Questo progetto è stato finanziato con il sostegno della Commissione Europea, Research Fund for Coal and Steel.

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2 PREFAI E Questo progetto è stato finanziato con il sostegno della Commissione Europea, Research Fund for Coal and Steel. Questa pubblicazione riflette solo le opinioni degli autori e la Commissione non può essere ritenuta responsabile per qualsiasi uso possa essere fatto delle informazioni in essa contenute. La pubblicazione è stata prodotta come risultato di diversi progetti di ricerca: - il progetto RFCS FICEB+; - il progetto RFCS COSSFIRE; - il progetto Leonardo Da Vinci Fire Resistance Assessment of Partially Protected Composite Floors (FRACOF); - un precedente progetto finanziato congiuntamente da ArcelorMittal e CTICM ed eseguito da una partnership di CTICM e SCI; Il metodo di calcolo semplificato è stato inizialmente sviluppato come risultato di una campagna di prove sperimentali in grande scala condotta su un edificio multipiano a telaio di acciaio nel sito di prova del Building Research Establishment s di Cardington nel Regno Unito. Molte delle basi teoriche del metodo di progetto esistono fin dal 950, a seguito degli studi sul comportamento strutturale di solette di calcestruzzo armato a temperatura ambiente. La prima versione del metodo di calcolo semplificato è stata presentata nella pubblicazione SCI Design Guide P88 Fire Safe Design: A new approach to Multi-story Steel Framed Buildings, Ed. Nonostante l applicazione del metodo alla verifica della resistenza al fuoco sia relativamente recente, le basi ingegneristiche del metodo sono ben consolidate. Il metodo di calcolo semplificato è stato implementato in un formato software da SCI nel 000 e una versione aggiornata è stata pubblicata nel 006, a seguito dei miglioramenti apportati al metodo di calcolo semplificato. Validi contributi sono stati ricevuti da: - Mary Brettle, The Steel Construction Institute - Ian Sims, The Steel Construction Institute - Louis Guy Cajot, ArcelorMittal - Renata Obiala, ArcelorMittal - Gisèle Bihina, CTICM - Mohsen Roosefid, CTICM

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4 Idice ITRDUIE PRGRAA DEE PRVE DI RESISTEA A FUC DI CARDIGT 3 I prgraa dea ricerca 3 Prva $ trave vi&cata 4 3 Prva $ teai pia& 6 4 Prva 3$ a&g 8 5 Prva 4$ a&g 0 6 Prva 5$ gra&de cpartie&t 7 Prva 6$ prva distrativa di u& uffici 3 8 Prva 7$ cpartie&t ce&trae 6 9 Ce&ti ge&erai su cprtae&t sservat 9 3 PRVE DI ICEDI I AUTRIESSE FRACIA 0 4 TESTIIAE DI ICEDI ACCIDETAI I ATRI PAESI 6 4 Bradgate 6 4 Edifici a Churchi Pa4a Basi&gst5e 8 43 Prve di i&ce&di austraia&e 9 43 e prve di resiste&4a a fuc di Wiia Street e apprcci prgettuae 9 43 Prve di i&ce&di di Ci&s Street C&cusi&i dea ricerca austraia&a Prve di resiste&4a a fuc i& Gera&ia Sperie&ta4i&e a teperatura abie&te Sperie&ta4i&e a teperature eevate 35 5 I ETD DI CAC SEPIFICAT 36 5 I&trdu4i&e aa teria dee i&ee di rttura e a a4i&e ebra&ae 36 5 Setta cpetae&te vi&cata &e pia& 37 5 Setta se&4a vi&ci &e pia& Effett dee te&si&i ebra&ai sue i&ee di rttura 40 5 Cac dea resiste&4a di sai cpsti appica&d i etd di cac sepificat 4 5 Cac dea resiste&4a 4 5 Sviupp di u& espressi&e per i paraetr Sviupp di u& espressi&e per i paraetr b e fr4e ebra&ai Rttura a cpressi&e de cacestru SVIUPP DEA GUIDA AA PRGETTAIE 57 6 e iptesi di prgett 57 6 I criteri di cass 58 6 Freccia dea setta 59 6 Effetti terici 59 6 Defra4i&i ecca&iche &ee arature Cac dea freccia dea setta per i cac dee fr4e ebra&ai 6 6 Caibra4i&e per e44 dee prve di Cardi&gt& 6 63 I etd di cac Cac dea capacit9 prta&te de sai Cac dea capacit9 prta&te dee travi && prtette Prgetta4i&e dee travi perietrai resiste&ti a fuc 65 iii

5 64 Travi && prtette c& travi di brd su e&trabi i ati i&ee di rttura paraee ae travi && prtette i&ee di rttura perpe&dicari ae travi && prtette Travi && prtette c& u&a trave di brd su u& at i&ee di rttura paraee ae travi && prtette i&ee di rttura perpe&dicari ae travi && prtette &a di sai se&4a travi di brd Prgetta4i&e dee travi di brd A&aisi terica I fattre di fra e prpriet9 dei ateriai I trasferie&t di care per c&du4i&e a teperatura di prgett per e travi di acciai && prtette 78 7 E PRVE DI RESISTEA A FUC I SCAA REAE SU SISTEI DI SAI CPST 80 7 Scp 80 7 FRACF test 80 7 I capi&e di prva 80 7 I etd di prva Risutati Varia4i&i dea teperatura dea struttura A&dae&t degi spstae&ti degi eee&ti strutturai I cprtae&t dea setta cpsta sservat dura&te a prva 9 74 Ce&ti sui risutati dea prva CSSFIRE I prgraa dea prva di i&ce&di I capi&e di prva isura dei risutati dea prva I pri&cipai risutati sperie&tai sserva4i&e dee prve di i&ce&di Prva di i&ce&di i& scaa reae di u& sai cpst cpre&de&te travi aveari di acciai di gra&de uce I capi&e di prva Carichi di prgett Cac de i&ce&di a strue&ta4i&e I&fessi&e dea trave : setta 746 a4i&e ebra&ae &ee sette de sai C&cusi&i 8 8 GI STUDI UERICI PARAETRICI 0 8 I&trdu4i&e 0 8 Verifica de de &ueric ASYS rispett aa prva FRACF 0 8 Ge&erait9 0 8 A&aisi strutturae 0 83 A&aisi dea trasissi&e de care 84 I cprtae&t ecca&ic degi eee&ti strutturai 3 83 Verifica de de &ueric SAFIR rispett ae prve di i&ce&di 5 83 Ge&erait SAFIR appicat aa prva FRACF 5 83 Caric di i&ce&di 5 83 A&aisi terica$ dei &uerici e pri&cipai risutati A&aisi strutturae 8 iv

6 833 SAFIR appicat aa prva CSSFIRE Caric di i&ce&di A&aisi terica$ dei &uerici e pri&cipai risutati A&aisi strutturae SAFIR appicat aa prva FICEB Caric di i&ce&di A&aisi terica$ dei &uerici e pri&cipai risutati A&aisi strutturae Studi &uerici paraetrici usa&d a curva teperatura<tep sta&dard Dati di i&put per studi paraetric Dati di utput de studi paraetric a assia i&fessi&e de sai Au&gae&t dea rete di aratura di acciai 5 85 C&cusi&i 58 9 BIBIGRAFIA 59 v

7 SARI e prve di resistea a fuc i grade scaa cdtte i diversi paesi e e aaisi degi icedi che si s verificati i edifici reai ha strat che e prestaii i cas di icedi di edifici a teai reaiati c struttura i acciai e cpsta acciai cacestru s igiri di quat idicat dae prve di resistea a fuc su eeeti isati Appare chiar che ei deri edifici reaiati c questa tipgia strutturae ci s apie riserve di resistea a fuc e che e prve cdtte c espsiie aa curva di icedi stadard fatte su eeeti sigi vicati frisc idicaii sddisfaceti circa e prestaii di quest tip di strutture Graie ai risutati de prgraa di prve di resistea a fuc i grade scaa cdtte da BRE press Cardigt durate gi ai 995 e 996$ % stat sviuppat u de di cac sepificat basat su effett ebraa de sai cpst acciaicacestru Quest etd csete a prgettista di teere ct di quest effett e di vautare a resistea a fuc di u sai pia cpst sea ricrrere ad ua cpessa aaisi agi eeeti fiiti de cprtaet de iter edifici A causa dee sue caratteristiche$ quest uv criteri di prgettaie risuta faiiare aa aggir parte dei prgettisti e dee autrit) prepste a ctr Pertat quest dcuet tecic % stat strutturat i d da frire tutte e ifraii ecessarie per csetire a ettre a cpresie dei pricipi dee raccadaii prgettuai de etd di cac sepificat prpst I quest dcuet tecic s descritte e basi teriche de etd di cac sepificat e i su sviupp per appicaie e cap de igegeria dea sicurea i cas di icedi Sepre i quest dcuet % frit i resct dee pricipai prve di resistea a fuc cdtte ei diversi paesi su edifici i scaa reae e veg riepigati i dati sigificativi dee prve Itre s cprese e ifraii riguardati i cprtaet di edifici utipia sservat a seguit di icedi reai I dcuet frisce pi ua descriie dettagiata dee uve prve di resistea a fuc cdtte c espsiie a icedi IS, stadard di uga durata su sistei di sai cpst i grade scaa$ ediate e quai s state ricavate uteriri verifiche dea vaidit) de etd di cac sepificat -ediate i cfrt c gi studi paraetrici cdtti ipiegad i dei di cac avaat s state ifie distrate e caratteristiche cservative ai fii dea sicurea de etd di cac sepificat vi

8 I TRDUI E e prve di resistea a fuc i grade scaa cdtte i diversi paesi e e sservaii sugi icedi che si s verificati i edifici reai ha strat che e prestaii di resistea a fuc degi edifici a teai reaiati c struttura i acciai e sai cpsti acciaicacestru (sette reaiate i cacestru$ cesse ae travi di acciai per e di pii) s igiri di quee vautate ediate e prve di resistea a fuc stadard eseguite su sai cpsti e su travi cpste ce eeeti strutturai isati Appare chiar che ei deri edifici reaiati c questa tipgia strutturae ci s apie riserve di sicurea i cas di icedi e che e prve di resistea a fuc stadard eseguite su sigi eeeti vicati rappreseta u idicatre sddisfacete dee reai prestaii di quest tip di strutture e aaisi cdtte stra che queste igiri prestaii i cas di icedi s dvute a sviupp de aie ebraae ea setta di cacestru arat e a effett catearia dee travi di acciai A seguit dei risutati dee ricerche spra citate$ e Reg Uit % stat sviuppat u uv criteri per a prgettaie degi edifici utipia reaiati c struttura i acciai a teai Ua guida aa prgettaie per i sai cpsti e i sftware di cac per appicaie di quest criteri s stati pubbicati per a pria vta e 000 Da ara e Reg Uit ti edifici s stati prgettati c appicaie de etd di cac sepificat$ dad ug ad u pi5 efficace ipieg dei sistei prtettivi () Quest uv criteri di prgettaie perette di teere ct de cprtaet gbae dea struttura$ cseted cs6 di asciare acui eeeti strutturai prtetti pur ateed i ivei di sicurea garatiti dae strutture cpetaete prtette da fuc I etd di cac sepificat csete a verifica dea resistea a fuc dei sai cpsti pariaete prtetti$ sia i cas di espsiie ad ua curva di icedi aturae$ sia i cas di espsiie aa curva di icedi stadard Questa secda pprtuit) % particarete iteressate perch7 appicaie de etd richiede che i prgettista abbia ua cscea speciaistica de apprcci igegeristic Sebbee apiaete utiiat e Reg Uit$ i criteri che csete a vautaie de icreet di resistea a fuc dvut a aie ebraae e a effett catearia % acra u ccett uv i Eurpa per a aggir parte degi igegeri e dee autrit) cpeteti a presete dcuetaie vue frire u supprt tecic cpet dea etdgia prgettuae per ifrare i pteiai utiiatri Essa cprede8 ua rassega dea dcuetaie dispibie reativa ae prestaii dee strutture cpste verificate ee prve di resistea a fuc cdtte i grade scaa e egi icedi i edifici reai9 ua spiegaie dettagiata dee basi teriche de de di cac sepificat vaid per i sistei di sai cpsti prtati da prfiati di acciai ad aia piea e da travi aveari9

