Please download to get full document.

View again

of 143
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.

RELAZIONE DI CALCOLO

Category:

Essays & Theses

Publish on:

Views: 19 | Pages: 143

Extension: PDF | Download: 0

Share
Related documents
Description
COMUNE : CALTAGIRONE PROVINCIA : CATANIA RELAZIONE DI CALCOLO Ai sensi del D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni Archivio: CAPRIATA-classe3 - Data: 13/05/2013 Oggetto: CALCOLO CAPRIATA Committente:
Transcript
COMUNE : CALTAGIRONE PROVINCIA : CATANIA RELAZIONE DI CALCOLO Ai sensi del D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni Archivio: CAPRIATA-classe3 - Data: 13/05/2013 Oggetto: CALCOLO CAPRIATA Committente: Progettista: Calcolatore: Direttore dei Lavori: STAZIONE CONSORZIALE SPERIMENTALE DI GRANICOLTURA PER LA SICILIA DI CALTAGIRONE GEOM BUCCHERI GIACOMO ING. ANGELO SALERNO GEOM BUCCHERI GIACOMO 1 Introduzione 1.1 Premessa Cenni sulla casa produttrice del software La relazione seguente riporta i dati relativi ai criteri di progettazione, alla geometria, alla meccanica della struttura descritta al punto 1.1.2, nonché i relativi risultati dei calcoli strutturali così come ricavati dal calcolatore elettronico tramite l'utilizzo del Software 'FaTAe' prodotto e distribuito da Stacec srl con sede in Bovalino (RC), e concesso in licenza al responsabile dei calcoli stessi. 'FaTAe' è un programma sviluppato specificatamente per la progettazione e la verifica di edifici multipiano ed industriali realizzati con elementi strutturali in C.A., in Acciaio, in legno lamellare o in muratura. 'FaTAe' articola le operazioni di progetto secondo tre fasi distinte: 1) il preprocessore: fase di InPut dove viene definita e modellata interamente la struttura; 2) il solutore: fase di elaborazione della struttura tramite un solutore agli elementi finiti; 3) il post-processore: fase di verifica degli elementi, di creazione degli elaborati grafici esecutivi e di redazione della relazione di calcolo Descrizione dell'opera da calcolare Comune Provincia Oggetto : di Caltagirone : di Catania : Calcoli capriata Committente : STAZIONE CONSORZIALE SPERIMENTALE DI GRANICOLTURA PER LA SICILIA DI CALTAGIRONE Indirizzo : VIA SIRIO N 1 BORGO SANTO PIETRO CALTAGIRONE Città : CALTAGIRONE Provincia : CATANIA Telefono : Progettista : GEOM GIACOMO BUCCHERI Indirizzo : Città : CALTAGIRONE Provincia : CATANIA Telefono : Calcolatore : ING. ANGELO SALERNO Indirizzo : VIA CROCE VICARIO 55 Città : CALTAGIRONE Provincia : CATANIA Telefono : Direttore dei Lavori : GEOM BUCCHERI GIACOMO Indirizzo : Città : CALTAGIRONE Provincia : Telefono : Nome File : CAPRIATA Riferimenti Legislativi. Tutte le operazioni illustrate nel proseguo, relative all'analisi della struttura ed alle verifiche sugli elementi sono state effettuate in piena conformità alle seguenti norme: Norme Tecniche C.N.R : 'Costruzioni di acciaio - Istruzione per il calcolo, l'esecuzione, il collaudo e la manutenzione.' Norme C.N.R : 'Analisi delle strutture mediante calcolatore elettronico: impostazione e redazione delle relazioni di calcolo.' Ordinanza del Presidente del Consiglio /05/2003: 'Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica.' Ordinanza del Presidente del Consiglio /05/2005: 'Ulteriori modifiche ed integrazioni all'ordinanza del Presidente del Consiglio /05/2003.' Norma UNI ENV : Eurocodice 2: 'Progettazione delle strutture in calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici' FaTA e-version - Vers Pag. 1 Norma UNI ENV : Eurocodice 3: 'Progettazione delle strutture di acciaio - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici.' Norma UNI ENV : Eurocodice 8: 'Indicazioni progettuali per la resistenza sismica delle strutture - Parte 1-1: Regole generali.' D.M. 14/01/2008: 'Norme tecniche per le costruzioni.' Circolare 617 del 02/02/2009: 'Istruzioni per l'applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008.' 