Author Topic: Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale  (Read 8454 times)

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Offline Balerto89

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Buonasera, ho modellato una struttura irregolare in pianta, in altezza e deformabile torsionalmente (fattore di struttura q=1.6). Al momento dell'acquizione dei dati derivanti dall'analisi modale ho notato che il periodo relativo al primo modo di vibrare T=0.46 sec, è molto diverso da quello definito attraverso l'analisi statica equivalente secondo cui T1=C1H3/4=0.38 sec. A cosa può essere dovuta tale differenza?é indice di qualche errore di modellazione?
La struttura è in cemento armato e alta 8.64m sopra la fondazione, non mi spiego perché il periodo che ho ottenuto sia cosi alto, corrisponde ad un altezza di oltre 11 m se paragonata alla formula T1=C1H3/4.
« Last Edit: 12 December , 2014, 17:37:58 PM by Balerto89 »

Offline Salvatore Bennardo

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #1 on: 12 December , 2014, 23:29:15 PM »
Poniti il problema se a quella tua struttura puoi applicare o no l'analisi statica.
Cioè, a quali strutture è "lecito" applicare l'analisi statica?
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Offline Legs

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #2 on: 13 December , 2014, 01:14:39 AM »
Premessa: parto dall'ipotesi che tu abbia eseguito l'analisi incastrando l'edificio a terra e lasciato le rigidezze al 100%. Perché queste, più una sufficiente rigidezza torsionale e piani rigidi, sono sostanzialmente le ipotesi alla base delle formule approssimate e molto indicative fornite dalla norma.
Considera anche che puoi anche considerare, molto grossolanamente, che il periodo proprio si possa anche calcolare semplicemente come il numero dei piani per 0,1s, per edifici sufficientemente rigidi torsionalmente, sino ad arrivare a quasi il doppio per edifici molto deformabili torsionalmente.

Cosa fondamentale è analizzare i modi di vibrare. Se la struttura è deformabile torsionalmente significa che non è mica detto che il primo modo di vibrare sia di tipo traslatorio anzi è molto più facile che sia di tipo rotazionale o addirittura che si abbia un accoppiamento tra traslazione e rotazione.
Quindi molto probabilmente stai confrontando un modo di vibrare rotazionale (ottenuto dal modello di calcolo) con un modo di vibrare traslatorio (fornito dalla norma).
Sono due cose che non si possono confrontare!
Devi guardare nel tuo modello di calcolo quali sono i modi di vibrare traslatori. Ammettiamo che siano il secondo ed il terzo (poi magari sono altri). Dovrai quindi leggere i periodi propri di questi modi di vibrare e metterli a confronto con quello della norma.
Poi magari non è come sto dicendo io e stai confrontando proprio i giusti modi di vibrare.

Comunque stiamo confrontando una struttura di un tipo con una di un altro. Come dice Salvatore c'è la possibilità che non si possa applicare l'analisi statica e quindi il confronto che vuoi fare è inutile.

Eventualmente prova a costruire un modello di calcolo semplificato che sia più facilmente controllabile e che utilizzerai per controllare il tuo modello attuale.

Offline Balerto89

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #3 on: 13 December , 2014, 14:12:09 PM »
Premessa: parto dall'ipotesi che tu abbia eseguito l'analisi incastrando l'edificio a terra e lasciato le rigidezze al 100%. Perché queste, più una sufficiente rigidezza torsionale e piani rigidi, sono sostanzialmente le ipotesi alla base delle formule approssimate e molto indicative fornite dalla norma.
Considera anche che puoi anche considerare, molto grossolanamente, che il periodo proprio si possa anche calcolare semplicemente come il numero dei piani per 0,1s, per edifici sufficientemente rigidi torsionalmente, sino ad arrivare a quasi il doppio per edifici molto deformabili torsionalmente.