9 ua descriie dee iptesi fdaetai adttate e de di cac sepificat per a vautaie dea resistea a fuc dei sistei di sai cpsti acciaicacestru9 i dettagi di ua prva di resistea a fuc distrativa su u sistea di sai cpst acciaicacestru i scaa reae cdtta usad a curva di icedi stadard$ cfreete aa E: 365$ per ua durata superire a 0 iuti9 u dettagiat studi ueric paraetric cdtt per a verifica dei risutati friti da de di cac sepificat

10 I PRGRAA DEE PRVE DI RESISTE A A FUC DI CARDI GT I prgraa dea ricerca :e settebre 996 % stat cpetat u prgraa di prve di resistea a fuc press i Buidig Research Estabishet s Cardigt abratry (U=) e prve s state cdtte su u edifici di tt piai$ avete struttura a teai i acciai e cpsta$ prgettata e cstruita ce u tipic edifici utipia per uffici scp dee prve % stat studi de cprtaet di ua struttura reaiata i scaa reae ed espsta a reai cdiii di icedi$ cpresa a raccta dei dati$ i d da perettere a verifica dei risutati tteuti ediate ipieg dei prgrai di cac utiiati per aaisi strutturae i cas di icedi Figura edifici dea prva di Cardigt pria de gett de cacestru dei sai edifici dea prva (vedi Figura ) % stat prgettat ce u rdiari edifici reaiat e Reg Uit$ sia ce struttura$ di tip ctrvetat$ sia per i ivei di caric I piata edifici aveva ua superficie di 45 $ etre atea cpessiva era di 33 e travi s state prgettate ce sepiceete appggiate$ c schea di trave cpsta c ua setta avete spessre di 30 :raete$ per quest tip di edifici viee richiesta ua resistea a fuc di 90 iuti I cegaeti travetrave s stati reaiati ediate piatti sadati$ i cegaeti traveca ediate fage di estreit) fessibii a struttura % stata caricata c sacchi di sabbia distribuiti su gi sai per siuare i caric tipic degi uffici 3

11 I prgraa dea ricerca cpredeva due prgetti U prgett % stat fiaiat da Crus (gi) British Stee) e da Eurpea Ca ad Stee Cuity (ECSC)9 atr % stat fiaiat da gver de Reg Uit attravers i Buidig Research Estabishet (BRE) Tra e atre rgaiaii civte e prgraa di ricerca s state icuse a Sheffied Uiversity$ i T:, (Paesi Bassi)$ i CTIC- (Fracia) e The Stee Cstructi Istitute (U=) e prve di icedi ha avut ug tra geai 995 e ugi 996 Esse s state cdtte su diversi piai de edifici9 a psiie di gi prva % idicata ea piata de sai ea Figura A B C D E F Trave vi&cata (ECSC) Teai pia& (ECSC) 3 A&g (ECSC) 7 Cpartie&t ce&trae (CTU) 4 A&g (BRE) 5 Gra&de cpartie&t (BRE) 6 Distra4i&e di uffici (ECSC) Figura a psiie dee prve a prva ha civt ua siga trave secdaria c i sai circstate ed % stata reaiata ediate u fr a gas cstruit appsitaete a prva % stata fatta ach essa c riscadaet a gas ed % stata cdtta su u teai pia avete per uce iter edifici$ crrispdete ad u pia9 a prva ha icus a trave pricipae e e ce cegate e prve 3$ 4 e 5 ha civt cpartieti di varie diesii$ sggetti i tutti i casi ad u icedi aturae aietat da cataste di ega I queste prve e ce s state prtette fi aa superficie iferire de sai$ etre e travi ed i sai s stati asciati prtetti :ea prva 6 s stati ipiegati arredi e ateriai che si trva tipicaete ce caric di icedi ei deri uffici$ dad ug a icedi pi5 sever Ua descriie dettagiata dee prve % stata pubbicata () I dati cpeti dee prve$ i frat eettric c appa di caiaie di accpagaet$ s dispibii press Crus RD&T (Swide Techgy Cetre) per e prve $ $ 3 e 6 e press BRE(3$4) per e prve 4 e 5 Prva $ trave vi&cata a prva % stata cdtta a setti pia de edifici U fr appsitaete cstruit$ ug 80 e arg 30 $ % stat prgettat e reaiat per scadare a trave secdaria (DCE) psta tra due ce e parte dea struttura circstate a trave % stata scadata sugi 80 cetrai dei sui 90 di ughea$ asciad cs6 i cegaeti reativaete freddi scp dea prva % stat di aaiare i 4

12 cprtaet dea trave riscadata circdata da u sai riscadat e studiare effett di vic dee parti riscadate dea struttura a trave % stata riscadata c u icreet tra 3 e 0DC per iut fi a quad s state registrate teperature prssie a 900DC A picc di teperatura$ 875DC ea fagia iferire$ ifessie i eeria % stata di 3 (ucec39) (vedi Figura 3) Durate i raffreddaet$ ifessie i eeria % trata a Spostamento verticale (mm) (MM)((MM)(mm) Figura 3 Spostamento verticale Temperatura massima Tempo (min) Spstaet i eeria e teperatura assia dea trave vicata durate a prva Temperatura massima ( C) I cfrt tra i cprtaet di questa trave e ua trave siie prtetta testata i ua prva di resistea a fuc stadard c carichi siii (5) % strat i Figura 4 auet sigificativ degi spstaeti tipic dee travi sepiceete appggiate ee prve stadard si verifica ea trave de edifici a teai ache se$ a ua teperatura di circa 900DC$ acciai strutturae atiee s circa i 6% dea sua tesie di servaet a teperatura abiete Inflessione (% della luce) Inflessione = Luce/30 Prova su trave vincolata Standard test Temperatura ( C) Figura 4 Spstaet i eeria e teperatura assia sua trave vicata durate a prva e ea prva stadard Durate i test si s verificate istabiit) cai ad etrabe e estreit) dea trave sttpsta a prva$ appea a iter dea parete de fr (vedi Figura 5) 5

13 Figura 5 Istabiit dea fagia ea trave vicata ispeie visiva dea trave dp a prva ha strat che i piatti di estreit) de cegaet dea trave si s rtti vici$ a esteraete$ aa a dea sadatura iteressata da care su u at dea trave Quest % stat causat daa ctraie terica dea trave durate i raffreddaet$ che ha geerat fre di traie t eevate Sebbee da u at i piatt sia stat tagiat$ quest eccais ha fatt ridurre e defraii di traie geerate$ etre i piatt su atr at dea trave ateeva a prpria itegrit) e friva resistea a tagi aa trave a rttura de piatt pug essere idividuata dae etture degi estesietri eettrici che idica che$ durate i raffreddaet$ i distacc % cresciut per u cert perid di tep$ dad ug pi iprvvisaete aa frattura 3 Prva $ teai pia& a prva % stata cdtta su u teai pia cstituit da 4 ce e tre travi pricipai$ dispst ug a arghea de edifici i crrispdea de fi fiss B$ ce strat i Figura U fr a gas di di ughea 5 di arghea 40 di atea % stat cstruit c bcchi da parete ug itera arghea de edifici e travi pricipai e secdarie$ isiee aa superficie iferire de sai cpst$ s state asciate prtette e ce s state prtette da fuc fi a atea a cui sarebbe ptut essere istaat u ctrsffitt sspes (ache se u ctrsffitt de geere era presete) I ta d a sit) dea ca$ per ua ughea di 800 icusi ache i cegaeti$ % risutata prtetta a quta di spstaet verticae i crrispdea dea eeria dea trave uga 9 % auetata rapidaete apprssiativaete tra i 0 e 5 iuti (vedi Figura 6) Quest % stat causat da spstaet verticae dee ce che a reggeva area espsta dea ca itera si % schiacciata di circa 80 6

14 (vedi Figura 7) Quad istabiit) cae si % verificata$ a teperatura dea parte espsta dea ca era circa 670DC Massimo spostamento verticale (mm) Massimo spostamento verticale Temperatura della colonna Tempo ( min ) Figura 6 Spstaet verticae assi dea trave cetrae di 9 e teperatura dea parte espsta i cia aa ca itera Massima temperatura della colonna esposta ( C) a riduie di atea dea ca deteriata da questa istabiit) cae ha causat ua defraie peraete di circa 80 ei sai spra i cpartiet aticedi Per evitare quest cprtaet$ ei test successivi e ce s state prtette su tutta a r atea Figura 7 Testa dea ca schiacciata dp a prva Su etrabi i ati dea trave pricipae$ tutte e travi secdarie s state riscadate per ua ughea di circa 0 Dp a prva$ si % ptut sservare che ti dei bui ei cegaeti c piatti sadati era stati tagiati (vedi Figura 8) I bui s stati tagiati su u s at dea trave pricipae I ua aiera siie aa frattura de piatt ea prva $ i bui s stati tagiati a causa dea ctraie terica dea trave durate i raffreddaet a ctraie terica ha geerat tesii di traie t eevate$ che s state riasciate dp che i bui e piatt sadat di estreit) su u at dea trave pricipae s stati tagiati 7

15 Figura 8 Cegaet c piatti sadati dp a prva 4 Prva 3$ a&g biettiv di questa prva era di aaiare i cprtaet gbae de sistea di sai e$ i particare$ i ru de iarcaet effett ebraa de sai che frisce risrse di prtata aterative quad e travi di supprt perd resistea Utiiad bcchi di cacestru$ i u ag de pri pia de edifici (ECF) % stat cstruit u cpartiet di 0 di arghea 76 di prfdit) Per assicurare che e pareti de cpartiet ctribuisser a prtare i carichi appicati$ tutti i vici e i tirati ea testata dea parete e uti strat di bcchi s stati rissi e astre di fibra ierae ei giuti di espasie s state sstituite c u strat di ateriae ceraic Ache i supprti sua parete estera s stati staccati daa trave di brd spra apertura de cpartiet$ per assicurare che questa trave di brd avesse uteriri sstegi Tutte e ce$ i cegaeti traveca e e travi di brd s stati prtetti da fuc I caric di icedi % stat di 45 HgC $ stt fra di cataste di ega Quest caric di icedi % abbastaa at ed equivaete a frattie 95% de caric assut egi edifici per uffici I caci per a sicurea i cas di icedi s raete basati su frattie 80% de caric a teperatura assia de acciai % stata di 04DC$ registrata sua trave itera i crrispdea de fi fiss (ECF) I assi spstaet verticae di 48 (appea e di ucec0) si % verificat a cetr dea trave secdaria$ che ha avut u picc di teperatura di 954DC :ea fase di raffreddaet$ questa trave % trata a spstaet peraete di 96 e variaii de ifessie e dea teperatura i fuie de tep s strate i Figura 9 8