1.3 Convenzioni,Unità di misura e simboli adottati. Nei calcoli sono state utilizzate le seguenti unità: - distanze : cm - forze, tagli, e sforzi normali : dan - coppie e momenti flettenti : danm - carichi sulle aste : dan/m - carichi su superfici : dan/m² - peso specifico : dan/m³ - tensioni e resistenze : dan/m² - temperatura : C I simboli adottati hanno il seguente significato: γ I : Fattore di importanza; q : Fattore di struttura; Rck : Resistenza caratteristica cubica a compressione del calcestruzzo; fck : Resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo; Ec : Modulo elastico secante del calcestruzzo; Ect : Modulo elastico a trazione del calcestruzzo fcd : Resistenza di calcolo del calcestruzzo; fctk,0.05 : Resistenza caratteristica a trazione; ν : Coefficiente di Poisson; αt : Coefficiente di dilatazione termica; ps : peso specifico; fyk : Resistenza caratteristica di snervamento dell'acciaio; ftk : Resistenza caratteristica di rottura dell'acciaio; fd : Resistenza di calcolo dell'acciaio; A : Superficie della sezione trasversale; Jx : Momento di inerzia rispetto all'asse X; Jy : Momento di inerzia rispetto all'asse Y; Jxy : Momento di inerzia centrifugo rispetto agli assi X ed Y; Jt : Fattore torsionale; N : Sforzo Normale; M T : Momento Torcente; M XZ : Momento Flettente X-Z; T XZ : Taglio X-Z; M XY : Momento Flettente X-Y; T XY : Taglio X-Y; f : Frequenza del modo i-esimo; T : Periodo del modo i-esimo; G x : Coefficiente di partecipazione del modo i-esimo in direzione x; G y : Coefficiente di partecipazione del modo i-esimo in direzione y; G z : Coefficiente di partecipazione del modo i-esimo in direzione z; N Sd : Sforzo Normale sollecitante di calcolo; M SdXZ : Momento Flettente X-Z sollecitante di calcolo; M SdXY : Momento Flettente X-Y sollecitante di calcolo; Mt S : Momento Torcente sollecitante di calcolo; V SdXZ : Taglio X-Z sollecitante di calcolo; V SdXY : Taglio X-Y sollecitante di calcolo; N Rd : Sforzo Normale resistente di calcolo; M RdXZ : Momento Flettente X-Z resistente di calcolo; M RdXY : Momento Flettente X-Y resistente di calcolo; Mt R : Momento Torcente resistente di calcolo; V RdXZ : Taglio X-Z resistente di calcolo; V RdXY : Taglio X-Y resistente di calcolo; σ c : Tensioni del calcestruzzo; σ s : Tensioni delle armature; σ c,lim : Tensioni limite del calcestruzzo; : Tensioni limite dell'acciaio; σ s,lim FaTA e-version - Vers Pag. 2 f/l f lim : rapporto freccia/lunghezza; : valore limite del rapporto freccia/lunghezza; 2 Descrizione del Modello. 2.1 Modello assunto per il calcolo. L'analisi numerica della struttura è stata condotta attraverso l'utilizzo del metodo degli elementi finiti ipotizzando un comportamento elastico-lineare. Il metodo degli elementi finiti consiste nel sostituire il modello continuo della struttura con un modello discreto equivalente e di approssimare la funzione di spostamento con polinomio algebrico, definito in regioni (dette appunto elementi finiti) che sono delle funzioni interpolanti il valore di spostamento definito in punti discreti (detti nodi). Gli elementi finiti utilizzabili ai fini della corretta modellazione della struttura verranno descritti di seguito. Il modello di calcolo può essere articolato sulla base dell'ipotesi di impalcato rigido, in funzione della reale presenza di solai continui atti ad irrigidire tutto l'impalcato. Tale ipotesi viene realizzata attraverso l'introduzione di adeguate relazioni cinematiche tra i gradi di libertà dei nodi costituenti l'impalcato stesso. Il metodo di calcolo adottato, le combinazioni di carico, e le procedure di verifica saranno descritte di seguito. Riferimento globale e locale. La struttura viene definita utilizzando una terna di assi cartesiani formanti un sistema di riferimento levogiro, unico per tutti gli elementi e chiamato globale . Localmente esiste un'ulteriore sistema di riferimento, detto appunto locale , utile alla definizione delle caratteristiche di rigidezza dei singoli elementi. I