Progettazione Sismica

Metodologia di Rilievo Fotogrammetrico Speditivo per la Modellazione BIM ed Analisi Strutturale FEM di monumenti e fabbricati storici. Il caso studio: l’Arco d’Augusto di Rimini

Maurizio Serpieri, Rosario Alessandro Longo, Antonio Zanutta — Tue, 28 May 2019 00:00:00 +0000

Il presente lavoro propone la ricerca di procedure semi-automatiche che consentano di rilevare degli oggetti di forma generica utilizzando il maggior numero di informazioni geometriche ottenibili da una nuvola densa di punti generata tramite rilievo fotogrammetrico (o TLS), ricavando un modello geometrico 3D importabile in ambiente BIM e FEM. La struttura studiata nel dettaglio è l’Arco di Augusto di Rimini, per la quale sono state eseguite due tipi di analisi strutturali: una statica lineare a seguito del peso proprio ed una dinamica modale. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli dedotti tramite altri approcci, quali il Cloud2Fem ed altri metodi fotogrammetrici non convenzionali già adottati in precedenza (FEM 2D); constatando che vi è una forte compatibilità dei risultati ottenuti con i vari criteri, sia dal punto di vista degli spostamenti calcolati, (0.1-0.2 mm di discordanza), tensioni normali verticali ed orizzontali agenti sulla struttura (1-1.3 kg/cm2 di discrepanza), sia per quanto riguarda le forme e periodi modali dei primi modi di vibrare (in quanto le differenze aumentano all’aumentare del grado della forma modale).
Il confronto delle forme e frequenze proprie naturali dei modi di vibrare dei modelli FEM 3D con i modelli FEM 2D semplificati dell’arco hanno evidenziato differenze percentuali maggiori dovute sia alla differente semplificazione geometrica dei modelli ,sia dall’assenza della muratura limitrofa che funge da contrafforte nei modelli 2D. Infine si sono confrontate le tensioni normali verticali ed orizzontali ricavate in output dai modelli ottenuti con la Procedura CSF, Metodologia BIM, Procedura Cloud2Fem e Procedura FEM 2D, ottenendo differenze inferiori a 1.3 kg/cm2 per le tensioni normali verticali e quasi nulle per quelle orizzontali; tale evidenza convalida i risultati ottenuti.

Un algoritmo per l'ottimizzazione strutturale topologica di edifici irregolari in muratura armata

Ennio Casagrande — Tue, 28 May 2019 00:00:00 +0000

In questo articolo si presenta un metodo per l’ottimizzazione strutturale topologica di edifici in muratura armata. Attraverso l’implementazione di un algoritmo per la ricerca dell’eccentricità di impianto (M.I.T., D.M. 17/01/2018; 2018) è stato possibile definire un sistema di equazioni non lineari, in grado di ricercare le lunghezze e la corrispondente posizione di ogni singolo pannello murario, sottoposto ad un sistema di vincoli di dimensionamento.
Dopo la descrizione del metodo, l’articolo propone un esempio di ottimizzazione strutturale di un edificio irregolare sottoposto a vincoli dimensionali architettonici. Il contributo si conclude con l’esposizione dei risultati e la descrizione dei possibili sviluppi futuri.

Effetti del consolidamento dei solai lignei sulla risposta sismica degli edifici in muratura

Roberto Scotta, Davide Trutalli, Luca Marchi, Luca Pozza — Tue, 28 May 2019 00:00:00 +0000

