Corso costr acciai0_vred

PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE ANTISIMICA:PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE ANTISIMICA:PROBLEMI SPECIFICI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIOPROBLEMI SPECIFICI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIO

Walter Salvatore, e-mail [email protected]

Dipartimento di Ingegneria CivileUniversità di Pisa

Corso di aggiornamento professionale su DM 14.01.08

Applicabilità EC8 e gerarchia resistenzeApplicabilità EC8 e gerarchia resistenze

Le azioni sismiche utilizzate nel progetto sono ridotte tramite il fattore distruttura (q factor EC8) in modo da obbligare la “struttura” ad assorbire lestruttura (q factor – EC8) in modo da obbligare la struttura ad assorbire leazioni sismiche in campo plastico

3

2

2,5

ELASTIC SPECTRUM

1

1,5

S(T)

/g

0,5

1

DESIGN SPECTRUM q=6

00 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

T [s]

2



La struttura “sopravvive” dissipando l’energia fornita dal sisma tramitecicli di deformazione plastica in zone opportunamente localizzate( i l ti h ) i f tt l tt i ti h di “d ttilità” d ll(cerniere plastiche): si sfruttano le caratteristiche di “duttilità” dellastruttura piuttosto che quelle di “resistenza”

250

kNm

]

Cerniera Plastica

100

-50

0

50

100

150

200

Mom

ento

Fle

ttent

e [kCerniera Plastica

-250

-200

-150

-100

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50Rotazione Cerniera Plastica [mrad]

L’energia introdotta dal sisma è dissipata dai cicli flessionali anelastici nelle zone “preposte”

gx (t )

preposte

3

terremoto


Criteri di Progetto: duttilità strutturaleCriteri di Progetto: duttilità strutturale

I livelli di duttilitàI livelli di duttilità

E’ possibile definire differenti “livelli” di duttilità, ognuno riferito ad un diverso E’ possibile definire differenti “livelli” di duttilità, ognuno riferito ad un diverso elemento strutturale, tra i quali esistono delle relazioni di dipendenza:elemento strutturale, tra i quali esistono delle relazioni di dipendenza:

-- duttilità del materialeduttilità del materiale, m, mee, intesa come massima deformazione plastica che un , intesa come massima deformazione plastica che un materiale può subire prima della rottura; materiale può subire prima della rottura; ate a e può sub e p a de a ottu a;ate a e può sub e p a de a ottu a;-- duttilità delle sezioni trasversaliduttilità delle sezioni trasversali, m, mcc, intesa come massima curvatura plastica , intesa come massima curvatura plastica raggiungibile, dipendente dalla forma della sezione e dalla duttilità dei materiali raggiungibile, dipendente dalla forma della sezione e dalla duttilità dei materiali

h l tit ih l tit iche la costituiscono; che la costituiscono; -- duttilità di elementi strutturaliduttilità di elementi strutturali (nodi trave(nodi trave--colonna, travi, colonne, …) mcolonna, travi, colonne, …) mff, , dipendente dalla duttilità dei materiali utilizzati e dalla duttilità delle sezioni dipendente dalla duttilità dei materiali utilizzati e dalla duttilità delle sezioni trasversali degli elementi;trasversali degli elementi;-- duttilità strutturaleduttilità strutturale, m, mdd, derivante dalla duttilità dei singoli elementi strutturali e , derivante dalla duttilità dei singoli elementi strutturali e dalla loro disposizione relativa all’interno del telaiodalla loro disposizione relativa all’interno del telaio

4

dalla loro disposizione relativa all interno del telaio.dalla loro disposizione relativa all interno del telaio.

CRITERI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE – W. Salvatore




M

YYM

Y U Y U

U

εεμε =

Y

U

χχμε =

Yε YχDuttilità del materialeDuttilità del materiale Duttilità della sezioneDuttilità della sezione

5

5CRITERI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE – W. Salvatore




M

M

M F

MY F Y

Y U Y UY

U

ϕϕμϕ =

Y

U

δδμδ =

Duttilità di elementi strutturaliDuttilità di elementi strutturali Duttilità della strutturaDuttilità della struttura

Yϕ Yδ

6




Poiché il comportamento sismico della struttura èsismico della struttura è largamente dipendente dal comportamento delle sue zone critiche, esse debbono formarsi ove previsto e mantenere, in presenza dimantenere, in presenza di azioni cicliche, la capacità di trasmettere le necessarie

ll it i i di di isollecitazioni e di dissipare energia.

Tali fini possono ritenersi conseguiti qualora le parti non dissipative ed i collegamenti delle parti dissipative al resto della struttura possiedano, nei confronti delle zone dissipative, una

i t ffi i t ti l il i d ll l ti i i i li


sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica.



Tali fini possono ritenersi conseguiti qualora le parti non dissipative ed i collegamenti delle parti dissipative al resto della struttura possiedano, nei confronti delle zone dissipative, una sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica.

La sovraresistenza è valutata moltiplicando la resistenza nominale di calcolo delle zone dissipative per un opportuno coefficiente di sovraresistenza γRd, assunto pari, ove non diversamente specificato, ad 1,3 per CD”A” e ad 1,1 per CD”B”.