due sistemi di riferimento sono correlati da una matrice, detta di rotazione. Modellazione geometrica della struttura. Il modello geometrico (mesh) della struttura è basato sull'utilizzo dei seguenti elementi: - Nodi Si definiscono nodi, entità geometriche determinate tramite le tre coordinate nel riferimento globale. I nodi, nello spazio tridimensionale, posseggono tre gradi di libertà traslazionali e tre rotazionali. Essi sono posizionati in modo da definire gli estremi degli elementi finiti e, di regola, in ogni discontinuità strutturale, di carico, di caratteristiche meccaniche, di campo di spostamento. - Vincoli e Molle I gradi di libertà possono essere vincolati, bloccando il cinematismo nella direzione voluta o assegnando molle applicate ai nodi tramite valori di rigidezza finiti. Un vincolo assegna a priori un valore di spostamento nullo, e quindi la variabile corrispondente viene eliminata. - Vincoli interni Tali vincoli servono a definire le modalità di trasmissione degli sforzi dall'elemento finito ai nodi. Ciò viene associato al concetto di trasferimento della rigidezza. Generalmente l'elemento considerato è rigidamente connesso ai nodi che lo definiscono, in modo da bloccare tutti i gradi di libertà relativi. E' possibile, comunque rilasciare le caratteristiche delle sollecitazioni, in modo da svincolare i gradi di libertà corrispondenti. Nel caso particolare, il modello utilizzato consente di svincolare le tre rotazioni intorno agli assi locali dell'asta. - Aste Si tratta di elementi finiti monodimensionali ad asse rettilineo delimitate da due nodi (i nodi di estremità). Per questi elementi generalmente la funzione interpolante è quella del modello analitico per cui la mesh non influisce sensibilmente sulla convergenza. Le aste sono dotate di rigidezza assiale, flessionale, e a taglio, secondo il modello classico della trave inflessa di Eulero- Bernoulli. Alla singola asta è possibile associare una sezione costante per tutta la sua lunghezza. - Asta su suolo elastico Si tratta di elementi finiti monodimensionali ad asse rettilineo, di definizione simile alle aste. Sono utili a modellare travi di fondazione, considerate poggianti su suolo alla Winkler, e reagenti sia rispetto alle componenti traslazionali di cinematismo, sia rotazionali. - Lastra-Piastra Si tratta di elementi finiti bidimensionali, definiti da tre o quattro nodi, posti ai vertici rispettivamente di un triangolo o di un quadrilatero irregolare. La geometria reale dell'elemento viene ricondotta ad un triangolo rettangolo (elemento a tre nodi) o ad un quadrato definito nella trattazione isoparametrica. L'elemento lastra-piastra non ha rigidezza per la rotazione intorno all'asse perpendicolare al suo piano e viene trattato secondo la teoria di Mindlin-Reissner. Nel modello considerato si tiene conto dell'accoppiamento tra azioni flessionali e membranali. - Forze e coppie concentrate Per la risoluzione statica della struttura, tutti i carichi applicati agli elementi vengono trasferiti ai nodi. Ciò avviene in automatico per il peso delle aste,delle piastre, delle pareti, dei pannelli di carico presenti sulle aste e per la distribuzione di carico applicate agli elementi bidimensionali. Il modello di calcolo consente anche l'introduzione di forze e coppie ai nodi. Le forze sono dirette lungo le tre direzioni del sistema di riferimento globale ed in entrambi i versi per ogni direzione. Le coppie concentrate sono riferite ai tre assi del riferimento globale, in entrambi i versi di di rotazione di ciascun asse. - Carichi distribuiti Il modello di calcolo consente anche l'introduzione di carichi ripartiti sulle aste e di distribuzione di carico su piastre e pareti. I carichi ripartiti sulle aste possono essere riferite sia al riferimento globale, sia al riferimento locale, lungo le tre direzioni ed in entrambe i versi. E' possibile anche introdurre carichi distribuiti torcenti agenti intorno all'asse dell'asta ed