Analisi strutturale della risposta sismica di un edificio con struttura portante mista in legno XLam e acciaio

This thesis is focused on the structural analysis of a residential building completely built in dry technology. The structure is divided in two distinct parts, they are built with different kinds of materials, X-Lam used for the housing units and steel for the stairwell. The entirely design and validation of each supporting element of the structure has been accurately executed as prescribed in the rules operate in the construction field: Eurocode 5, Eurocode 3 and the “Norme tecniche per le Costruzioni 2008”. This work consists in different phases, in the first one the wind-braced steel frame, without the horizontal slabs in reinforced concrete with cooperating steel sheets, has been planned and verified; similarly, all these horizontal partition are assumed in dry technology, they are assembled joining corrugated sheets and rigid panels. Subsequently, the X-Lam panels are designed and tested; these are employed as supporting walls and slabs. The dry construction system is an innovative technology and recently has been applied in the Italian building sector; thanks to this method it is possible to obtain earthquake resistant buildings, environmentally sustainable, light and easy to build. Furthermore the design phase has involved the glued laminated timber structural elements applied in the horizontal layer (walkway to access to the house units), and in all anchoring structures to the foundation which transmit the horizontal loads, such as actions originated by wind and earthquake. To determine the correct dimensions of each part of the structure a computation software Sap2000 has been used, through this many significant models of the building are been implemented, and the statical and dynamical behavior of the structure under the seismic loads has been evaluated. The first aim of this thesis is to estimate separately the static and dynamic reaction of the two different technology: X-Lam panels and steel frame without rigid slabs, loaded horizontally and vertically. Secondly, the interaction between the two different composed blocks has been determined; by assuming the maximum displacement reached out of phase of the two adjacent part, with the purpose to avoid the impact hammer in correspondence of the supporting elements after a seismic event. Moreover the calculation of the maximum displacement has been necessary to define the joint between the glued laminated timber walkway and the vertical steel frame.

Nella presente tesi è stata fatta l’analisi strutturale di un edificio residenziale interamente realizzato con tecnologia a secco. L’edificio è composto da due distinti corpi di fabbrica per i quali sono stati utilizzati materiali differenti, l’x-lam per le unità abitative e l’acciaio per la struttura portante del corpo scale. In modo conforme a quanto previsto dall’Eurocodice 5, dall’Eurocodice 3 e dalle Norme Tecniche per le Costruzioni 2008, è stata eseguita la progettazione e la verifica di tutti gli elementi portanti della struttura. Nella prima parte di questo lavoro è stata dimensionata e verificata la struttura a telaio in acciaio controventato priva delle solette collaboranti in lamiera grecata e calcestruzzo, anche la stratigrafia delle partizioni orizzontali sono state concepite a secco, ottenute mediante l’unione della lamiera grecata con pannelli rigidi. Successivamente sono stati progettati e verificati i pannelli in x-lam, utilizzati come pareti e solette portanti, tecnologia innovativa e di recente sviluppo nel panorama costruttivo italiano, che permette di ottenere edifici sismoresistenti, sostenibili, leggeri, di facile e veloce costruzione. La progettazione ha riguardato anche gli elementi strutturali realizzati in legno lamellare applicati nel connettivo orizzontale (ballatoio di accesso alle unità abitative), e di tutti i connettori di ancoraggio delle strutture alla fondazione, attraverso i quali vengono trasferite le azioni dei carichi orizzontali come vento e sisma. Per il calcolo di entrambe le strutture è stato utilizzato un software di calcolo Sap2000, dove sono stati implementati più modelli significativi dell’edificio, e tramite cui è stato possibile valutare il comportamento statico e dinamico della struttura assoggettata all’azione sismica. Il primo obbiettivo perseguito nel presente elaborato è stato di valutare separatamente il comportamento strutturale statico e dinamico, delle due tecnologie costruttive, dei pannelli portanti in x-lam, e del telaio in acciaio privo dei suoi piani rigidi, sottoposti all’azione dei carichi verticali e orizzontali. Il secondo è stato quello di valutare l’interazione tra i due blocchi strutturali, definendo gli spostamenti massimi raggiunti in controfase dalle parti attigue, al fine di evitare l’instaurarsi del possibile fenomeno del martellamento strutturale, fra gli elementi portanti a seguito di un evento sismico. Inoltre la valutazione degli spostamenti massimi è stato necessario per poter definire il nodo costruttivo tra le travi del ballatoio in legno lamellare e quelle in acciaio del connettivo verticale.