Studio dell'interazione trave-solaio in situazione sismica

This work deals with the influence exerted by the floor on beams’ behaviour and its development in post-elastic phase, with a special mention to the stiffness variation determined by secondary beams as a result of the contribution given by contiguous elements composing the joists structures. The analysis, carried out through the calculation code Ansys, has been developed in two phases: the first in linear elastic field and the second one in not linear field. To make an appropriate allowance for post-elastic behaviour of the structure, two different finite elements, solid type for concrete and beam type for reinforcing bars, have been used. Once the model for linear and for not linear analyses have been planned, a numerical experimentation has been developed on a joists family, belonging to a building with reinforced concrete frame structure, constituted by four fields of brick and concrete floor. The seismic action is simulated by applying an equivalent spinning motions to the nine stiff knots. The linear elastic analysis has been carried out on six floor system types - three are with beams emerging and three with thick beams - and it is widened to the correspondent gratings of beams without floor to make a comparison among the two models. The not linear analysis tested only one joists morphology. Both analyses underline how interaction beam-floor has got a significant impact on the beam stiffness with a consequent change of inelastic response of the structure. Using the results of parametric analysis, it is possible to set empirical formula through which to explain the behaviour of this structural typology and to evaluate the main largeness to be involved considering the interaction beam-floor.

In questo lavoro si affronta il problema dell’influenza esercitata dalla presenza del solaio sul comportamento delle travi e la sua evoluzione in fase post-elastica, con particolare riferimento alla variazione della rigidezza che si determina nelle travi secondarie a seguito del contributo offerto dagli elementi contigui costituenti le strutture di impalcato. L’analisi, svolta con l’ausilio del codice di calcolo Ansys, è condotta in due fasi: la prima in campo elastico lineare e la seconda in campo non lineare. Per tenere adeguatamente conto del comportamento post-elastico della struttura sono utilizzati elementi finiti di tipo solid per il calcestruzzo e di tipo beam per le barre di armatura. Una volta predisposti il modello per l’analisi lineare e quello per l’analisi non lineare si svolge una sperimentazione numerica su una famiglia di impalcati, appartenenti ad un edificio a struttura intelaiata in c.a., costituiti da quattro campi di solaio in latero-cemento. L’azione del sisma è simulata con rotazioni equipollenti applicate ai nove nodi rigidi. L’analisi elastica lineare è condotta su sei tipologie di impalcati, tre con travi emergenti e tre con travi a spessore, ed è estesa ai corrispondenti grigliati di travi nude per un confronto tra le due tipologie di modello. Per l’analisi non lineare si esamina una sola morfologia di impalcato. Entrambe le analisi evidenziano come l’interazione trave-solaio abbia un’incidenza spesso significativa sulla rigidezza delle travi con conseguente condizionamento della risposta inelastica della struttura. Con i risultati dell’analisi parametrica sono infine messe a punto formule empiriche con cui interpretare il comportamento di questa tipologia strutturale e valutare le principali grandezze in gioco tenendo conto della interazione trave-solaio.