Nel caso dei telai non controventati le deformazioni plastiche devono essereconcentrate nelle travi, preservando la colonna da deformazioni plastiche inmodo da: coinvolgere il maggior numero di travi distribuendo così lamodo da: coinvolgere il maggior numero di travi, distribuendo così ladeformazione plastiche in modo “omogeneo” nella struttura e preveniremodalità di collasso “poco efficienti” o fragili

Controllo meccanismo di collasso Capacity design

Incremento sollecitazioni agenti negli elementi “protetti”

9Rd,Colonne Rd,TraviM 1.3 M≥ ×∑ ∑ Sd,Colonna Sd,G ov Sd,EE E 1.1 Eγ Ω= + ⋅ ⋅ ⋅

negli elementi protetti



Incongruenze tra norme di produzione e norme di progettazione strutturaleEN10025 - EN10080 e gli Eurocodici 3, 4 e 8, ad esempio, oppure fenomeni di“sovraresistenza” eccessivi da parte degli elementi preposti a deformarsisovraresistenza eccessivi da parte degli elementi preposti a deformarsiplasticamente potrebbero portare ad un comportamento strutturale diverso daquello previsto in sede progettuale

snervamentosnervamento S235J0S235J0snervamentosnervamentominmin

sovraresistenzsovraresistenzaa

S235J0S235J0aa

y,misuratoov

f1.25 (EC8)

fγ = =

10

y,nominalef


EC8EC8 Steel PlatesSteel PlatesS235 – 7 16mm

500

520

[N/m

m2 ]

EN10025-2

480

500

Stre

ngth

[

EN1993-1-1: Rm/Re>1,10(a) fy,act≤1,10 γov fy,nom

requirement (b)

440

460

Tens

ile

N10

025-

2 EN1993-1-1Materials EN1998-1-1

Dissipative zone: S235

400

420 EN

γ 1 25

p

Protected zone: S355

y = 0,4444x + 274,25R2 = 0,3684380

400 γov = 1,25

requirement (a)

340

360

215 265 315 365 415 465 515

EN10025-2Materials EN1998-1-1

11

215 265 315 365 415 465 515Yielding Stress [N/mm2]

COSTRUZIONI IN ACCIAIO – W. Salvatore



580

600

h [N

/mm

2 ]

EN10025-2

EN1993-1-1: Rm/Re>1,10

540

560

e S

treng

th

025-

2EN1993-1-1

requirement (b)

EN1998-1-1

500

520

540

Tens

ile

EN

100

γ 1 25

Dissipativa zone: S275

Protected zone: S420

y = 0,6778x + 218,56R2 = 0,7577

460

480

500 γov = 1,25

requirement (a)

440

460

EN10025-2

EN1998-1-1

400

420

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

12

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

Yielding Stress [N/mm2]COSTRUZIONI IN ACCIAIO – W. Salvatore



650

[N/m

m2 ] EN1993-1-1: Rm/Re>1,10

EN10025-2

610

e S

treng

th EN10025 2

EN1993-1-1

570Tens

ile

0025

-2

requirement (a)

γ = 1 25

y = 0,636x + 255,88530 E

N10γov = 1,25

Material EN1998-1-1y , ,

R2 = 0,6959490

450300 350 400 450 500 550 600 650

EN10025-2

13

300 350 400 450 500 550 600 650



DM2008 Steel PlatesDM2008 Steel PlatesS235 – 7 16mm

650

[N/m

m2 ]

EN10025-2

(a) fy,act≤1,10 γRd fy,nom

610

e S

treng

th EN10025 2

S235

γRd=1,20

570Tens

ile

0025

-2γRd 1,20

y = 0,636x + 255,88530 E

N10

R2 = 0,6959490

EN10025 2

450300 350 400 450 500 550 600 650

EN10025-2

14

300 350 00 50 500 550 600 650

Yielding Stress [N/mm2]




580

600

[N/m

m2 ]

EN10025-2


540

560

580

e S

treng

th

25-2

S275

γRd=1,15

500

520

540

Tens

ile

EN

100

y = 0,6778x + 218,56R2 = 0,7577

460

480

500

440

460

EN10025-2

400

420

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

15

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650




650

[N/m

m2 ]

EN10025-2


610

e S

treng

th EN10025 2

S355

γRd=1,10

570Tens

ile

0025

-2

y = 0,636x + 255,88530 E

N10

y 0,636x 255,88R2 = 0,6959

490

450300 350 400 450 500 550 600 650

EN10025-2

16

300 350 400 450 500 550 600 650



Progettazione sismicaProgettazione sismica

Caratteristiche dei materialiCaratteristiche dei materiali

L’acciaio strutturale deve essere conforme ai requisiti del § 11.3.4.9.q §

Il coefficiente di sovraresistenza del materiale, γRd, è definito come il rapporto fra il valore medio fy,m

della tensione di snervamento e il valore caratteristico fyk nominale. In assenza di valutazioni specifiche si possono assumere i valori indicati in tabellasi possono assumere i valori indicati in tabella

Acciaio Rd y,m ykf / fγ =S 235 1,20

S 275 1,15

S 355 1 10Fattori di sovraresistenza γRd

S 355 1,10

S 420 1,10

S 460 1,10

Se la tensione di snervamento fyk dell’acciaio delle zone non dissipative e delle connessioni è superiore alla fy,max dell’acciaio delle zone dissipative, è possibile assumere γRd=1,00.

17

Infine se si determina mediante prove la fym dell’acciaio si può adottare un γRd=fym/fyk.


Engineering

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