Applicazione comparata di metodologie per l'analisi sismica di strutture esistenti in cemento armato

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Luigino Cannella Contatta »

Composta da 343 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 682 click dal 08/06/2011.

 

Consultata integralmente una volta.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.

 

 

L'indice di questa tesi è scaricabile in PDF gratuitamente.
Per scaricare il file PDF è necessario essere iscritto a Tesionline. L'iscrizione non comporta alcun costo.

Indice della Tesi di Luigino Cannella

Indice della tesi: Applicazione comparata di metodologie per l'analisi sismica di strutture esistenti in cemento armato, Pagina 1
Mostra/Nascondi contenuto.
    i    Sommario    Obiettivo e contenuti della tesi ........................................................................... 1    1.  Criteri generali di progettazione ................................................................ 7  1.1  Scelta della forma della struttura ................................................................ 7  1.1.1  Semplicità strutturale .......................................................................... 8  1.1.2  Uniformità e simmetria ....................................................................... 8  1.1.3  Resistenza e rigidezza flessionali secondo due direzioni ortogonali .15  1.1.4  Resistenza e rigidezza torsionale .......................................................16  1.1.5  Resistenza e rigidezza dell’impalcato ................................................16  1.1.6  Fondazioni adeguate .........................................................................17  1.2  Gerarchia delle resistenze (Capacity Design) .............................................17  1.3  Regolarità strutturale nella progettazione di edifici in zona sismica .........21  1.4  Modellazione strutturale sismica ...............................................................25  1.4.1  Tridimensionalità dell’azione sismica ................................................28    2.  Concetti base di dinamica delle strutture soggette a sisma ...................... 29  2.1  Introduzione ...............................................................................................29  2.2  Comportamento elastico del sistema ad un grado di libertà .....................29  2.3  Comportamento elastico dei sistemi a più gradi di libertà ........................36  Luigino Cannella    281/0028  ii  2.3.1  Vibrazioni libere non smorzate..........................................................37  2.3.2  Risposta in presenza di dissipazioni ...................................................39  2.4  Comportamento inelastico dei sistemi SDOF e MDOF ...............................42  2.4.1  Concetto di duttilità ..........................................................................42  2.4.2  Sistemi anelastici ...............................................................................43  2.4.3   Valutazione della risposta in forma numerica: Metodo di  integrazione al passo dell’equazione del moto .................................46  2.4.4  Metodi espliciti: le differenze centrali ...............................................47  2.4.5  Metodi impliciti: il metodo di Newmark ...........................................51  2.4.6  Risposta sismica di sistemi elasto‐plastici .........................................53    3.  Metodi di analisi e condizioni di applicabilità ........................................... 55  3.1  Considerazioni preliminari .........................................................................55  3.2  Analisi lineare o non lineare .......................................................................59  3.4  Analisi statica lineare .................................................................................63  3.5  Analisi dinamica lineare (Analisi Modale) ..................................................67  3.6  Analisi statica non lineare (ASNL) ..............................................................71  3.6.1  Conversione di MDOF in SDOF equivalente ......................................78  3.6.2  Profilo di carico ..................................................................................83  3.6.3  Profili di carico uni‐modale ................................................................84  3.6.4  Profili di carico multi‐modale ............................................................87  3.7  Analisi dinamica non lineare ......................................................................88  3.7.1  Scelta degli accelerogrammi ..............................................................90  3.7.2  Valutazione della risposta in forma numerica ...................................94  3.7.3  Definizione dello smorzamento .........................................................95  3.8  Combinazioni delle componenti dell’azione sismica ..................................97  3.9  Considerazioni conclusive ...........................................................................99  Sommario    iii  4. Modellazione del comportamento non lineare delle membrature e dei  materiali ..................................................................................................... 103  4.1  Introduzione alla modellazione numerica delle strutture in c.a. ..............103  4.2  Modellazione della risposta non lineare ..................................................108  4.2.1  Non linearità geometrica .................................................................110  4.2.2   Non linearità del materiale: modellazione a plasticità concentrata e  diffusa ..............................................................................................116  4.3  Modelli Numerici ......................................................................................121  4.3.1  Modelli a fibre .................................................................................124  4.3.2  Modelli a plasticità concentrata ......................................................127  4.3.3  Modelli numerici in OpenSees.........................................................128  4.4  Modellazione del comportamento non lineare dei materiali .........................     in OpenSees .............................................................................................129    5.  Modellazione della struttura e modellazione computazionale................ 