Cosa fondamentale è analizzare i modi di vibrare. Se la struttura è deformabile torsionalmente significa che non è mica detto che il primo modo di vibrare sia di tipo traslatorio anzi è molto più facile che sia di tipo rotazionale o addirittura che si abbia un accoppiamento tra traslazione e rotazione.
Quindi molto probabilmente stai confrontando un modo di vibrare rotazionale (ottenuto dal modello di calcolo) con un modo di vibrare traslatorio (fornito dalla norma).
Sono due cose che non si possono confrontare!
Devi guardare nel tuo modello di calcolo quali sono i modi di vibrare traslatori. Ammettiamo che siano il secondo ed il terzo (poi magari sono altri). Dovrai quindi leggere i periodi propri di questi modi di vibrare e metterli a confronto con quello della norma.
Poi magari non è come sto dicendo io e stai confrontando proprio i giusti modi di vibrare.

Comunque stiamo confrontando una struttura di un tipo con una di un altro. Come dice Salvatore c'è la possibilità che non si possa applicare l'analisi statica e quindi il confronto che vuoi fare è inutile.

Eventualmente prova a costruire un modello di calcolo semplificato che sia più facilmente controllabile e che utilizzerai per controllare il tuo modello attuale.

Hai centrato il problema. Avevo intuito che il motivo fosse dovuta alle ipotesi di validità dell'analisi statica. Il fatto è che, leggendo la normativa al punto 7.3.3.2, avevo capito che l'unica ipotesi di base fosse la regolarità in altezza. Comunque hai perfettamente ragione, il mio primo modo di vibrare è rotazionale (T=0.46sec) il secondo, di tipo traslatorio, presenta un periodo di 0.38 sec, esattamente uguale a T1!
Adesso pero mi sorge una domanda spontanea.
Nel mio modello (deformabile torsionalmente, irregolare in pianta ed in altezza), è corretto calcolare la forza sismica da applicare a ciascun impalcato, considerando l'ordinata dello spettro Sd(T1) come descritto al punto 7.3.3.2 (analisi statica)?
Mi spiego meglio, la massa eccitata nel secondo modo (traslatorio) è maggiore di tutti gli altri modi (posso definirlo Modo principale di vibrazione?), è lecito calcolare tale forza riferendomi al suo periodo?se il modo principale fosse rotazionale avrebbe senso calcolarla cosi (utilizzando il periodo del modo principale)?
« Last Edit: 13 December , 2014, 14:15:15 PM by Balerto89 »

Offline Legs

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #4 on: 16 December , 2014, 12:34:26 PM »
Nel mio modello (deformabile torsionalmente, irregolare in pianta ed in altezza), è corretto calcolare la forza sismica da applicare a ciascun impalcato, considerando l'ordinata dello spettro Sd(T1) come descritto al punto 7.3.3.2 (analisi statica)?
Mi spiego meglio, la massa eccitata nel secondo modo (traslatorio) è maggiore di tutti gli altri modi (posso definirlo Modo principale di vibrazione?), è lecito calcolare tale forza riferendomi al suo periodo?se il modo principale fosse rotazionale avrebbe senso calcolarla cosi (utilizzando il periodo del modo principale)?
Questo è, secondo me, uno dei casi dove è meglio eseguire l'analisi dinamica modale.
Leggendo più attentamente la norma: “L’entità delle forze si ottiene dall’ordinata dello spettro di progetto corrispondente al periodo T1 e la loro distribuzione sulla struttura segue la forma del modo di vibrare principale nella direzione in esame, valutata in modo approssimato”.
Parla di direzione in esame ed onestamente credo che escluda la rotazione (anche se a livello teorico anche una rotazione è definita da una direzione).
Comunque, volendo eseguire un'analisi statica secondo me è ancora possibile ma sostanzialmente si deve simulare la distribuzione delle forze anche del modo di vibrare torsionale.
In buona sostanza si devono combinare i risultati di torsione e traslazione con la consueta formula della radice quadrata della somma dei quadrati. Ma onestamente ne vale la pena? Secondo me no perché è lo stesso lavoro che si fa con l'analisi modale. L'unica differenza tra i due approcci è che con questo approccio statico utilizzi tutta la massa e se l'analisi è fatta bene dovresti sopravvalutare le sollecitazioni sismiche ma a patto che i modi superiori ai primi 3 non siano significativi (che sostanzialmente è quasi la condizione per la validità dell'analisi statica).

