AUTRICE: Ing. Giulia d’Amato
TUTOR: Prof. Ing. Pietro Crespi – Prof. Ing. Francesco Iorio
TIROCINIO: Studio Iorio s.r.l.
MASTER: Master in “Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili” a.a. 2021/22
L’oggetto di questa tesi è il Progetto di Fattibilità Tecnica ed Economica di miglioramento sismico di un edificio ospedaliero in c.a. a telaio monodirezionale.
Si è partiti dalla definizione degli obiettivi del progetto, sia in termini di requisiti minimi di un PFTE sia in termini di prestazioni minime che un edificio ospedaliero, secondo le NTC2018, deve raggiungere a seguito di un intervento di miglioramento sismico.
Successivamente, è stato presentato lo stato di fatto dell’edificio, riportando i risultati contenuti nella relazione della valutazione sismica precedentemente svolta da altro studio di ingegneria.
All’analisi dello stato di fatto è seguita la fase di concept design, nella quale, dopo un’analisi dei diversi tipi di intervento in ambito di miglioramento sismico, sono stati presentati gli interventi possibili nello specifico caso in esame.
Due soluzioni progettuali sono state scelte:
- Un sistema di dissipatori fluido-viscosi lineari esterni alla struttura in grado di dissipare parte dell’energia sismica in entrata senza alterare la rigidezza della struttura;
- Un sistema di smorzatori attivi a massa (AMD) da disporre nel sottotetto dell’ospedale.
Posizione smorzatori in pianta
La parte progettuale di questa tesi comprende il dimensionamento della prima tra le due soluzioni progettuali.
Il primo passo è stata la determinazione del fattore di smorzamento di progetto xd, in funzione del quale dimensionare il sistema.
Dopo aver determinato il numero di pareti di controvento e la loro collocazione in pianta, si è proceduto alla scelta tipologica della parete di controvento e alle sue dimensioni. Si è scelto di realizzare una struttura piana a ritti pendolari, labile nel suo piano, rigidamente connessa all’edificio a livello di impalcato, e di collocare gli smorzatori nelle diagonali della struttura.
Modello edificio con sistema di smorzatori
Successivamente, con il software ad elementi finiti Straus7, è stato creato un modello bidimensionale a masse concentrate dell’edificio e dei controventi dissipativi. Gli smorzatori sono stati modellati con degli elementi Damper al quale è stato imposto come unico parametro il coefficiente di smorzamento c e le analisi svolte sono state di tipo linear transient dynamic. A partire dalle oscillazioni di alcuni punti di controllo è stato calcolato, grazie alla formula del decremento logaritmico, il fattore di smorzamento della struttura sistema esterno di controventi dissipativi. Dopo alcune iterazioni, si è giunti alla soluzione ritenuta di ottimo in termini di coefficienti di smorzamento ci dei singoli dispositivi impiegati
FOR INTERNATIONAL STUDENTS:
The subject of this thesis is the Technical and Economic Feasibility Project (Progetto di Fattibilità Tecnica ed Economica – PFTE) of seismic retrofit of a one-way frame reinforced concrete hospital building.
In the first place, the project objectives, both in terms of the minimum PFTE requirements, and the minimum performance that a hospital building must achieve, according to the Italian code, following a seismic retrofit, are defined.
Next, the current state of the building is presented by reporting the results contained in the seismic evaluation report previously carried out by another engineering firm.
The analysis of the current state is followed by the conceptual design phase, in which, after an analysis of different seismic retrofit intervention alternatives, possible interventions for this hospital building are presented.
Among the possible interventions, the chosen design solutions are presented:
- A system of linear fluid-viscous dampers external to the structure, which is capable of dissipating part of the incoming seismic energy without altering the stiffness of the structure;
- A system of active mass dampers (AMDs) to be placed in the attic of the hospital.
The design part of this thesis reports the sizing of the first of the two design solutions.
The first step is to determine the design damping factor xd to be used to size the system.
Once the number of bracing frames and their location in plan is determined, the typological choice of the bracing frame and its dimensions is carried out. A braced frame with no stiffness in the in-plane, rigidly connected to the building at the deck level, with the dissipation devices placed at the diagonals of the frame is considered.
Then, using the finite element software Straus7, a simplified two-dimensional lumped mass model of the building and the dissipative structures is created. The dampers are modeled with dashpot elements whose only parameter is the damping coefficient c, and a linear transient dynamic analysis is performed. From the oscillations of some control points, the damping factor of the structure with external dampers system is calculated exploiting the logarithmic decrement formula. In conclusion, an iterative optimization procedure is carried out in order to minimize the damping coefficients ci of the individual devices.