ANALISI DEI CARICHI

Il predimensionamento del solaio latero-cementizio è stato condotto in accordo con il D.M. 09-01-1996 poiché le NTC08 (2008) non forniscono indicazioni in merito alle limitazioni geometriche della sezione trasversale. Nello specifico, il D.M. 09-01-1996 fornisce le seguenti indicazioni: H≥max(15cm, Lmax/25), s≥4cm, i≤15∙s, b0≥max(8cm; i/8), bp≤52 cm e hp≥12cm. Dove H rappresenta l’altezza totale della sezione trasversale

del solaio, ottenuta dalla somma tra lo spessore della soletta (s) e l’altezza della pignatta (hp); l’interasse tra le nervature (di larghezza b0) è indicata con i, mentre con bp si indica

la larghezza della pignatta; Lmax rappresenta la massima luce in pianta, coperta dalle

nervature e nel caso specifico di Figura 4.1a vale 5.00m. In Tabella 4.1 sono riportate le dimensioni assunte per la sezione trasversale del solaio, illustrata in Figura 4.2.

Tabella 4.1 – Geometria della sezione trasversale del solaio latero-cementizio (dimensioni in cm).

H s i b0 bp hp

20.00 4.00 50.00 10.00 40.00 16.00

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Una volta dimensionato il solaio, si è passati all’analisi dei carichi agenti, i quali vengono classificati, secondo la variazione della loro intensità nel tempo, dalle NTC08 (2008) in: carichi permanenti strutturali e non strutturali, variabili, eccezionali e sismici. I carichi permanenti strutturali (G1) sono rappresentati dal peso proprio del solaio e, quindi, dal

contributo offerto dalla soletta, dalle nervature e dalle pignatte. Per il calcestruzzo armato (soletta e nervature) è stato considerato un peso per unità di volume pari a 25 kN/m3, mentre per le pignatte uno di 6 kN/m3.

Il peso del massetto, dell’intonaco, del pavimento, dell’impermeabilizzante, l’incidenza dei tramezzi e delle tamponature vengono considerati come carichi permanenti non strutturali (G2). Per il massetto, l’intonaco ed il pavimento,

rispettivamente, sono stati considerati degli spessori di 5 cm, 1 cm e 2 cm e dei pesi per unità di volume pari a 20 kN/m3, 18 kN/m3 e 20 kN/m3. Il contributo dell’impermeabilizzazione è stato messo in conto per il solaio dell’ultimo livello, considerando un peso di 0.30 kN/m2, mentre per i solai degli altri livelli si è tenuto conto dell’incidenza dei tramezzi e delle tamponature. L’incidenza dei tramezzi è stata valutata in accordo con le prescrizioni fornite dalle NTC08 (2008), nelle quali viene definito un carico uniformemente distribuito (g2) che dipende dal peso proprio per unità di lunghezza

delle partizioni; nello specifico, sono stati ottenuti dei carichi lineari di 3.50 kN/m e 4.50 kN/m, che corrispondono a dei carichi superficiali di 1.60 kN/m2 e 2.00 kN/m2, rispettivamente, per i solai dei livelli 1, 2, 3 e 4 e per il solaio di base (a livello del sistema di isolamento).

Il carico permanente strutturale (G1) ottenuto per il solaio delle strutture test è pari a

2.60 kN/m2, mentre i carichi permanenti non strutturali (G2) risultano pari a 1.88 kN/m

2 , 3.58 kN/m2 e 3.18 kN/m2, rispettivamente, per il solaio di copertura (5), per il solaio di base (0) e per i solai degli altri livelli (1, 2, 3, e 4).

La tamponatura è stata considerata come elemento non strutturale, regolarmente distribuita in elevazione ed uniformemente distribuita sulle travi perimetrali. Il peso delle tamponature perimetrali è stato messo in conto considerando un carico gravitazionale di 2.70 kN/m2 (coefficiente vuoto per pieno pari a 0.50) che corrisponde ad un carico lineare pari a 6.08 kN/m e 4.73 kN/m, rispettivamente, per le travi a livello del sistema di isolamento e per le travi dei livelli 1, 2, 3 e 4.

Nell’analisi dei carichi sono stati considerati dei carichi variabili (Q) rappresentati dai carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera; nel caso in esame, la destinazione d’uso è relativa ad uffici aperti al pubblico (categoria B2; NTC08, 2008) ed il relativo carico superficiale di esercizio è di 3.00 kN/m2.