137  5.1  Introduzione .............................................................................................137  5.2  Caratteristiche dell’edificio ......................................................................138  5.2.1  Rilievo geometrico e armatura degli elementi: progetto simulato .138  5.2.2  Livello di conoscenza e caratteristiche meccaniche dei materiali ...143  5.3  Modello strutturale: edificio esistente in c.a. ...........................................147  5.3.1  Verifica di regolarità: Analisi lineare con Sap2000 ..........................149  5.4  Modello di comportamento .....................................................................156  5.4.1  OpenSees: Force based vs Displacement based elements ..............162  5.4.2  Influenza del numero di punti di integrazione ................................169  5.4.3  OpenSees: modellazione a fibre degli elementi Beam‐Column ......170  5.4.4  Impostazioni parametri nei metodi di analisi con OpenSees ..........174  5.4.5  Influenza dello smorzamento ..........................................................179  Luigino Cannella    281/0028  iv  6.  Modello per le azioni ............................................................................. 183  6.1  Definizione degli Stati Limite per azioni sismiche .....................................183  6.2  Valutazione della sicurezza e criteri di verifica degli elementi strutturali 185  6.3  Modello per le azioni ................................................................................188  6.3.1  Pericolosità sismica e classificazione del territorio .........................189  6.3.2  Spettri di riferimento secondo le NTC .............................................189    7.  Analisi Statica Non‐Lineare (Pushover) .................................................. 195  7.1  Introduzione .............................................................................................195  7.2  Distribuzioni di forze d’inerzia adottate nelle analisi ...............................199  7.2.1  Analisi pushover con distribuzione di forze uniforme .....................201  7.2.2   Analisi pushover con distribuzione di forze proporzionali  ...................   al modo fondamentale di vibrare ....................................................204  7.2.3   Analisi pushover con distribuzione di forze proporzionali  ...................   ai tagli di piano ................................................................................205  7.3  Analisi Pushover: basi della procedura ....................................................207  7.4  Risultati dell’analisi di pushover: Curve di capacità .................................213  7.5  Metodi semplificati per l’analisi non lineare ............................................214  7.6  Metodo N2 ...............................................................................................216  7.6.1  Procedura‐NTC08 ............................................................................217  7.6.2  Procedura OPCM3274 .....................................................................222  7.7  Metodo dello spettro di capacità (CSM) ..................................................224  7.7.1  Procedura ATC‐40 ............................................................................230  7.8  Metodo del coefficiente di spostamento (DCM) ......................................239  7.8.1  Procedura FEMA 356 .......................................................................240    Sommario    v  8.  Analisi dinamica non lineare .................................................................. 247  8.1  Non Linear Time History Analysis: basi della procedura ..........................247  8.2  Selezione dell’input sismico assistita dal calcolatore ...............................249  8.2.1   Selezione di un set di accelerogrammi non scalati riducendo  l’intervallo di magnitudo e distanza ................................................251  8.3  Valutazione della risposta ........................................................................256    9.  Modelli di capacità per la valutazione di edifici in cemento armato ........ 257  9.1  Valutazione delle capacità .......................................................................257  9.2  Capacità deformativa: rotazione totale rispetto alla corda  ..........................    (Eurocodice 8 e NTC08) ............................................................................260  9.3  Capacità deformativa: rotazione plastica (FEMA‐356) ............................263  9.4  Capacità deformativa: interstorey drift angle..........................................263    10.  Casi Studio: discussioni e confronto dei risultati ..................................... 267  10.1  Gli edifici oggetto di studio ..................................................................267  10.2  Confronto tra domanda e capacità: verifica globale degli edifici e  raggiungimento dello stato limite ..........................................................269  10.3  Analisi Statica Non Lineare ..................................................................270  10.3.1  Influenza del profilo di carico applicato sulla curva di capacità ......270  10.3.2  Curva di pushover ............................................................................273  10.3.3   Valutazione della capacità strutturale e individuazione del  meccanismo di collasso ...................................................................277  10.3.4  Valutazione della domanda .............................................................291  10.3.5  ASNL: Domanda vs Capacità ............................................................291  Luigino Cannella    281/0028  vi  10.3.6  Metodo N2: NTC08 vs OPCM3274 ..................................................300  10.4  Analisi dinamica non lineare ................................................................302  10.5  Confronto dei risultati ..........................................................................304  10.5.1  ASNL vs NLTH ...................................................................................304  10.5.2  Verifica globale della struttura e raggiungimento  ................................   dello Stato Limite ............................................................................312    Conclusioni ..................................................................................................... 323    Bibliografia ..................................................................................................... 329