Gli edifici tradizionali in muratura presentano generalmente solai in legno con bassa rigidezza nel proprio piano, tale da poter risultare, in caso di evento sismico, non sufficiente per prevenire i meccanismi di collasso di primo modo o, comunque, per ripartire in modo efficiente le forze sismiche tra le pareti. Sono state proposte diverse tecniche di irrigidimento dei solai lignei: di queste si vuole valutare la ricaduta sulla risposta sismica globale dell’edificio. Per tale scopo sono necessarie modellazioni numeriche che permettano di simulare il reale comportamento non lineare della muratura e dei solai. Tra le possibili tecniche di modellazione disponibili, quella per macro-elementi si può considerare una strategia di complessità intermedia, ma comunque efficace se calibrata sulla base di dati sperimentali. Questo articolo presenta i risultati di analisi dinamiche incrementali di diversi casi studio di edifici in muratura, al variare del tipo di solaio, dell’accelerogramma applicato e della complessità del modello, allo scopo di analizzare gli effetti di diverse tecniche di consolidamento dei solai nella riposta sismica dell’edificio.
Da tali risultati si è potuto osservare come interventi di consolidamento che comportino un eccessivo irrigidimento dei solai e/o un aumento di massa risultino peggiorativi nella risposta sismica globale dell’edificio. Si conclude che l’opportunità di interventi che aumentino la rigidezza nel piano dei solai lignei richiede delle valutazioni specifiche caso per caso, tenendo in conto la geometria dell’edificio e le relative capacità di solai e pareti in termini di resistenza e rigidezza.

Verifiche di vulnerabilità sismica del Castello di Manfredonia: analisi ed influenza delle assunzioni di calcolo

Giovanni Tondo, Daniele Perrone, Maria Antonietta Aiello — Tue, 28 May 2019 00:00:00 +0000

L’elevata pericolosità sismica che caratterizza il territorio italiano mette in evidenze l’importanza dell’analisi di vulnerabilità al fine di identificare le carenze strutturali degli edifici esistenti ed effettuare la progettazione degli opportuni interventi di adeguamento/miglioramento. In tale contesto, risulta non secondaria la consapevolezza dell’influenza delle assunzioni di calcolo sui risultati delle analisi, soprattutto nel caso di edifici storico-monumentali. Il presente studio è focalizzato sulla valutazione della vulnerabilità sismica del Castello di Manfredonia, complesso risalente al 1300 ed attualmente adibito a scopi museali. La suddetta struttura è stata analizzata mediante analisi statiche non lineari utilizzando un dettagliato modello agli elementi finiti. Al fine di indagare l’influenza di alcune assunzioni di calcolo sulle curve di capacità è stata effettuata un’analisi parametrica variando il criterio di resistenza e l’angolo di attrito interno della muratura. Infine, è stata valutata l’influenza della modellazione delle strutture voltate utilizzando tre differenti scenari: modellazione dettagliata della loro geometria, valutazione di un sistema a piastra equivalente e sistema con impalcato infinitamente deformabile.

Telaio pluripiano per prove dinamiche sperimentali su tavola vibrante di elementi non strutturali

Davide Bolognini, Paolo Dubini, Filippo Dacarro — Tue, 28 May 2019 00:00:00 +0000

Nel costante impegno dedicato allo sviluppo tecnologico dei laboratori di prova, la Fondazione è attiva su tre fronti principali: l’estensione a 6 gradi di libertà della tavola vibrante multiassiale, la realizzazione di una configurazione a doppia tavola vibrante per la simulazione sismica di effetti interpiano, la valutazione di fattibilità di un telaio pluripiano per prove dinamiche su elementi non strutturali.
I primi due fronti riguardano in modo specifico il 6D-LAB: se il primo è da ritenere praticamente concluso e permetterà d’ora in avanti di effettuare anche test dinamici triassiali, il secondo è in fase di avvio (se ne prevede il completamento nell’arco di 12 mesi) e consentirà di simulare accelerazioni e spostamenti relativi di una qualunque coppia di piani attigui di un edificio di
qualunque altezza. In ogni caso entrambi i lavori sono associati ad un notevole ulteriore miglioramento della capacità dell’impianto idraulico e delle prestazioni di prova, soprattutto in ambito di qualifica sismica di elementi non strutturali e componenti. Questi argomenti saranno ripresi e approfonditi nei prossimi contributi.