Offline hasseb1

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #5 on: 18 January , 2015, 07:19:48 AM »
Cosa fondamentale è analizzare i modi di vibrare. Se la struttura è deformabile torsionalmente significa che non è mica detto che il primo modo di vibrare sia di tipo traslatorio anzi è molto più facile che sia di tipo rotazionale o addirittura che si abbia un accoppiamento tra traslazione e rotazione.
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Offline Genio Incivile

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #6 on: 20 January , 2015, 11:24:49 AM »
Pensa di addensare il numero di sistemi resistenti o cambiane le proprietà affinchè aumenti la K lasciando inalterata l'M o viceversa.
Facendo queste cose si altera ovviamente solo il T1 valutato con l'analisi modale, mentre il T1 valutato dalla 7.3.5. non ne risente non avendo questi come parametri.
Questo perchè la 7.3.5. è solo una mera stima e, come indica la norma, è impiegabile solo in assenza di un calcolo.

Che quindi C1.H3/4=0.38 s non vuol dir nulla ed è un numero da buttare se per un calcolo ho ottenuto T1=0.46 s.

Avendo ora il T1, che sarà pertanto quello ottenuto dalla 7.3.5. solo in assenza di un calcolo, lo impiegherai come meglio credi come ad es. per calcolare le forze statiche equivalenti ovviamente solo se la struttura è tale da ammetterne il metodo.
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Offline Salvatore Bennardo

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #7 on: 20 January , 2015, 17:13:27 PM »
Riprendo il post di aprtura:

Buonasera, ho modellato una struttura irregolare in pianta, in altezza e deformabile torsionalmente (fattore di struttura q=1.6). Al momento dell'acquizione dei dati derivanti dall'analisi modale ho notato che il periodo relativo al primo modo di vibrare T=0.46 sec, è molto diverso da quello definito attraverso l'analisi statica equivalente secondo cui T1=C1H3/4=0.38 sec. A cosa può essere dovuta tale differenza?é indice di qualche errore di modellazione?
La struttura è in cemento armato e alta 8.64m sopra la fondazione, non mi spiego perché il periodo che ho ottenuto sia cosi alto, corrisponde ad un altezza di oltre 11 m se paragonata alla formula T1=C1H3/4.

ed estraggo:

Buonasera, ho modellato una struttura irregolare in pianta, in altezza e deformabile torsionalmente (fattore di struttura q=1.6).
....
La struttura è in cemento armato e alta 8.64m sopra la fondazione, non mi spiego perché il periodo che ho ottenuto sia cosi alto, corrisponde ad un altezza di oltre 11 m se paragonata alla formula T1=C1H3/4.

secondo ma hai saltato di leggere, in particolare, il finale del primo capoverso di 7.3.3.2.
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Offline Genio Incivile

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #8 on: 21 January , 2015, 09:35:56 AM »
Essendo già stato risposto a Balerto89 circa l'aspetto del campo di applicabilità dell'analisi sismica statica, ritengo che Salvatore si rivolgesse a me come se la mia fosse una risposta fuori tema o diversa.

Sulla base di questo continuo comunque imperterrito sulla stessa strada: la 7.3.5. è una formula di stima del T1 impiegabile per valutare T1 in assenza di un calcolo di T1.
Questo implica che per mille motivi esso può essere calcolato indipendentemente dall'applicabilità dell'analisi sismica statica e fornirà un valore di T1 più o meno corretto.

Un esempio classico del suo impiego anche in presenza di strutture irregolari sono la valutazione di T1 (e Ta) nella 7.2.2. laddove l'elemento non strutturale è inserito in una struttura esistente di cui non ho la possibilità di eseguirne un calcolo diretto:
questa l'applicherai se devi valutare l'azione su un pergolato (od opera simile) nuovo posto sulla copertura (o comunque su un solaio) di un fabbricato esistente.