Le azioni sismiche di progetto, in base alle quali valutare il rispetto dei diversi stati limite considerati, sono state valutate a partire dalla pericolosità sismica di base del sito di costruzione delle strutture test. La pericolosità sismica del sito è stata definita in termini di accelerazione orizzontale massima attesa (ag) in condizioni di campo libero su sito di

riferimento rigido (categoria di sottosuolo: A) con superficie topografica orizzontale (categoria topografica: T1), ma anche in funzione di ordinate dello spettro di risposta elastico in accelerazione, con riferimento a prefissate probabilità di eccedenza PVR nel

periodo di riferimento VR. La probabilità di eccedenza, con riferimento agli stati limite

(SLV) e di prevenzione del collasso (SLC). Il periodo di riferimento delle strutture test è pari a 75 anni ed è stato ottenuto moltiplicando la vita nominale VN (pari a 50 anni poiché

le strutture test ricadono nella categoria delle opere ordinarie) per il coefficiente cu (pari a

1.50) relativo alla classe d’uso (Classe III: costruzioni con affollamenti significativi). Le forme spettrali sono state definite a partire dal valore assunto dai seguenti parametri su sito di riferimento rigido orizzontale: ag - accelerazione orizzontale massima al sito, F0 (FV) – valore massimo del fattore di amplificazione dello spettro in accelerazione

orizzontale (verticale), TC *

- periodo di inizio del tratto a velocità costante dello spettro in accelerazione orizzontale. Con riferimento alla località assunta come sito di costruzione delle strutture test e agli stati limite considerati, in Tabella 4.2 vengono riportati i valori dei parametri necessari per la determinazione delle azioni sismiche di progetto.

Tabella 4.2 – Parametri necessari per la determinazione delle azioni sismiche di progetto .

Stato limite ultimo ag F0 FV TC *

SLV 0.2007g 2.422 1.46 0.371 s SLC 0.2635g 2.47 1.68 0.385 s

L’azione sismica di progetto dipende anche dalle caratteristiche topografiche e stratigrafiche dei depositi di terreno e tale dipendenza viene messa in conto attraverso il coefficiente S(=SS∙ST), dove SS e ST consentono di tener conto, rispettivamente,

dell’influenza, sulla risposta sismica locale, del profilo stratigrafico e della condizione topografica. Tuttavia, le strutture test isolate alla base sono state progettate considerando diverse categorie stratigrafiche (A, B, C e D) e la prima categoria topografica (T1, ST=1).

I parametri sismici degli spettri di risposta elastica relativi allo stato limite di salvaguardia della vita (SLV) sono riportati in Tabella 4.3, mentre quelli relativi allo stato limite di prevenzione del collasso (SLC) sono riportati in Tabella 4.4.

Tabella 4.3 – Parametri sismici degli spettri di risposta elastici allo stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

Categoria di sottosuolo SSH SSV PGAH (g) PGAV (g) αPGA

A 1.00 1.00 0.201 0.201 1.00

B 1.20 1.00 0.241 0.201 0.84

C 1.41 1.00 0.283 0.201 0.71

D 1.67 1.00 0.335 0.201 0.60

Tabella 4.4 – Parametri sismici degli spettri di risposta elastici allo stato limite di prevenzione del collasso (SLC).

Categoria di sottosuolo SSH SSV PGAH (g) PGAV (g) αPGA

A 1.00 1.00 0.264 0264 1.00

B 1.14 1.00 0.300 0.264 0.88

C 1.31 1.00 0.345 0.264 0.77

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Dove SSH e PGAH(=ag∙SSH) sono il fattore di amplificazione stratigrafica ed il picco di

accelerazione al suolo in direzione orizzontale, mentre SSV e PGAV(=ag∙SSV) sono i

parametri analoghi in direzione verticale. Il rapporto tra i picchi di accelerazione al suolo, nelle direzioni verticale e orizzontale, è stato indicato con αPGA(=PGAV/PGAH).

In Figura 4.3 sono riportati gli spettri di progetto in accelerazione delle componenti orizzontali (H) e verticale (V), calcolati in accordo con le NTC08 (2008), relativi alle categorie stratigrafiche analizzate (A, B, C e D) per le strutture test progettate, considerando gli stati limite di salvaguardia della vita (SLV, Figura 4.3a) e di prevenzione del collasso (SLC, Figura 4.3b); lo spettro di progetto relativo alla componente verticale è stato calcolato assumendo un fattore di smorzamento viscoso equivalente ξ=5%, mentre gli spettri di progetto relativi alle componenti orizzontali sono stati ottenuti riducendo lo spettro di risposta elastico, per tener conto dell’effettivo fattore di smorzamento viscoso adottato (ξ=10%), nel solo campo dei periodi di vibrazione maggiori di 0.8 volte il periodo di vibrazione delle strutture test isolate alla base.

(a) Stato limite di salvaguardia della vita (SLV).

(b) Stato limite di prevenzione del collasso (SLC).

Figura 4.3 – Spettri di risposta elastici in accelerazione delle componenti orizzontali (H) e verticale (V).

In Tabella 4.5 vengono riportate le masse sismiche di piano (m1-5 per i solai dei livelli 1-

5, m0 per il solaio di base) e la massa sismica totale (mtot), delle strutture test progettate. Tabella 4.5 – Massa sismica delle strutture test isolate alla base (dimensioni in kN∙s2/m).

m0 288.42 m1 229.82 m2 219.91 m3 211.90 m4 203.87 m5 140.56 mtot 1294.48