in entrambe i versi di rotazione. Tutti i tipi di carico ripartito devono avere forma trapezia. FaTA e-version - Vers Pag. 3 Sugli elementi bidimensionali, che fanno parte della mesh di piastre e pareti, è possibile assegnere una distribuzione uniforme, avente le caratteristiche di una pressione diretta ortogonalmente all'elemento. - Pannelli di carico Il pannello di carico è un concetto legato alla reale distribuzione di carichi gravanti sulle aste. Ne fanno parte: solai, balconi, scale. Da tali pannelli, di forma irregolare come definiti dalla geometria dell'input, si passa alla quantificazione dei carichi trapezoidali ripartiti sulle aste. Per meglio simulare l'effetto dei pannelli, vengono generati in modo automatico anche dei carichi ripartiti torcenti, anch'essi di forma trapezia, relativi ai carichi distribuiti equivalenti al pannello. - Sezioni Le sezioni assegnabili alle aste sono definite attraverso le caratteristiche geometrico-elastiche, i moduli di resistenza plastici (sezioni in acciaio) ed il materiale. Materiali. I materiali, ai fini del calcolo delle sollecitazioni, sono considerati omogenei ed isotropi e sono definiti dalle seguenti caratteristiche: peso per unità di volume, modulo elastico, coefficiente di Poisson, coefficiente di dilatazione, e tutte le caratteristiche meccaniche, riepilogate in seguito, utili alle verifiche strutturali dettate dalla normativa. Matrici di calcolo della struttura. Dalla discretizzazione geometrica della struttura vengono definite le matrici utili a studiare il comportamento globale della struttura in esame. - Matrice di rigidezza Tale matrice viene costruita partendo dalla matrice di rigidezza espressa nel sistema di riferimento locale dell'elemento considerato. Attraverso un'operazione di trasformazione, mediante la matrice di rotazione, viene riferita al sistema di riferimento globale. L'ultima operazione consiste nell' assemblaggio delle singole matrici di ogni elemento, in modo da formare un'unica matrice relativa all'intera struttura. - Matrice delle masse La generazione della matrice globale è del tutto analoga a quella sopra descritta per la matrice di rigidezza. La matrice delle masse è di tipo consistent e considera l'effettiva distribuzione delle masse della struttura. Come definito dalla normativa, alle masse relative ai carichi permanenti, viene aggiunta un'aliquota delle masse equivalenti ai carichi d'esercizio. 2.2 Tipo di calcolo. ANALISI ORIZZONTALE DINAMICA LINEARE Il calcolo risolutivo della struttura è stato effettuato utilizzando un sistema di equazioni lineari (di dimensioni pari ai gradi di libertà), secondo la relazione: dove: F = vettore dei carichi risultanti applicate ai nodi; u = vettore dei cinematismi nodali; [K] = matrice di rigidezza globale. u = [K] -1 F Tale analisi è stata ripetuta per tutte le condizioni presenti sulla struttura, identificati dai vettori dei carichi relativi a: - carichi permanenti; - carichi d'esercizio; - delta termico; - torsioni accidentali; - carichi utente; L'analisi sismica nella componente orizzontale è basata sulla teoria ed i concetti propri dell'analisi modale. L'analisi modale consente di determinare le oscillazioni libere della struttura discretizzata. Tali modi di vibrare sono legati agli autovalori e autovettori del sistema dinamico generalizzato, che può essere riassunto in: dove: [K] = matrice di rigidezza globale [M] = matrice delle masse globale {a} = autovettori (forme modali) ω² = autovalori del sistema generalizzato La frequenza (f) dei modi di vibrare è calcolata come: Il periodo (T) è calcolato come: [K] {a} = ω² [M] {a} f = ω / 2π T = 1 / f Utilizzando il vettore di trascinamento d (o di direzione di entrata del sisma) calcoliamo i fattori di partecipazione modali (Γ i): Γ i = φ i T [M] d FaTA e-version - Vers Pag. 4 dove: φ i = autovettori normalizzati relativi al modo i-esimo Per ogni direzione del sisma vengono scelti i modi efficaci al raggiungimento del