"Occorre dividere un appartamento in 2 al 4° piano di un edificio esistente mediante la creazione di un tramezzo s=30cm.
Ora giusto per semplificare, ammesso che staticamente la cosa funzioni grazie alla presenza di una trave secondaria scarica posta a suo tempo per costituire il telaio tridimensionale e che il tecnico possa anche dire che l'intervento ricade nel §8 "intervento locale" e che nella fattispecie rientra nella creazione di un elemento non strutturale oltre il range di trascurabilità dei calcoli (non si sta quindi facendo un tramezzo s<10cm),
ecco che oltre alla "statica" occorrerà anche valutare il comportamento "sismico" allora si opterà per l'applicazione della 7.2.1. applicata al tramezzo stesso verificandone la stabilità e resistenza in funzione della sua sigma e degli eventuali connettori inseriti sul perimetro per connettersi alle membrature adiacenti.
Ma la 7.2.1. richiede il calcolo della citata 7.2.2. la quale richiede il calcolo di 2 periodi propri. Che facciamo quindi?
Io in questi casi banalmente calcolo T1 con la 7.3.5. (anche Ta lo valuto con la 7.3.5. anche se si può calcolare facilmente..) indipendentemente dalla regolarità o meno dell'immobile. Non ci penso nemmeno di inputare l'intera struttura! Questo perchè la 7.3.5. è una stima e sarà il tecnico esperto eventualmente a correggerne il tiro senza infilarsi in un ginepraio."

Tutto questo per dire che se era rivolto a me, non mi sono affatto dimenticato di leggere il 7.3.3.2 ma ho solo ribadito quanto già avevo detto.
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Offline g.iaria

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #9 on: 21 January , 2015, 21:28:52 PM »
Sulla base di questo continuo comunque imperterrito sulla stessa strada: la 7.3.5. è una formula di stima del T1 impiegabile per valutare T1 in assenza di un calcolo di T1.
Questo implica che per mille motivi esso può essere calcolato indipendentemente dall'applicabilità dell'analisi sismica statica e fornirà un valore di T1 più o meno corretto.
Sono d'accordo.
La (7.3.5) fornisce una stima di T1 non necessariamente finalizzata ad un'analisi statica.
Altro caso di applicazione della (7.3.5) è la verifica dei meccanismi locali (§ C8A.4.2.3).
« Last Edit: 21 January , 2015, 21:33:31 PM by g.iaria »
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Un bravo ingegnere è una persona che fa un progetto che funziona con il minor numero possibile di idee originali.

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Offline Salvatore Bennardo

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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #10 on: 21 January , 2015, 22:04:08 PM »
mi fermo alla 7.3.5 e mi domando:
ma come fa a dare un valore di T1 più o meno corretto (come dice genio e sostenuto da g.iaria), se la struttura non rispetta le ipotesi di base circa la validità (il lecito uso) della 7.3.5 medesima?
l'esempio di balerto, 046 vs 0.38, è abbastanza chiaro; in altri casi può essere peggio...

Si, genio il mio precedente post era rivolto a te, perché a forza di fare esempi su esempi si perde il filo di chiedersi quali sono le ipotesi di base per potere applicare l'analisi statica e con quali criteri sono state ricavate quelle formule speditive per il T1 di strutture alle quali è possibile applicare l'analisi statica..
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Re:Periodo del Primo modo di vibrare diverso in analisi statica e modale
« Reply #11 on: 22 January , 2015, 12:47:02 PM »
è il presupposto che è sbagliato.
il mio 1° intervento infatti rammenta come, paradossalmente, tale formula possa essere discosta dalla realtà mostrando come modificando il K o l'M dell'intera costruzione non alterano tale formulazione.

in secondo luogo tale formula è indipendente dall'applicabilità o meno del metodo statico, è inserita lì solo perchè se sei lì probabilmente non hai altri mezzi per calcolarti T1 in un modo migliore.

ecco che quindi il tecnico deve sapere che quel 0.38 è un risultato affetto da un errore (e questo vale sempre essendo una stima) ossia è un 0.38 così come può essere un 0.30 o un 0.50. come mi piace dire, occorre usarlo col pennarello grosso: individui quindi l'ordinata spettrale andando ad individuare un range piuttosto che un numero secco.
se quindi si è nel plateau non si avranno alcun tipo di problematica, se sei in un ramo curvo valuterai se stare nel cautelativo, nel mezzo o nell'incautelativo.

quanto vale quest'errore?
nessuno lo dice, varia, ma di sicuro dipende da una valutazione personale.
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