MODELLAZIONE DEL COMPORTAMENTO ULTIMO DI PILE DA PONTE DEL TIPO CFT

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI SALERNO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE RETE DEI LAORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Workshop ebbraio 007 Materiali e Approi Innovativi per il Progetto in Zona Sismia e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture MODELLAZIONE DEL COMPORTAMENTO ULTIMO DI PILE DA PONTE DEL TIPO CFT Luigi Mastrandrea, Vinenzo Piluso ReLUIS Linea 5 Unità Operativa 6 Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Salerno

2 PROGRAMMA DI RICERCA ReLUIS - Linea 5: Sviluppo di approi innovativi per il progetto di strutture in aiaio e omposte aiaio-alestruzzo Coordinatori: Pro. F.M. Mazzolani Pro. R. Zandonini Unità Operativa 6: Risposta sismia e regole di progetto di ponti a struttura omposta aiaio-alestruzzo Responsabile: Pro. V. Piluso /9

3 OIETTIVI Ponti a travata in struttura omposta aiaio-alestruzzo: la pila (zona dissipativa struttura a pendolo inverso) soluzione CFT (Conrete Filled Tube) oninamento del alestruzzo regime tensionale biassiale nel tubo instabilità loale Determinazione del legame momento-urvatura (M-χ) monotono / ilio (aratterizzazione della sezione) Determinazione della urva orza-spostamento (F-δ) monotona / ilia (aratterizzazione della membratura) Sezioni tubolari: CHS SHS RHS 3/9

4 CONFINAMENTO DEL CALCESTRUZZO Modello di Mander-Priestle-Park (1988) / x r = r 1+ x r x = [ 1+ 5( 1) ] = 0.00 r = E se E = E E se l / l1 / Modello di Shams-Saadeghvaziri (1999) modello analitio di genesi numeria (analisi FEM) = + A 1 + a + bx + x D t α + dx 1 + ex = gx + hx + ix + jx + kx + A = e = x x = = 0 D t α α = 4 a, b,, d, e,, g, h, i, j, k da analisi di regressione Modello di Susantha-Ge-Usami (001) modello analitio di genesi teoria (SHS-RHS) * = + rp * b 1 ( 1 ν ) rp = R + R = 0.85 t 4π Es ramo resente ramo disendente x r = r = Z ( ) Z = 3400 R ( ) r 1+ x 4/9

5 REGIME TENSIONALE IASSIALE NEL TUO REGIME TENSIONALE NEL PIANO θx tensioni ironerenziali nell aiaio CRITERIO DI VON MISES D x t t θx valor medio pressioni di oninamento lx v t + = v θ v θ θ θ LEGAME COSTITUTIVO ompression t tension RISULTATI SPERIMENTALI (Elr & Azizinamini, 00) θ = 0.1 t = 1.05 = /9

6 k π Es t r. e = 1 ( 1 - ν ) FENOMENI DI INSTAILITA LOCALE INSTAILITA IN CAMPO PLASTICO DEL PANNELLO DI ACCIAIO tensione ritia elastia tensione ritia plastia deormazione ritia plastia k π Es t r. p = η r. e = η 1 ( 1- ν ) r. p = η 1 k π E se 1 E ( 1- ν )( t) s METODO DELLA AMPIEZZA EFFICACE area non reagente e / e / area eiae e k π Es = t η = 1 1- ( ν ) ( ) = ( ) D r.p k = 6.97 t 6/9

7 LEGAME MOMENTO-CURVATURA DEFINIZIONE Disretizzazione della sezione Assegnazione del legame ostitutivo agli elementini di alestruzzo (modelli di oninamento) Assegnazione del legame ostitutivo agli elementini di aiaio (unzione del regime tensionale biassiale) D t Assegnazione dello sorzo assiale preissato N COSTRUZIONE DELLA CURVA PER PUNTI Imposizione del valore di alolo della urvatura χ M Individuazione della posizione dell asse neutro he soddisa l equilibrio alla traslazione per il preissato N (gli elementini di aiaio in ompressione parteipano solo se interni alla larghezza eiae) Calolo del momento ultimo rispetto al barientro geometrio della sezione χ 7/9

8 CURVA FORZA-SPOSTAMENTO disretizzazione dell asta inremento di χ 0 imposizione del valore orrente della urvatura alla base χ 0 H N vn aquisizione del punto (v n, H) della urva sì dal legame M-χ individuazione di M 0 selta della deormata di primo tentativo oinidente on quella onvergente per il preedente valore di χ 0 (al primo passo deormata nulla) htot hi vi momento del primo ordine momento del seondo ordine no rialolo dei momenti on la nuova deormata i=i+1 no onvergenza i=n sì alolo di H da M 0 e v n : M 0 = H h tot + N v n M0 dal legame M-χ individuazione di χ 1 alolo di v 1 da χ 0 on un metodo di integrazione alolo di M 1 : M 1 = H (h tot -h 1 ) + N (v n -v 1 ) 8/9

9 PROGRAMMA DELLE PROVE SPERIMENTALI Prove di tipo 3-point bending test in regime monotono e ilio on sorzo di ompressione ostante appliato. Calibrazione e validazione dei modelli di alolo Attrezzature in allestimento ATTUATORE LOCCO RIGIDO PROLUNGA CONTRASTO CONTRASTO ATTUATORE PROVINO CONTRASTO num. SHS / t [mm] CHS - D / t [mm] prove monotone 8 0 / 5 0 / / / / / / / 9 prove ilihe 8 0 / 5 0 / / / / / / / 9 9/9

10 Grazie per l attenzione!