valore imposto dalla normativa (85%). Il parametro di riferimento è il fattore di partecipazione delle masse , la cui formulazione è: I cinematismi modali vengono calcolati come: dove: S d (T i) = ordinata spettro di risposta orizzontale o verticale. ω² = autovalore del modo i-esimo Λ xi = Γ i² / M tot u = Γ i S d (T i) / ω i² Gli effetti relativi ai modi di vibrare, vengono combinati utilizzando la combinazione quadratica completa (CQC): E = (Σ i Σ j ρ ij E i E j) dove: ρ ij = (8ξ² (1 + β IJ) β 3/2 IJ ) / ((1 - β IJ²)² + 4ξ² β IJ (1 + β IJ²) + 8ξ² β IJ²) coefficiente di correlazione tra il modo i-esimo ed il modo j-esimo; ξ = coefficiente di smorzamento viscoso; β ij = rapporto tra le frequenze di ciascuna coppia di modi (f i / f j) E i E j = effetti considerati in valore assoluto. La condizione Torsione Accidentale contiene il momento torcente generato dalla forza sismica di piano per il braccio pari al 5% della dimensione massima dell'ingombro in pianta nella direzione ortogonale a quella considerata. I modi di vibrare del calcolo in oggetto sono i seguenti: Direzione X Direzione Y Modo f [Hz] T [s] Gx % f [Hz] T [s] Gy % Totale Gx ( =85%) 86.6 Totale Gy ( =85%) Condizioni di carico valutate Coefficienti di combinazione. Nella seguente tabella vengono riportati i coefficienti di combinazione, dettati dalle normative, relativi agli stati limite ultimi (Ψ 2i) e di danno (Ψ 0i): Impalcato Destinazione Altre azioni Delta termico Ψ0i Ψ1i Ψ2i Ψ0i Ψ1i Ψ2i Fondazione A - Ambienti ad uso residenziale Piano 1 A - Ambienti ad uso residenziale Per balconi e scale verranno usati i coefficienti calcolati come i maggiori tra quelli relativi alla categoria di carico di piano ed i seguenti: Cat. Destinazione Altre azioni Delta termico Ψ0i Ψ1i Ψ2i Ψ0i Ψ1i Ψ2i C2 Balconi, ballatoi e scale Tutte le combinazioni sono da intendersi come somma dell'effetto considerato. Tali combinazioni vengono considerate sovrapponendo i diagrammi secondo la tecnica dell'inviluppo. Combinazioni per le verifiche allo Stato Limite di Salvaguardia della Vita Le azioni di calcolo presenti sulla struttura e le relative combinazioni di carico nei riguardi degli stati limite di salvaguardia della vita essere riassunte nelle seguenti tabelle: Combinazione Elementi della Struttura Condizione FaTA e-version - Vers Pag. 5 Car. perm. strutt. (Gk1) Car. perm. non strutt. (Gk2) Carichi d'esercizio (Qk) t Torsione Accidentale X Torsione Accidentale Y Sisma X Sisma Y Sisma Z 1 γg1ns γg2ns γqns γg1ns γg2ns γqns Ψ0γQns γg1ns γg2ns γqns -Ψ0γQns γg1ns γg2ns Ψ0γQns γqns γg1ns γg2ns Ψ0γQns -γqns γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs Combinazioni per le verifiche allo Stato Limite di Danno Le azioni di calcolo presenti sulla struttura e le relative combinazioni di carico nei riguardi degli stati limite di danno possono essere riassunte nelle seguenti tabelle: Elementi della Struttura Combinazione Condizione Car. perm. Car. perm. Carichi t Torsione Torsione Sisma X Sisma Y Sisma Z strutt. (Gk1) non strutt. (Gk2) d'esercizio (Qk) Accidentale X Accidentale Y 1 γg1ns γg2ns γqns γg1ns γg2ns γqns Ψ γg1ns γg2ns γqns -Ψ γg1ns γg2ns Ψ0 γqns γg1ns γg2ns Ψ0 -γqns γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs Combinazioni per le verifiche allo Stato Limite di Operatività Le azioni di calcolo presenti sulla struttura e le relative combinazioni di carico nei riguardi degli stati limite di operatività possono essere riassunte nelle seguenti tabelle: Elementi della Struttura Combinazione Condizione Car. perm. Car. perm. Carichi t Torsione Torsione Sisma X Sisma Y Sisma Z strutt. (Gk1) non strutt. (Gk2) d'esercizio (Qk) Accidentale X Accidentale Y 1 γg1ns γg2ns γqns γg1ns γg2ns γqns Ψ γg1ns γg2ns γqns -Ψ γg1ns γg2ns Ψ0 γqns FaTA e-version - Vers Pag. 6 5 γg1ns γg2ns Ψ0 -γqns γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs γg1s γg2s Ψ2γQs I coefficienti utilizzati assumo
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks