstatica è passante, ciò permette di mantenere la continuità nella trave e nelle forze generale; la seconda struttura, quella "equivalente" presenta un carrello con cerniera che invece frammenta in due porzioni la struttura, spezzando la continuità della trave. 
7_Eseguendo i tagli alla Cauchy e analizzando le sezioni dello schema in mezzeria possiamo vedere i diversi comportamenti che hanno i due vincoli sulla stessa trave: le due strutture non si equivalgono poichè la struttura di partenza, iperstatica, non trova la sua continuità nella struttura equivalente.
8_Lo schema iperstatico implica che tutte le forze di contatto si trasferiscano su tutta la lunghezza della trave; nello schema isostatico questa continuità viene bloccata dalla presenza della cerniera interna che, oltre a generare due tratti (destro e sinistro rispetto il vincolo di mezzeria), impedisce la trasmissione della continuità del momento.
9_Devo quindi aggiungere una coppia di forze intorno al vincolo della struttura isostatica (cerniera interna) che mi garantirà di determinare l'incognita iperstatica prima citata.

10_ Dovendo arrivare ad una equivalenza allora devo considerare l'elemento come unico (basandomi sulla struttura iniziale di carattere iperstatico) e cercare una continuità in termini cinematici:

  • lo spostamento orizzontale di destra è uguale a quello di sinistra
    Ubs=Ubd, ovvero che Ubs - Ubd = 0 (traslazione orizzontale relativa è nulla)
  • lo spostamento trasversale di sinistra è uguale a quello di destra
    Vbs=Vbd, ovvero che Vbs - Vbd = 0
  • la terza relazione che dobbiamo imporre è che la rotazione nel vincolo B deve essere = 0, il che si traduce che l'equazione della rotazione a destra e a sinistra devono essere = 0 per la continuità della struttura, ma avendo una cerniera interna si può generare una rotazione relativa

11_All'incognita iperstatica stabilita come momento di contatto bisogna associare l'equazione cinematica relativa allo spostamento a cui questa incognita si oppone e che è quindi in grado di rigenerare l'effetto del vincolo di partenza. E' proprio per questo che impongo la rotazione relativa = 0

12_Proprio con questa equazione posso determinare il valore dell'incognita X posta in partenza, in modo da poter risolvere la struttura isostatica, ora equivalente alla struttura iperstatica iniziale.

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