16 Massimo spostamento verticale (mm) Massimo spostamento verticale Massima temperatura Tempo (min) Figura 9 assi spstaet verticae e teperatura dea trave secdaria Tutti i ateriai cbustibii a iter de cpartiet s stati bruciati da icedi a struttura si % cprtata estreaete bee$ sea acu seg di cass (vedi Figura 0) Si s verificati feei di istabiit) i prssiit) di acui cegaeti trave ca a$ diversaete daa prva $ i bui ei cegaeti ha subit rtture per tagi Quest pug idicare che si s sviuppate aii di traie eevate che a duttiit) dei cegaeti fsse sufficiete per adeguarsi agi spstaeti dvuti aa traie Massima temperatura dell acciaio ( C) Figura 0 Vista dea struttura dp a prva 9

17 5 Prva 4$ A&g Questa prva % stata cdtta su secd pia$ i ua avata d ag (E4CF3) avete u area di 54 I iiti iteri de cpartiet sui fii fissi E e 3 s stati cstruiti usad partiii reaiate c tati di acciai e astre resisteti a fuc a partiie c i tati aveva specificaete ua resistea a fuc di 0 iuti$ c u ifessie i sit) di 5 Ua parete di bcchi esistete a tutta atea frava i cfie sua parete frtae ug i fi fiss F9 a parete estera$ su fi fiss 4$ % stata ricperta per tre u etr di bcchi I cpartiet % stat cpetaete chius$ c tutte e fiestre e e prte chiuse e ce s state prtette da fuc fi aa superficie iferire de sai$ icusi i cegaeti a$ diversaete da test 3$ architrave (E4CF4) % stata prtetta e i sstegi spra di essa s riasti cegati Ddici cataste di ega s state usate per cstituire u caric di icedi di 40 HgC sviupp de icedi % stat apiaete ifueat daa carea di ssige a iter de cpartiet Dp ua crescita iiiae dea teperatura$ icedi si % ridtt e ha ctiuat cstate fi a che$ dp 55 iuti$ s iterveuti i vigii de fuc per vetiare i cpartiet riuved u sig pae di vetr Quest ha avut ce risutat u picc icreet dea teperatura seguit da ua decrescita Ua secda astra$ subit spra a pria$ si % rtta dp 64 iuti e a teperatura % auetata cstateete9 tra 94 e 00 iuti i restati paei s adati distrutti Quest ha fatt iiiare ua brusca crescita dea teperatura che % ctiuata durate sviupp de icedi a assia teperatura dei gas registrata e cetr de cpartiet % stata di 05DC dp 0 iuti (vedi Figura ) a assia teperatura de acciai pari a 903DC % stata registrata dp 4 iuti sua fagia iferire dea trave secdaria cetrae I assi spstaet de sai % stat di 69 e si % verificat e cetr de cpartiet dp 30 iuti Ess % trat a 60 dp icedi Si % sservat che a trave di brd prtetta ug i fi fiss 4 durate a prva % stata cpetaete circdata dae fiae Tuttavia a teperatura assia di questa trave % stata di 680DC$ reativaete bassa i cfrt c quea dee travi itere$ ce strat daa Figura I crrispdete assi spstaet dea trave di brd % stat di 5 $ registrat dp 4 iuti Quest picc spstaet % stat attribuit a supprt aggiutiv dat dae ce dea facciata spra i cpartiet$ che agiva i traie durate a prva e pareti itere de cpartiet s state cstruite direttaete stt e travi prtette e ha fuiat bee a r itegrit) % stata ateuta per a durata dea prva Aa riie dea parete$ % stat pssibie vedere che ua dee travi ha subit u fee di svergaet ug a aggir parte dea sua ughea Quest % stat causat da at gradiete teric sua seie trasversae dea trave (causat daa presea dea parete de cpartiet)$ isiee c i frte vic a espasie terica : si s verificate istabiit) cai i essua dee travi e i cegaeti ha strat essu dei segi caratteristici egati ae frti aii di traie che era state viste durate a fase di raffreddaet dee atre prve 0

18 Temperatura ( C),00,00, Media Massima Tempo (min) Figura Teperatura dei gas e fr registrata ea prva Temperatura ( C) Trave interna Trave di bordo Tempo (min) Figura assia teperatura dea fagia dea trave itera e dea trave di brd 6 Prva 5$ gra&de cpartie&t Questa prva % stata fatta tra i secd e i ter sai$ i u cpartiet estes su tutta a arghea de edifici avete superficie di 340 I caric di icedi di 40 HgC era cstituit da cataste di eg distribuite uifreete sua superficie de paviet I cpartiet % stat cstruit etted i pera ua parete resistete a fuc reaiata c tati e astre di gess ug itera arghea de edifici e cstrued prteii aggiutive i crrispdea de va scaa S stati istaati dppi vetri ug due ati de edifici$ a u ter ea parte cetrae dea superficie su etrabi i ati % stata asciata aperta Tutte e travi di acciai$ icuse e travi di brd$ s state asciate prtette e ce itere ed estere s state prtette fi aa sit) icuded i cegaeti e cdiii di vetiaie ha gverat a severit) de icedi Si % verificat u iiiae rapid icreet dea teperatura quad si s rtti i vetri$ cread gradi aperture su etrabi i ati de edifici a grade area di vetiaie su due

19 facce ppste de cpartiet ha dat rigie ad u icedi di uga durata a c teperature ridtte rispett a quee attese a assia teperatura dei gas registrata % stata di 746DC$ c ua teperatura assia de acciai di 69DC$ registrata a cetr de cpartiet e teperature dei gas registrate e cpartiet s strate ea Figura 3 a struttura vers a fie de icedi % strata i Figura 4 a assia defraie de sai ha raggiut i vare di 557 Essa si % ridtta fi a 48 quad a struttura % trata a teperatura abiete Si s verificate estese istabiit) cai i prssiit) dei cegaeti travetrave :ea fase di raffreddaet$ u cert uer di piatti di cegaet di estreit) si s rtti su u at I u cas aia si % staccata da piatt di estreit) ce se i cegaet acciaiacciai avesse capacit) di resistea a tagi Quest ha causat gradi rtture e sai cpst spra i cegaet$ a si % verificat acu cass$ vist che i tagi dea trave % stat spprtat daa setta de sai cpst 800 Temperatura ( C) Media Massima Tempo (min) Figura 3 Teperatura assia e edia dei gas registrata Figura 4 Struttura defrata durate icedi

20 7 Prva 6$ prva distrativa di u& uffici scp di questa prva era distrare i cprtaet strutturae i u reaistic sceari di icedi Usad bcchi di cacestru % stat cstruit u cpartiet arg 8 e prfd fi a 0 c u area i piata di 35 I cpartiet rappresetava u uffici sea pareti divisrie e cteeva ua serie di pstaii di avr reaiate c arredi deri$ cputer e archivi (vedi Figura 5) e cdiii di prva s state defiite i d da creare u icedi t sever$ icrprad cataste di ega e pastica aggiutive i d da raggiugere u caric di icedi cpessiv di 46 HgC (e de 5% degi uffici supererebbe quest ive di caric) e riduced a superficie dee aperture a ii peress dai regaeti per gi edifici per uffici I caric di icedi % stat cstituit per i 69% da eg$ i 0% da pastica e % da carta area ttae dee fiestre era di 56 (9% de area i piata) e a prie cetrae di gi fiestra$ per u ttae di 3 $ % stata asciata sea vetri per creare e cdiii di vetiaii pi5 gravse a iii dea prva Figura 5 Uffici pria dea prva A iter de cpartiet e ce e i cegaeti traveca s stati prtetti da fuc Sia e travi pricipai che e secdarie$ icusi tutti i cegaeti travetrave$ s riasti ttaete espsti I tati di parete s stati asciati cegati ae travi di brd$ dad cs6 supprt durate icedi a assia teperatura dei gas % stata di 3DC e a assia teperatura edia % stata apprssiativaete di 900DC$ ce strat i Figura 6 a assia teperatura de acciai prtett % stata di 50DC I assi spstaet verticae % stat di 640 $ che % trat aa defraie peraete di 540 ea fase di raffreddaet (vedi Figura 7) I picc di teperatura dee architravi$ spra e fiestre$ % stat di 83DC Tutti i ateriai cbustibii e cpartiet s stati cpetaete bruciati$ icus i cteut degi archivi Vers a parte psterire de cpartiet$ i sai si % ifess feradsi sua parete di bcchi a struttura ha strat acu seg di cass Ua vista estera de icedi vici a su picc % strata i Figura 8 a struttura dp icedi % strata ee Figura 9 e 0 a Figura 9 stra 3

21 ua vista geerae de cpartiet bruciat e a Figura 0 stra a sit) di ua dee ce Durate a prva si % verificata a rttura de sai itr aa sit) dee ce$ ce strat i Figura Questa rttura si % verificata durate a fase di raffreddaet$ frse a causa di ua pariae rttura de cegaet tra a trave di acciai e a ca i questa psiie e aaisi de sai dp a prva ha strat che e arature era state svrappste crrettaete e che$ i questa area e agie adiaceti dee reti di aratura era state sepiceete accstate Quest distra iprtaa di utiiare ua crretta svrappsiie tra e agie adiaceti dee reti di aratura 400 Temperatura dei gas ( C) Massima Media Tempo (min) Figura 6 Teperatura dei gas isurata Spostamento vertical e (mm) Massimo spostamento verticale Temperatura dell acciaio Temperatura ( C) Tempo (min) Figura 7 Teperatura de acciai e assi spstaet verticae 4

22 Figura 8 Vista estera de icedi Figura 9 Teperatura dei gas isurata e cpartiet 5

23 Figura 0 Sit dea ca c vista dee travi ristabiiate Figura Rttura de sai ea regie dve a rete era svrappsta 8 Prva 7$ cpartie&t ce&trae I test % stat cdtt i u cpartiet pst i psiie cetrae a quart pia de edifici$ avete arghea e prfdit) 7 a struttura di acciai espsta a icedi era cstituita da due travi pricipai di seie UB 356x7x5$ due ce di seie UC 305x305x37 e tre travi secdarie di seie UB 305x65x40 I caric di icedi era cstituit da cataste di eg di 40 HgC che cpriva itera area i piata de cpartiet a vetiaie % stata frita da ua apertura sua facciata ata 7 e uga 9 S state dispste a icirca 30 tercppie e cpartiet$ i varie psiii ug e travi$ sia sui prfiati e ei cegaeti di acciai (piatti sadati e piastre di estreit)) che su sai cpst 4 tercppie aggiutive s state dispste itre ee ce prtette Per isurare a distribuie dee fre itere$ s 6

24 stati usati due tipi differeti di estesietri8 u per e ate teperature ei cegaeti e u per e teperature pi5 basse ee ce prtette e egi eeeti espsti Per quat riguarda a struetaie per e defrate de sai e dei pricipai eeeti strutturai$ s stati utiiati u ttae di 37 trasduttri di spstaet per isurare a defraie dea setta di cacestru e i vieti ritai dee ce Itre$ 0 teecaere e due caere per iagii ad ata teperatura ha registrat sviupp de icedi e de fu$ e defraii strutturai e a distribuie dea teperatura e tep e teperature registrate ee diverse psiii de cpartiet s state cfrtate c e curve paraetriche riprtate i pre: 99$ Aex B (37) (vedi figura ) a assia teperatura de cpartiet registrata % stata di 078DC dp 54 iuti di icedi Figura Cpartiet dp icedi Per quat che riguarda i riscadaet dee travi di acciai$ quee prtette s state riscadate fi a circa 0875DC$ teperatura che si % verificata dp 57 i di icedi ea fagia iferire dea trave di acciai DE ea seie di eeria (vedi figura 3) a assia teperatura registrata ei cegaeti % stata di circa 00DC Figura 3 Variaii di teperatura ee travi di acciai 7

25 Ua riepig dee teperature registrate ea setta cpsta % strat i Figura 4 per e teperature ee arature i crrispdea dea greca Si pug risctrare che i assi riscadaet isurat su at espst dea setta cpsta % stat ire di 00 DC$ vare crrett per a verifica de criteri di isaet Figura 4 Variaie di teperatura e sai cpst Per quat riguarda ifessie gbae de sai$ e assie ifessii s state di circa 00 :state i verificarsi di ifessii cs6 iprtati$ i previst cass de sai % stat raggiut$ ce strat i Figura 5 Durate a fase di raffreddaet$ i recuper di ifessie de sai % stat di circa 95 Figura 5 Vista de sai dp a prva istabiit) si % verificata ea fagia iferire e e aia dee travi i adiacea ai cegaeti$ durate a fase di riscadaet$ dp circa 3 i di icedi (vedi Figura 6) Questa istabiit) cae % causata da ipediet a espasie terica dvut aa struttura circstate Itre si % verificata a fraie di ceriere pastiche sua seie trasversae dea trave vici aa a prtetta$ a causa de ipediet a augaet teric dat daa adiacete seie prtetta 8

26 Figura 6 Varie travi di acciai defrate a Figura 7 stra e fratture aperte ea setta di cacestru itr ad ua dee sit) dee ce Tae rttura si % sviuppata ug a iea di svrappsiie dea rete di aratura acate di adeguat cegaet Figura 7 Setta di cacestru fratturata itr aa sit di ua dee ce 9 Ce&ti ge&erai su cprtae&t sservat I tutte e prve a struttura ha distrat u bu cprtaet e a stabiit) strutturae geerae % stata ateuta e prestaii de iter edifici durate icedi s state chiaraete t diverse rispett a cprtaet di u sig eeet vicat i ua prva di icedi stadard K chiar che ci s iteraii e difiche e eccais di resistea ai carichi dea struttura reae che guida i su cprtaet9 a riprduie a vautaie di quest tip di effetti % cpetaete furi da scp dee prve di resistea a fuc stadard e prve di Cardigt ha strat che e dere strutture a teai di acciai reaiate i sistea cpst c sette i aiera di acciai ha prestaii che cset di tteere ua resistea a fuc be pi5 grade di quea che viee assuta raete Quest risutat cfera e prve derivati da atre fti 9

27 3 PRVE DI I CE DI I AUTRIESSE FRA CIA Tra i 998 e i 00$ e abit di u prgett fiaiat da ECSC$ s state cdtte dee prve di resistea a fuc su u parcheggi apert c struttura cpsta acciaicacestru Per cdurre e prve di icedi i scaa reae % stat cstruit appsitaete u parcheggi apert pia avete struttura a teai i acciai I pia de parcheggi ccupava ua superficie di 3 L 6 $ che equivae a 48 psti aut$ avete atea di pia pari a 3 (vedi Figura 3) a struttura era cpsta da8 ce di acciai prtette8 HEA80 (e ce di brd) e HEB00 (e ce cetrai)9 travi cpste8 travi di acciai prtette (IPE 550$ IPE 400 e IPE 500) cesse i sistea cpst c i sai9 sai cpst avete spessre ttae di 0 (aiera di acciai8 C,FRASTRA40) a prgettaie strutturae de parcheggi apert % stata cdtta c u apprcci igegeristic per a sicurea i cas di icedi$ sviuppat specificaete per i parcheggi di tip apert durate i prii prgetti di ricerca Eurpei di quest settre Segued quest etd$ u sceari di icedi % stat defiit sua base dee statistiche di icedi i parcheggi reai a resistea a fuc dea struttura de parcheggi apert % stata verificata c u de avaat usad u aaisi su teai D$ i cui si trascura ifuea de effett ebraa e sai cpst (vedi Figura 3) Figura 3 I parcheggi apert pria dee prve 0

28 B 3000 B A A B - B A - A Figura 3 deaie D de parcheggi apert sttpst a prva c teai cpst pia S state cdtte tre prve su parcheggi apert e prie due prve ha civt tre aut9 a tera prva % stata cdtta per vautare a prpagaie de icedi tra due aut parcheggiate ua di frte a atra Durate gi prva e aut s state asciate bruciare iberaete icedi pi5 sever % stat tteut ea secda prva$ durate a quae$ stt effett di u frte vet$ tre aut s bruciate isiee 0 iuti dp iesc dea pria aut (vedi Figura 33) CiG ha prtat ad ua area sigificativa di sai espsta ae fiae che ha raggiut teperature superiri a 800DC (vedi Figura 34) e travi di acciai spra e aut icediate s state riscadate fi ad ae 700DC (vedi Figura 35) Figura 33 Pie sviupp de icedi durate ua dee prve Sebbee i riscadaet dee travi di acciai abbia ce risutat ua sigificativa riduie dea resistea de acciai$ essu cass dee strutture di acciai prtette si % verificat durate queste prve di icedi Itre$ per quat riguarda i cprtaet strutturae$ e ifessii assie isurate e sai cpst s state reativaete basse e ha superat 50

29 Figura 34 Teperatura dei gas cadi (icedi) isurata spra e aut icediate Figura 35 Teperatura dee travi di acciai isurata spra e aut icediate K stat sservat che e ifessii previste daa siuaie bidiesiae s risutate aggiri dee ifessii isurate durate a prva Pertat % stat creat u de tridiesiae per studiare i cprtaet strutturae de parcheggi (vedi Figura 36)$ usad a tecica di deaie che % stata sviuppata durate a secda fase de prgett di ricerca di Cardigt a Figura 37 stra u cfrt tra e ifessii isurate registrate durate a prva e quee previste dai dei bidiesiae e tridiesiae$ da cui si pug tare che e previsii de de 3D risuta i stretta crreaie c i risutati dee prve Appare chiar che effett ebraa de sai cpst ha gi) iiiat a gicare u ru psitiv ache per ifessii reativaete picce

30 Figura 36 deaie 3D de parcheggi apert Figura 37 Cfrt degi spstaeti verticai tra cac e prva Cuque$ i accrd a sceari di icedi adttat e apprcci igegeristic$ gi eeeti di acciai di u parcheggi apert pss essere riscadati fi a teperature di circa 950DC E evidete che stt quest riscadaet$ ifessie de sai sar) apia e a sua resistea strutturae dipeder) frteete da effett ebraa (vedi Figura 38) 3

31 489 mm Figura 38 Esepi di ifessie di u parcheggi apert espst a sceari di icedi i accrd a regaet fracese Di cseguea a etdgia basata sua deaie 3D de sai cpst de parcheggi apert sviuppata durate quest prgett % stata pi usata i vari prgetti di igegeria dea sicurea i cas di icedi cdtti i Fracia per verificare a stabiit) di parcheggi aperti reaiati c struttura a teai i acciai prtett E chiar che a base di quest etd % sicuraete effett ebraa de sai cpst acciaicacestru Itre$ per faciitare appicaie di questa etdgia$ s state frite tabee di prgettaie (38) i cui s raccadate e diesii stadard degi eeeti di acciai$ i sai di cacestru e e ecessarie reti di aratura di rifr$ i base ai carichi appicati e a sistea strutturae a teai adttat U esepi di queste tabee di prgettaie % dat i Tabea 3 4

32 Tabea 3 Tabea per i prgett di parcheggi aperti reativa aa resistea a fuc Main beam Secondary beam Column Composite slab Slab span:.5 m Secondary beam span: 7.5 m Main beam span: 7.5 m Spacing of columns: 7.5 m Applied load (except selfweight) : Standard level: - deal load : 0.0 kn/m² - imposed load :.50 kn/m² Last level: - dead load :.45 kn/m² - imposed load:.50 kn/m² Selfweight of facade: 7.5 kn/m Orientation of parking place: Perpendicular to secondary beam Minimum size of secondary beam cross section Minimum size of main beam cross section Design of column cross section Requirement to be applied to concrete slab Net height beneath steel beam:. m Standard level Last level Standard level Last level Available of section type IPE40 IPE70 IPE400 IPE450 Maximum load level (**) 0.35 Total depth of slab Maximum height of steel deck 6 mm Minimum compactness of rib of steel deck (*) Minimum thickness of steel sheet Minimum mesh of reinforcing steel location of reinforcing steel mesh HEA, HEB et HEM 0 mm & 40 mm 0.75 mm φ7 50 mmx50 mm 30 mm from top of slab (*) compactness of rib of steel deck ( l + l ) ( l + l ) 3 ½l 3 l (**) Load level: ratio of applied load under fire situation over ultimate load at room temperature design l 5

33 4 TESTI IA E DI I CE DI ACCIDE TAI I ATRI PAESI Due icedi di edifici accaduti i Ighiterra durate i prii ai 90 (a Bradgate e Churchi Paa) ha frit pprtuit) di verificare ce si cprta i cas di icedi i deri edifici a teai i acciai esperiea di questi icedi ha ctribuit ad avviare i dibattit su ce gi edifici debba essere prgettati per sddisfare i criteri di sicurea i cas di icedi e ha dat rigie agi esperieti di Cardigt Atre sservaii su cprtaet degi edifici s stati friti dae prve di icedi su grade scaa fatte i Austraia e Geraia I Austraia e i :uva Oeada s stati sviuppati apprcci prgettuai che perett ipieg di acciai prtett i edifici utipia c struttura a teai 4 Bradgate :e 990 si % verificat u icedi ea a di sviupp di Bradgate a dra(6) i u bcc per uffici di 4 piai pariaete cpetat icedi ha avut rigie detr u cae di catiere a pri pia de edifici E stat stiat che a teperatura de icedi abbia superat i 000DC I sai era stat cstruit usad capriate cpste di grade uce e travi cpste su cui era stat rdit u sai cpst I sai era stat prgettat per ua resistea a fuc di 90 iuti A et de icedi edifici era i cstruie e a prteie passiva da fuc dea struttura di acciai era icpeta I sistea di spegiet autatic e e atre isure di prteie attiva era acra perative U studi cdtt dp icedi sua struttura di acciai ha ccus che a teperatura de acciai prtett prbabiete aveva superat i 600DC U aaisi siie fatta sui bui dei cegaeti acciaiacciai ha ccus che a assia teperatura raggiuta ei bui$ durate a avraie durate icedi$ era stata di 540DC e travi di acciai defrate ha subit ua freccia peraete cpresa tra 70 e 8 e travi che ha subit aggiri spstaeti peraeti ha strat segi di istabiit) cae ea fagia iferire e e aia vici ai r supprti Da questa sservaie % stat ccus che i cprtaet dee travi % stat frteete ifueat da vic a espasie terica Quest vic era dat daa struttura circstate$ che si trvava ad ua teperatura pi5 bassa di quea de acciai ivestit da icedi :ee travi riscadate era state idtte aii assiai dad ug ad u icreet degi spstaeti verticai dvut a effett Pdeta istabiit) dea fagia iferire e de aia dea trave vici ai sui supprti % dvuta aa cbiaie dee aii assiai idtte e de et egativ causat daa rigidea dee cessii Sebbee e idagii abbia risctrat i visibii effetti sfavrevi de vic sue travi di acciai$ i pssibii effetti beefici s stati evideti perch7 e teperature raggiute da acciai durate icedi s state reativaete basse 6

34 Questi si sarebber ptuti sviuppare graie a effett catearia dee travi e a aie ebraae dea setta cpsta e capriate di acciai era ughe 35 e ha subit u assi spstaet verticae peraete di 55 9 acui eeeti dee capriate ha strat i segi di feei di istabiit) E stat ccus che i vic a espasie terica frit da atri eeeti dea capriata$ isiee a riscadaet uifre$ ha causat aii assiai di cpressie aggiutive$ che ha deteriat i feei di istabiit) A et de icedi tutte e ce di acciai era prtette da fuc :ei casi i cui esse era prtette$ a ca si % defrata e accrciata apprssiativaete di 00 (vedi Figura 4) Queste ce era vicie a ce t pi5 pesati che ha strat segi di defraii peraeti E stat ccus che quest accrciaet fsse dvut a vic frit a espasie terica I vic a espasie terica % stat dat da ua trave di trasferiet rigida psta ad u ive superire de edifici$ isiee ae ce pste furi da area iteressata da icedi Figura 4 Ca istabiiata e travi defrate a Bradgate :state acue ce defrate a struttura ha strat segi di cass E stat ccus che e parti dea struttura e iteressate da icedi sia state i grad di spprtare i carichi aggiutivi che s stati ridistribuiti a di furi dae aree idebite Dp icedi i sai cpst ha subit u spstaet verticae peraete assi di 600 (vedi Figura 4) S state sservate acue rtture ee arature I acue aree a aiera grecata di acciai si % staccata da cacestru Quest fatt % stat pricipaete attribuit a effett de vapre riasciat da cacestru$ isiee a effett de vic teric e de espasie differeiae S state usate cessii c agari e c piastre di estreit) Dp icedi % stata sservata essua rttura dei cegaeti$ sebbee ci fsser defraii evideti :ei cegaeti c agari era preseti defraii e fr dei bui I ua cessie c piastra d estreit) due dei bui era rtti9 i u atra a piastra si era fratturata su u at dea trave a i cegaet era acra i grad di spprtare i tagi E stat ccus che a pricipae causa di defraie fsse dvuta ae fre di traie idtte durate i raffreddaet 7

35 D p i ce di s stati s stituiti g i e e e ti struttura i asse b ati su u area di circa 40 x 0 $ a % i p rta te tare che si % verificat a cu c ass struttura e e che a te uta de s ai % stata a te uta dura te i ce di e perdite dirette d vute a i ce di s state di P5-$ di cui e di P- % stat attribuit a a ripara i e dei da i de te ai struttura e e dei s ai9 g i a tri c sti s stati deter i ati dai da i pr v cati da fu a ripara i e de a struttura % stata c p etata i 30 gi r i Figura 4 Vista de s ai def r at assi a, stata di circa s pra ) i ce di ( a freccia Edifici a Churchi P a5a Basi&gst 6e :e 99 si % verificat u i ce di e Churchi P a a$ Basi gst He edifici di c e aveva u a pr te i e da fu c c p st aveva u a pr te i e di tip c p st era stata pr tetta da fu c resiste a a fu c di 90 i uti -erca ti e pia i era rea i ata c spru at a struttura Credit I sura ce Bui di g$ stat c struit e 988 e astre$ e travi de s ai a parte i feri re de s ai era stata pr gettata per u a i ce di ha avut i i i a ttav pia e si % pr pagat rapida e te a e p i a deci pia d p a r ttura dei vetri Dura te i ce di a pr te i e da fu c ha fu i at be e e ci s state def r a i i per a e ti de te ai di acciai i ce di % stat c siderat re ativa e te Qfredd R perch7 i vetri r tti aveva per ess a ve t e tra te di i cre e tare a ve ti a i e I c ega e ti pr tetti ha strat def r a i i I a cu e e a a iera di acciai a c da di r di e ha strat seg i di distacc da a s etta di ca cestru (c e era stat sservat a che e i ce di di Br adgate) E stata fatta u a pr va di caric su area pi5 da eggiata$ c app icat u caric pari a 5 v te i caric t ta e di pr gett a pr va ha strat che a s etta aveva u adeguata capacit) p rta te e p teva essere riuti i ata se a ripara i i a struttura di acciai pr tetta ha subit da eggia e ti I c st t ta e per a ripara i e % stat superi re a P5-$ gra parte de qua e d vut ai da i pr v cati 8

36 da fu$ ce e icedi di Bradgate :e edifici ristrutturat s stati istaati gi spriher Figura 43 Churchi Paa/ Basigst0e dp icedi 43 Prve di i&ce&di austraia&e I BHP$ i pi5 grade prduttre di acciai d Austraia$ per ti ai ha sviuppat ricerca e reaii teciche (7$8) sue suii frite da igegeria dea sicurea i cas di icedi per gi edifici a struttura di acciai U gra uer di prve di icedi aturae su grade scaa s state prtate a terie i strutture cstruite appsitaete a -ebure abratry$ rappresetati stadi per sprt$ parcheggi e uffici I prgraa dee prve sugi uffici % stat icetrat sui prgetti di ristrutturaie che dveva essere prtati a terie sugi edifici pricipai e cetr cerciae di -ebure 43 e prve di resiste&5a a fuc di Wiia Street e apprcci prgettuae Quad fu cstruit e 97$ edifici di 4 piai i Wiia Street e cetr di -ebure era i pi5 at edifici di Austraia edifici aveva piata quadrata$ c u uce iter quadrat Era stat istaat u sistea spriher a bass rischi a struttura di acciai itr a uce iter e e ce di acciai perietrai era prtette ediate icassaet e cacestru e travi e itradss de sai cpst c aiera di acciai era prtetti c ateriai a base di aiat Durate i prgraa di ristrutturaie e 990$ fu presa a decisie di riuvere i perics aiat a struttura de pia era prgettata per requisiti di servii piuttst che per a resistea Quest sigifica che c era ua riserva di resistea che pteva essere t utie per a sicurea dea struttura durate icedi$ pich7 essa pteva spprtare ate teperature pria di raggiugere e sue cdiii iite A et dea ristrutturaie a resistea a fuc richiesta era di 0 i :raete quest avrebbe richiest appicaie di ua prteie da fuc per e travi di acciai e per itradss dea setta rifrata t sttie (i 9

37 regaeti austraiai s stati revisiati e ra perett di asciare itradss de sai prtett per 0 iuti di resistea a fuc) Itre$ i sistea spriher a bass rischi esistete richiese u aderaet per adeguarsi ai regaeti Durate i 990 i tea dea resistea a fuc degi edifici % stat ggett di dibattit aiae9 fu percig cta pprtuit) di cdurre ua vautaie de rischi per verificare se fsse ecessari per quest edifici prteggere da fuc e strutture di acciai e adeguare ipiat spriher Fur fatte due vautaii a pria riguardg i fatt che edifici era cfre ai regaeti i vigre sea isure di sicurea addiiai9 a secda prtg a asciare sea prteie e travi e itradss de sai$ isiee c i ateiet de sistea spriher esistete Ache i fuiaet de sistea di riveaie e dei sistei di gestie de edifici era icusi ea secda vautaie e autrit) fur d accrd che se i risutati daa secda vautaie de rischi fsser stati ae favrevi quat quei dea pria vautaie$ us de sistea spriher esistete e dee travi di acciai prtette sarebbe stat csiderat accettabie Ua serie di quattr prve a fuc fur cdtte per tteere i dati per a secda vautaie de rischi e prve fur studiate per vautare questii ce a prbabie atura de icedi$ e prestaii de sistea spriher esistete$ i cprtaet de sai cpst prtett e que dee travi aveari sttpste ad icedi reae$ tre che a prbabie geeraie di fu e di prdtti tssici e prve fur cdtte su u edifici di prva cstruit appsitaete a -ebure abratries de BHP Research (vedi Figura 44) Quest presetava ua tipica atea di ua seie d ag di u edifici di edifici di prva % stat arredat per siuare u picc abiete da uffici$ 4 4 $ cstruit vici a perietr de edifici Quest uffici era deiitat da cartgess$ fiestre$ ua prta e a facciata de edifici di prva I caric ipst % stat appicat ediate serbati d acqua 30

38 Figura 44 Edifici di prva di BHP e a prva di icedi Fur fatte quattr prve e prie due era irate a testare e prestaii de sistea spriher a bass rischi :ea prva icedi % stat fatt partire e picc uffici e spriher % stat attivat autaticaete Quest uffici aveva u caric di icedi di 5 HgC a teperatura dei gas ha raggiut 60DC pria che spriher avesse ctrat ed estit icedi :ea prva icedi % stat fatt iiiare e area a spai apert a et) strada tra i 4 spriher Quest area aveva u caric di icedi di 535 HgC a teperatura dei gas ha raggiut 8DC pria che gi spriher ctrasser ed estiguesser icedi Queste due prve ha strat che ipiat spriher esistete a bass rischi era adeguat e prestaii strutturai e quee teriche de sai cpst s state verificate ea prva 3 e travi di supprt era pariaete prtette icedi % stat fatt iiiare e area a spai apert ed % stat peress che si sviuppasse c ipiat spriher disattivat a assia teperatura dei gas ha raggiut 54DC icedi % stat spet ua vta che % stat csiderat avere raggiut i picc di teperatura dei gas I sai % stat capace di prtare i caric appicat a assia teperatura registrata sua superficie superire de sai % stata di 7DC a superficie iferire de sai era stata pariaete prtetta da sistea di ctrsffitt$ che sstaiaete % riasta a prpri pst durate icedi :ea prva 4 e travi di acciai s state asciate prtette e icedi % stat fatt partire e picc uffici :state a rttura auae dee fiestre avesse auetat a vetiaie$ icedi si % prpagat a area a spai apert PerciG e fiae s state appiccate e area a spai apert ediate ua fte di 3

39 iesc estera a assia teperatura dei gas registrata % stata di 8DC$ c ua teperatura assia dea trave di acciai di 63DC spra i ctrsffitt sspes icedi % stat spet quad % stat csiderat che a teperatura dei gas avesse raggiut i picc Ache i quest cas e travi di acciai e i sai s stati pariaete scherati da ctrsffitt spstaet cetrae dea trave aveare % stat di 0 e a aggir parte di questa ifessie % stata recuperata quad a struttura si % raffreddata fi a teperatura abiete Tre ce caricate s state pste e cpartiet aticedi per verificare effett dee scherature ae radiaii Ua ca % stata scherata c ua aiera di acciai gavaiat$ ua c ua aiera di acciai auis e ua % stata asciata ce ca di riferiet prtetta a assia teperatura registrata sue ce % stata di 580DC$ 47DC e 064DC rispettivaete CiG suggerisce che a sepice scheratura dae radiaii pug frire ua sufficiete prteie agi eeeti di acciai i cdiii di bass caric di icedi Sua base dee quattr prve di icedi cdtte % stat ccus che ipiat spriher esistete a bass rischi fsse adeguat e che fsse ecessari richiedere prteii da fuc per e travi di acciai per a superficie iferire de sai cpst U evetuae icedi e edifici di Wiia Street prterebbe a eccessiva defraie i sai e travi di acciai$ a cdiie che sia superate e teperature de acciai registrate durate e prve iaaet di teperatura sue travi di acciai % stat ifueat da sistea di ctrsffitt sspes$ che % riast i gra parte itegr durate e prve I pi5 grade edifici per uffici de cetr citt) che % stat ggett de aaisi tecica era di prpriet) dea pi5 grade cpagia di assicuraii de Austraia$ che ha iiiat e fiaiat i prgraa di prve I prgett % stat apprvat dae autrit) cai sea prteii passive da icedi per e travi a c u sistea di ipiat spriher a bass rischi di affidabiit) igirata e ateed i sistea di ctrsffitt sspes che durate i prgraa di prve ha distrat prestaii sddisfaceti 43 Prve di i&ce&di di Ci&s Street Quest ipiat per prve fu cstruit per siuare ua seie di u edifici utipia avete struttura a teai di acciai ubicat i Cis Street a -ebure scp dee prve era di registrare i dati dee teperature i u icedi risutate daa cbustie di arredi i u tipic cpartiet per uffici I cpartiet era di ed % stat riepit c tipici arredi da uffici$ che cstituiva u caric di icedi tra 44 e 49 HgC E stat istaat u ctrsffitt sspes resistete a fuc$ c astre cstituite da gess e rivestiet psterire di fibre di vetr a cpertura de cpartiet era cstituita da ua astra di cacestru caricata Durate a prva s state registrate e teperature ee travi di acciai tra a astra di cacestru e i ctrsffitt sspes S state itre registrate e teperature di tre ce itere Due di queste ce era prtette c ua aia di auii e c ua aiera di acciai$ che aveva fuie di sepice scheratura ae radiaii9 a tera % riasta prtetta Itre tre ce estere caricate s state cstruite a 300 dae fiestre ug i perietr de cpartiet 3

40 I ctrsffitt resistete a fuc ha frit u efficacie barriera a riscadaet$ faced i d che a teperatura dee travi di acciai riaesse bassa Durate a prva a aggir parte de ctrsffitt sspes % riast a prpri pst a teperatura dei gas stt a ctrsffitt sspes % variata tra 83DC e 63DC$ c i vare pi5 bass che si % verificat vici ae fiestre rtte Spra i ctrsffitt a teperatura de aria % risutata tra 344DC e 74DC$ c e teperature pi5 ate che si s verificate dve i ctrsffitt % stat daeggiat a assia teperatura de acciai % stata di 470DC e ce itere caricate di riferiet ha raggiut u picc di teperatura di 740DC e cas di quea prtetta e stt i 403DC ei casi dee ce scherate Sue ce estere prtette % stat registrat u picc di teperatura di 490DC a prva di icedi ha strat che e teperature dee travi e dee ce estere s risutate sufficieteete basse da giustificare ipieg di acciai prtett e$ ce ee prve di Wiia Street$ che a prteie frita da u ctrsffitt sspes resistete a fuc % stata utie 433 C&cusi&i dea ricerca austraia&a e prve cdtte i Austraia e a vautaie de rischi ad esse assciata ha prtat ae ccusii che$ se gi edifici per uffici di grade atea ha u sistea spriher c sufficiete ive di affidabiit)$ ipieg di travi prtette pug ffrire u ive di sicurea pi5 at rispett a edifici siii prgettati secd i requisiti de regaet vigete (Buidig Cde f Austraia) che ipiega sistei di prteie passiva Fi a iii de 999$ sei edifici di quest tip$ c atea tra e 4 piai$ s stati apprvati i Austraia 44 Prve di resiste&5a a fuc i& Gera&ia :e 985 % stata cdtta ua prva di icedi su u edifici distrativ di quattr piai a struttura i acciai cstruit press uiversit) di StuttgartVaihige i Geraia (9) Dp a prva edifici % stat usat ce uffici e abratri edifici % stat cstruit usad vari frati di eeeti cpsti acciai e cacestru Tra questi era cprese ce riepite d acqua$ ce pariaete icassate$ ce riepite di cacestru$ travi cpste e varie tipgie di sai cpsti a pricipae prva di icedi % stata fatta a ter pia$ i u cpartiet che cpriva apprssiativaete u ter de edifici E stat dat fuc ae cataste di ega etre fusti riepiti di acqua cstituiva i caric gravitaiae Durate a prva a teperatura dei gas ha superat i 000DC$ c e travi de sai che ha raggiut teperature fi a 650DC Dp a prva e aaisi sue travi ha strat che i cacestru di prteie dee aie dee seii icassate era satat i acue aree asciad espste e arature Tuttavia e travi si s cprtate estreaete bee durate a prva$ sea sigificative defraii peraeti dp icedi e ce estere e quee itr a uce cetrae ha strat segi di defraie peraete I sai cpst ha registrat ua freccia assia di 60 durate icedi e ha ateut e su cpess i requisit di teuta Dp icedi edifici % stat ristrutturat I avri di ristrutturaie ha cpres a sstituie cpeta dei paei esteri di tapaet daeggiati 33

41 da icedi$ e parti di aiera di acciai daeggiata de sai di cacestru e i cacestru di prteie dee travi I particare % stat verificat che a ristrutturaie dea struttura % stata pssibie da put di vista ecic 45 Sperie&ta5i&e a teperatura abie&te I etd di cac sepificat presetat e Capit 5 % basat su dei terici sviuppati per a prgettaie a teperatura abiete e verificat c prve sperietai Da 96 u gra uer di quest tip di aaisi sperietai % stat cdtt per vautare effett ebraa ee sette di cacestru ( 5$8$$3$4 ) sea vici ritai di pia I tutte e prve s state sservate gradi fratture attravers iter spessre dea setta ea direie dea uce ire ed % stat chiaraete rievat effett ebraa$ ce strat daa Tabea 4 Tabea 4 Cfrt tra i etd di cac sepificat e e precedeti prve a teperatura abiete (6) Riferie&t Test Die&si&i setta () Hayes & Tayr () Tayr aher & Hayes (3) Sawc4u5 & Wi&&ic5i (8) Caric dee i&ee di rttura (6 ; ) Caric di prva (6 ; ) Aue&t sservat &ea prva Aue&t cacat R 094x C R 094x C 60 R3 094x C R 37x C R3 88x C S 89x C S7 89x C S9 89x C 60 3 Type (α E 0) Type (α E 0) Type (α E 45) Wd (5) 060 x (5) 0x C x C x C C (5) BRE (0) 95 x C stra che i cass dea setta && si verifica Ua serie di prve s state receteete cdtte da Baiey e Th (7) su sette di cacestru i picca scaa vicate ritaete$ aveti u rapprt geetric di 0 55 I queste prve$ cdtte a teperatura abiete$ s stati risctrati geeraete due differeti di di rttura i fuie de rapprt di aratura$ de rapprt geetric e dea duttiit) dee arature a rttura dee arature ug a uce ire (Figura 45(a)) % stat i d di rttura prevaete ea aggir parte dee sette debete arate etre e sette frteete arate e quee c arature ad ata duttiit) si s rtte prevaeteete per rttura a cpressie egi agi de sai (Figura 45(b)) Questi dati sperietai ha frit e ifraii ecessarie per estedere i etd ae arature rttrpiche e per icudere a rttura per cpressie e cacestru ce u d di rttura aggiutiv da csiderare 34

42 Figura 45 I due tipici di di rttura per e prve a teperatura abiete dee sette 46 Sperie&ta5i&e a teperature eevate I aggiuta ae sette prve i scaa reae di Cardigt fatte tra i 996 e i 003 (8$9) cdtte su edifici di tt piai a struttura di acciai c sai cpsti$ te atre prve i picca scaa s state eseguite ad eevate teperature da Baiey e Th (7) per ivestigare uterirete su aie ebraae ei sai cpsti I seguit a queste prve i etd di cac rigiae sviuppat da Baiey e -re % stat dificat$ aved ce risutat a fruaie che % presetata e Capit 5 Baiey e Th (7) ha fatt ua serie di 5 prve i picca scaa su astre di cacestru vicate ritaete$ c rapprt geetric di 0 55 Essi ccuser che$ diversaete dae astre prvate a teperatura abiete$ i cui i d di rttura era ifueat daa rttura per cpressie de cacestru$ i tutte e 5 astre prvate i cas di icedi$ i cass % stat gverat daa rttura dee arature ug a uce ire$ ce strat i Figura 46 Figura 46 d di rttura dea setta ee prve ad eevata teperatura 35

43 5 I ETD DI CAC SEPIFICAT Fi dai prii avri di Thase su aaisi dea iea di rttura (0) i ricercatri ha aaiat gi effetti dvuti ae fre ebraai che deteria u icreet dea capacit) prtate dee sette di cacestru rispett ae stie basate s su cprtaet fessiae () Diverse ricerche teriche e sperietai ha idagat sugi effetti dee fre di pia a teperatura abiete$ arrivad a ua bua cpresie terica de cprtaet A seguit dea ricerca sperietae di Cardigt questa teria % stata estesa agi sceari di icedi di prgett$ ce di seguit specificat I avr sperietae di Cardigt e e ccusii ricavate dagi icedi i edifici reai ha strat che ci s sigificative riserve di resistea egi edifici cpsti acciaicacestru$ ssia che e prestaii dea struttura i cas di icedi s superiri a quat previst sua base dee prve di resistea a fuc stadard cdtte su sigi eeeti strutturai Cardigt ha strat che % pssibie asciare prtette acue travi cpste di acciai che ssteg u sai di cacestru arat9 da qui i avr % stat idiriat vers studi di dei di cac capaci di perettere agi igegeri strutturisti di prgettare a resistea a fuc di ua setta ssteuta da travi di acciai prtette A seguit dea ricerca sperietae di Cardigt ($3) i ricercatri de Buidig Research Estabishet (BRE)$ graie ai fiaiaeti de Stee Cstructi Istitute$ ha sviuppat u de di cac sepificat per sai cpsti acciaicacestru I de de BRE % stat vaidat c i risutati dea prve i grade scaa di Cardigt e dei precedeti avri sperietai cdtti a teperatura abiete Quest etd % presetat e discuss i dettagi e paragraf 5 I etd di cac sepificat differisce daa prcedura di cac prevista dai cdici di prgettaie (3$33) $ pich7 ess csidera i cprtaet gbae di u grupp di eeeti strutturai$ piuttst che que dei sigi eeeti Per deteriare a capacit) prtate i cas di icedi sarebbe tecicaete pssibie ipiegare u etd di cac ieare agi eeeti fiiti$ a$ i geerae$ questa prcedura di cac risuta ersa e richiede esperiea cue I etd presetat i quest dcuet richiede ua cscea di base de igegeria dea sicurea i cas di icedi e risuta di sepice appicaie per gi igegeri strutturisti 5 I&trdu5i&e aa teria dee i&ee di rttura e a a5i&e ebra&ae a teria dea iea di rttura$ aaiata per pri da Thass$ % ua teria de caric iite uti dea struttura basata su u defiit eccais di cass e sue prpriet) pastiche dee sette di cacestru debete arate I eccais di cass % defiit da schea dee iee di rttura$ ug e quai e arature si serva e si aifesta fessuraii ea setta area deiitata dae iee di rttura viee csiderata rigida$ i presea dee rtaii che si verifica i crrispdea dee iee di rttura stesse 36

44 Perch7 a teria dee iee di rttura sia vaida deve essere ipedita a rttura dea setta per tagi$ a rttura i crrispdea dei vici e a rttura per cpressie a rispsta etcurvatura dea setta deve essere sufficieteete duttie i d tae da perettere a fraie de eccais scheatiat9 ea pratica quest cstituisce u prbea pich7 i sai s di sit pc arati e cig prta a servaet duttie dee arature pria di arrivare a rtture pi5 fragii$ ce a rttura per cpressie de cacestru Per sette quadrate rettagari sepiceete appggiate ug i ati iberi schea dee iee di rttura previst % strat i Figura 5 Ess % schea dee iee di rttura iptiat egi schei di cac che s di seguit sviuppati I reat) i u edifici a struttura di acciai i sai % sitaete ssteut dae travi$ che frisc ua rigidea fiita i crrispdea dea psiie dee ce Quest aspett % trattat e Capit 6 Linee di rottura Semplice appoggio su 4 lati Figura 5 U tipic schea di iee di rttura per u sai rettagare sepiceete appggiat sui quattr ati Per u dat schea dee ie di rttura pug essere ricavata ua suie iite Essa % basata sua teria de eergia$ secd cui i avr ester de caric appicat per u spstaet uitari dee parti rigide % uguae a avr iter crrispdete aa rtaie ug e iee di rttura I caric crrispdete ad gi eccais di cass iptiat sar) aggire uguae de caric di rttura reae dea struttura$ fred cs6 u iite superire dea suie Tuttavia$ a causa de aie ebraae ea setta e de icrudiet dee arature dp servaet$ questa terica suie iite derivata da aaisi dee iee di rttura tede ad essere sigificativaete iferire rispett a reae caric di rttura dea setta sservat durate gi esperieti aie ebraae ee sette deteria fre cpaari gverate dae cdiii a ctr preseti e pia dea setta Di seguit s csiderati due casi estrei$ i cas di vic ttae e que di essu vic 5 Setta cpetae&te vi&cata &e pia& :e cas di setta cpetaete vicata e pia ug i su ctr$ e iiai picce ifessii dvute a et fettete dea setta da ug ad u aie ebraae di cpressie (4$5) Quest eccais % iustrat i Figura 5 per u eeet prtate direiae Ce strat i Figura 53$ si sviuppa u aie di cpressie ug i percrs che va daa superficie 37

45 iferire ug i ctr aa superficie superire i eeria$ ssia u aie di cpressie ad arc ea setta che d) ug ad u icreet dea resistea Questa aie ad arc diveta istabie quad apiea de ifessie verticae supera u vare pari a icirca aa et) de spessre dea setta$ prtad ad ua rapida diiuie dea resistea a setta pug quidi defrarsi sviuppad aii ebraai di traie per gradi spstaeti Load Induced compressive force Strains through the section Figura 5 Aie ebraae di cpressie i ua setta vicata ParH (4) ha iustrat effett de aie ebraae di cpressie i ua setta vicata c ua figura siie aa Figura 53 I picc iiiae de caric presete i questa figura per spstaeti iferiri a spessre dea setta % dvut a aie ebraae di cpressie Quad si verifica a rttura per cpressie de cacestru si sserva u iprvvisa riduie dea capacit) prtate$ accpagata da u auet di spstaet a capacit) prtate pi aueta c u icreet dee ifessii fi a che si verifica a rttura de aratura Azione membranale di compresssione B Instabilità Azione membranale di trazione D C A Spostamento / Altezza efficace Figura 53 Aie ebraae i ua setta vicata e pia ug tutt i ctr (5) 5 Setta se&5a vi&ci &e pia& Se i ctr dea setta % vicat$ i su cprtaet % differete aie ebraae di cpressie pug sviupparsi e i cprtaet dp servaet % caratteriat da aii ebraai di traie Per u eeet direiae i gradi spstaeti verticai deteria u accrciaet de eeet ae estreit) Se quest accrciaet ae estreit) viee ipedit ara si sviuppa e fre di traie :e cas di u eeet direiae$ 38

46 queste fre di vic dvrebber essere sviuppate esteraete ai supprti :e cas di ua setta bidireiae$ ce ad esepi ua setta c sepici appggi su tutti e quattr e estreit)$ i vici esteri ritai s ecessari pich7 a setta pug sviuppare u sistea iter di fre e pia che ha stess effett Le estremità si muovono verso l interno in grandi spostamenti Figura 54 Eeet strutturae direiae Csideria i cas dea setta bidireiae strata i Figura 55 Questa setta ha supprti verticai ug i prpri perietr$ a vici ritai di pia a striscia a cetr dea setta deiata XX teder) ad avere u cprtaet c accrciaet ae estreit) siie a eeet direiae strat i Figura 54 Ivece a striscia deiata YY ug u at vicat verticaete subisce stess spstaet verticae e percig ha sigificativi accrciaeti ae estreit) e fre e pia percig si aifestera a iterfaccia tra e strisce di setta a scp di ateere equiibri$ iduced cs6 tesii di traie ee strisce ce XX e tesii di cpressie ee strisce ce YY Quad quest cprtaet si verifica i due direii i risutat % u area di tesii di traie e cetr dea setta$ ssia ea a idicata da area breggiata i Figura 55$ e u ae di cpressii itr a perietr 39

47 Y Linee di rottura Regione delle forze di trazione Y X X Compressione attraverso la linea di rottura Trazione attraverso la linea di rottura Figura 55 Sviupp dee fre ebraai di pia 53 Effett de te&si&i ebra&ai sue i&ee di rttura sviupp di fre di pia di traie e cpressie ifuea i eti sviuppati ea setta ug e iee di rttura$ c riduie dea resistea a fessie ea a tesa e auet dea resistea a fessie dee iee di rttura ea a cpressa,tre a questa ifuea sua resistea a fessie c % ache icreet di capacit) prtate dvuta a aie ebraae di traie A seguit de avr di Thass su aaisi dee iee di rttura$ acue prve che ha previst a distruie di u iter edifici s state descritte da,chest () Queste prve ha strat che i carichi spprtati dai sai s stati csiderevete pi5 gradi di quei previsti daa teria dee iee di rttura Quest ha geerat u csidereve iteresse ea ricerca sugi effetti ebraai e egi ai segueti u gra uer di ricercatri ha studiat questi effetti$ sia sperietaete che aaiticaete I risutati dee prve sue sette vicate stra che schea dee iee di rttura cabia ea fase dei gradi spstaeti E itre stat strat che stat uti di cass crrispde a sviupp di gradi fessuraii ug a uce ire dea setta e aa rttura dee arature$ ce riprtat da Wd (5) -etdi di aaisi che teg ct dee aii ebraai s stati sviuppati per sette vicate da Wd (5) $ =ep (7) $ Tayr (6) $ SawcuH (8) $ Hayes (9) e Baiey e -re ($3) Wd ha sviuppat ua suie per e sette circari c ctri sepiceete appggiati sggette a caric uifreete distribuit Ua suie siie % stata sviuppata per e sette quadrate da =ep I etd di =ep prevede ua suie rigrsa rigidpastica$ i cui a capacit) prtate % deteriata da csideraii di equiibri dee regii rigide dea setta Quest 40

48 fa si che a gradea dee fre ebraai e i eti ee iee di rttura sia deteriati i fuie de ifessie dea setta a teria di =ep distra che a capacit) prtate dea setta % fuie dee ifessii dea setta stessa Egi ha tat che i pratica i caric di cass viee raggiut quad si verifica a rttura dee arature quad i atre aree si rpe i cacestru$ ache se i su de teta di defiire quest put iite ea rispsta a ifessie dvuta ai carichi :e apprcci sviuppat da SawcuH % presete a fraie dee fratture ug a uce ire SawcuH idetifica che gi eeeti triagari rigidi dea setta s sggetti a eti e pia dvuti aa variaie dee fre ebraai ug e iee di frattura Stiad a resistea a fessie dee regii rigide$ SawcuH iptia a fraie di ceriere ug a iea cetrae dea setta e a frattura ug a uce ire Questa frattura % prevista dai etdi sviuppati da Tayr ad =ep I etd di SawcuH$ basat su eergia$ csidera a fraie di due pssibii fratture$ ce strat i Figura 56 a ccusie % che i eccais di cass % causat daa fraie di fratture ug a uce ire i crrispdea de iterseie dee iee di rttura$ ce strat i Figura 56(a) (a) Frattura fratasi a i&terse4i&e dee i&ee di rttura (b) Frattura fratasi a ce&tr dea setta Figura 56 di di rttura idividuate da Sawcu0 Hayes ha tat che aaisi di SawcuH ipica che sia preseti aii a ctr$ etre i reat) queste fre pss esistere ae estreit) vicate sepiceete appggiate Hayes ha sservat ache che c % apparete icreet ea capacit) prtate quad viee csiderat equiibri a et dee e rigide Egi ha ctiuat a sviuppare ua suie per i cas dee sette rettagari rttrpicaete arate$ su quae ha sviuppat e sue sservaii a etd di SawcuH$ trvad bua rispdea c a suie di =ep per e sette quadrate :e su etd$ Hayes ha assut itre che e fratture ug a uce ire si verifica i crrispdea de iterseie dee iee di rttura Cfrtad i su etd c que di SawcuH$ Hayes ha ccus che e differee s sigificative Csa iprtate % che Hayes ha tat ache che icreet dvut a effett ebraae decresce c icreet de rapprt geetric dea setta c icreet de rttrpia dee arature iptesi di SawcuH$ adttate ache da Hayes$ che i eccais di rttura icudesse due fratture ug a uce ire dea setta i crrispdea de iterseie tra e iee di rttura % ctraddett da gra parte dei risutati sperietai$ icusa ua prva cdtta da Buidig Research Estabishet e 000 (0) PerciG Baiey e -re ($3) ha dificat i etd sviuppat c apprcci di Hayes e ha basat i r etd de equiibri sua fraie di ua siga frattura e cetr dea setta$ i eccais di rttura 4

49 cueete sservat ee prve cdtte a teperatura abiete e a teperature eevate$ Figura 57(b) a derivaie usata da Baiey e -re % descritta a paragraf 5 Iiiaete questa % stata sviuppata per arature istrpiche$ pi % stata aggirata per icudere gi effetti dee arature rttrpiche e de effett catearia dee travi di acciai () 5 Cac dea resiste&5a di sai cpsti appica&d i etd di cac sepificat Quest paragraf preseta u etd di cac sepificat ipiegabie per cacare a resistea di astre rettagari di sai cpst acciai cacestru I etd % stat sviuppat i diversi ai :ea versie iiiae ($3) i etd prevedeva i cas di arature istrpiche e csiderava s u eccais di rttura$ dvut aa rttura dea rete di aratura ea direie dea uce ire dea setta$ ce strat i Figura 57(a) Gi sviuppi successivi ($5) ha icus u cap di appicaie pi5 geerae che perette us di arature rttrpiche e che csidera ache a rttura a cpressie de cacestru egi agi dea setta (vedi Figura 57(b)) 5 Cac dea resiste&5a a capacit) prtate di ua setta sepiceete appggiata rdita i due direii sea vici ritai e pia ae estreit) % aggire di quat si caca ipiegad a rae teria dee ie di rttura icreet di resistea % dvut ae aii ebraai di traie che si sviuppa ea setta i cas di gradi spstaeti e a icreet de et di rttura ee regii periferiche dea setta$ dve si aifesta tesii di cpressie i crrispdea dee iee di rttura (vedi Figura 58) icreet di resistea$ deteriat ce suie iite iferire per schea dee iee di rttura$ % basat su iptesi che i cdiii utie schea dee iee di rttura sia que strat i Figura 57(a) e che i cass si verifica a causa dea rttura dea rete di aratura ug a uce ire a cetr dea setta U secd eccais di rttura pug$ i acui casi$ verificarsi a causa dea rttura de cacestru egi agi dea setta i cui si verifica gradi fre di pia di cpressie$ ce strat i Figura 57(b) Quest eccais di cass % discuss a paragraf 53 4

50 Frattura a piena altezza Rottura per compressione del cls Rottura delle armature lungo la luce maggiore Schema linee di rottura Il bordo della soletta si muove verso il centro e scarica le tensioni nell armatura lungo la luce piccola (a) rttura per traie dea rete di aratura Rottura del cls a causa dei vincoli nel piano Schema delle linee di rottura Il bordo della soletta si muove verso il centro e scarica le tensioni dell armatura lungo la luce minore (b) rttura a cpressie de cacestru Figura 57 Iptesi di eccais di cass per i sai cpst I pri eccais di cass si verifica e cas i cui a resistea a cpressie de cacestru sia superire rispett aa resistea utia a traie dea rete di aratura e crrispde aa rttura dea rete I secd eccais di cass si verifica e cas i cui a resistea utia dea rete di aratura sia superire aa resistea a cpressie de cacestru e crrispde aa rttura per cpressie de cacestru egi agi dea setta 43

51 Compressione L nl Elemento Elemento l Trazione Figura 58 Setta rettagare sepiceete appggiata su quattr ati che stra e fre di pia ug e iee di rttura dvute a aie ebraae di traie a Figura 58 stra ua setta rettagare sepiceete appggiata su prpri perietr e schea critic dee iee di rttura previst i cas di caric uifreete distribuit iterseie dee iee di rttura % defiita da paraetr ncacat usad a teria geerae dee iee di rttura e dat da8 n = ( 3µ a² + ), µ a² () dve a % i rapprt geetric dea setta ( C) µ % i rapprt dea capacit) prtate fessiae dea setta ee direii rtgai (deve essere sepre iferire uguae a 0) a uce ire deve essere defiita c riferiet aa uce crrispdete aa capacit) prtate a fessie iferire$ i d da dare ug a u cefficiete di rttrpia (µ) sepre ire uguae a u PerciG i u vaid schea dee iee di rttura % iitat a u vare assi di 05 a resistea de eccais che si verifica a causa dea fraie di queste iee di rttura % dat daa seguete equaie8 P W i cui8 4µM l 3+ ( a' ) a ' a W µ a Hayes (9) ha sservat che assued u cprtaet rigidpastic s peresse s trasaii e rtaii rigide e uteriri iptesi che gi assi eutri ug e iee di rttura sia rettiiei e che stress bch de cacestru sia rettagare prta ad assuere che e variaii dee fre ebraai ug e iee di rttura sia ieari$ ce strat i Figura 59 Queste iptesi e a 44

52 distribuie di fre ebraai che e deriva s state adttate ache da Baiey ($6) L k b K T o D S T C CL E Elemento F nl C S φ T A b K T o T b K To Resistenza lungo la luce maggiore = T 0 Momento = M 0 Elemento l Resistenza lungo la luce minore = kt 0 Momento = μm 0 Figura 59 Distribuii dee tesii di pia per gi eeeti e 5 Sviupp di u& espressi&e per i paraetr 6 Csiderad equiibri dee fre di pia T$ T e C che agisc su eeet si ttiee a seguete reaie8 S sinφ = ( C T ) cosφ e8 S cosφ = ( C T percig8 T )sinφ T sinφ = ( C T ) () dve8 φ % ag che defiisce schea dee ie di rttura 45

53 kbkt o C D (k/[l+k]) ([nl] + l /4) l/(l+k) ([nl] + l /4) l/ C nl T bkt o Figura 50 Distribuie dee tesii di pia ug a iea di rttura CD a Figura 50 stra a geetria dea distribuie dee tesii ug a iea di rttura CD Csiderad a Figura 59 e a Figura 508 T = bt0 ( ) bkt0 l T = ( nl) + + k 4 kbkt k C = ( nl) + + k 0 l 4 sinφ = nl ( nl) l + 4 dve8 b s paraetri che defiisc a gradea dea fra ebraae$ T 0 % a resistea dea rete di aratura di acciai per uit) di arghea$ n % i paraetr che defiisce schea dee ie di rttura Sstitued i vari suddetti equaie () diveta8 bkt ( L nl) kbkt = k + k ( nl) l bkt k 0 nl 0 l ( nl) l ( nl) + 4 Questa espressie pug quidi essere rista per tteere u espressie de paraetr 8 ( n) 4na k = + () 4n a

54 53 Sviupp di u& espressi&e per i paraetr b Csiderad a rttura dee arature ug a uce ire dea setta$ pug essere sviuppata u espressie per i paraetr b a iea EF strata i Figura 5 rappreseta a psiie dea rttura dea rete$ che d) ug ad ua rttura ug tutt spessre dea setta Ua suie iite superire dea resistea a et e pia ug a iea EF pug essere tteuta assued che tutte e arature dea seie sia aa tesie utia (fu) e che i baricetr dee tesii di cpressie si trvi ea psiie E dea Figura 5 Si assue che8 f =. u f y Dve8 f y % a tesie di servaet Csiderad i et i E ea Figura 58 L / nl E φ C.T o / F φ S (L/)sin φ T (L/ - nl) / cos φ T / (L/)cos φ (L/)cos φ - (L/ - nl)/cos φ Figura 5 Distribuie dee tesii di pia ug a iea di rttura EF L T cosφ L nl cosφ L l k + C sinφ 3 k + tan ( nl) φ 3 + k l + 4 L T L.T ol + S cosφ nl = 8 ( nl) l + 4 (3) 47

55 48 dve8 ( ) ( ) 4 4 bt C bt T bt T + + = + + = = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) tan 4 sin 4 cos 4 4 l nl l nl nl l nl l l nl k nl l bkt S o = + = + = + = φ φ φ Sstitued queste espressii e equaie (3) si ttiee8 ( ) ( ) ( ) ( ) bt ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) l T nl L l nl L bkt L l nl l l nl l k nl l bkt l nl k k L l nl nl l nl k k kbkt o o o o = sepificad8

56 49 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) K l nl L nl L b k n bl l nl k k nl k k b l nl k l nl nl nl L n l k b = (4) equaie (4) pug essere scritta ce$ K l Db Cb Bb Ab 8. = + + Da cui8 ( ) D C B A K l b + + = 8. (5) dve8 ( ) ( ) ( ) = l nl k l nl nl nl L n l k A $ ( ) = 4 ) 3( l nl k k nl k k B $ ( ) 6 = k n l C $ = 4 nl L nl L D I paraetri e b che defiisc e fre di pia$ pss essere cacati usad e equaii () e (5) rispettivaete 54 e fr5e ebra&ai a capacit) prtate degi eeeti e dea setta pug essere deteriata separataete csiderad i ctribut dee fre ebraai aa resistea e icreet dea resistea a fessie ug e iee di rttura ce strat i precedea Questi effetti s espressi i terii di u fattre di apificaie$ che viee appicat aa resistea iite iferire dee iee di rttura Iiiaete gi effetti de tagi e pia S (Figura 59) di gi tagi verticae ug e iee di rttura s stati igrati$ dad ug a due carichi differeti cacati per gi eeeti e rispettivaete Veiva quidi cacat u vare edi csiderad i ctribut dee fre di tagi

57 Ctribut dee fre ebraai aa capacit prtate a fessie a) Eeet C riferiet aa Figura 5$ i et dvut ae fre ebraai i crrispdea de supprt % dat da8 Figura 5 Cac de et dvut ae fre ebraai = bt 0 ( ) w + bt w 3( + ) bt 0 3 w 3( + ) dve8 M m % i et su supprt dvut ae fre ebraai per eeet espressie si reduce a8 M m n(3k + ) nk KT 0Lbw ( n) + 3( + k) = 3 a fruaie precedete defiisce i ctribut aa capacit) prtate derivate dae fre ebraai Ess deve essere aggiut a ctribut dvut a icreet di capacit) prtate di tip fessiae ee aree i cui a setta sviuppa fre di cpressie Per sepicit)$ i ctribut dee fre ebraai e icreet di aie fettete % crreat a caric rae i crrispdea dee iee di rttura Quest perette di cacare u fattre di icreet sia per e aii ebraai che per icreet dei eti fetteti Questi fattri di icreet pss ifie essere sati per frire i igiraet cpessiv dea setta dvut a aie ebraae Divided per µ M o L$ i et resistete dea setta$ quad ci s fre assiai$ perette di espriere effett dee aii ebraai di traie ce u icreet dea resistea dee iee di rttura (Figura 53) 50

58 Load Load capacity based on membrane forces Enhancement factor due to membrane forces (e m ) for a given displacement (w ) Load capacity based on yield line theory w Displacement ( w) Figura 53 Fattre di icreet dvut ae fre ebraai I vare di µ M o % tteut csiderad schea di Figura 54 C h (g h) 0 d z h KT 0 C h (g h) 0 d z h T 0 Figura 54 Cac de et resistete I eti fetteti per uit) di arghea dea setta i gi direie rtgae µ0 e M o s dati da8 µ M M 0 0 = KT d = T d ( g ) 3 0 ( g ) 3 0 5

59 dve8 ( 0 ),( g 0 ) g s paraetri che defiisc stress bch dvut aa d $ d fessie i due direii rtgai (vedi Figura 54) s gi spessri efficaci dee arature i gi direie I fattre di icreet$ e m$ % dat da8 e M 4b = L 3 + w d ( n) n + ( 3k + ) nk m m = µ M 0 ( g0 ) 3( + k) 3 (6) b) Eeet I et dvut ae fre ebraai rispett a appggi % dat da8 M m + 3k k KT 0lbw 6 = 3 ( ) + k dve8 % i et dvut ae fre ebraai rispett a appggi per eeet effett de aie ebraae di traie pug essere espress ce u icreet dea resistea dee iee di rttura divided i et rispett a supprt dvut ae aii ebraai per a resistea a fessie ea direie gitudiae quad ci s fre assiai$ l Quest risuta8 3 M + m 4bK w 3k k e = = m (7) M l ( g ) ( ) 0 d 6 + k effett dee fre ebraai sua resistea a fessie ug e iee di rttura % vautat csiderad i criteri di rttura quad % presete ache u caric assiae$ ce idicat da Wd X6Y :e cas dea uce ire$ i et fettete i presea di ua fra assiae % dat da8 M 0 M N µ M 0 = + α N KT 0 β N KT 0 (8a) dve8 α = 3 + ( g 0 ) ( g 0 ) e8 β = 3 + ( g 0 ) ( g 0 ) I aiera aaga per a uce aggire$ M N µ M 0 = + α N T 0 β N T 0 (8b) 5

60 dve8 α = 3 + ( g 0 ) ( g 0 ) e8 β = 3 + ( g 0 ) ( g 0 ) Effett dee fre ebraai sua resistea a fessie a) Eeet effett dee fre ebraai sua resistea a fessie % csiderat separataete per gua dee iea di rttura Per a iea di rttura BC$ a percig8 M M N 0 BC = α b β b Per a iea di rttura AB (Figura 55)$ fra ebraae % cstate e uguae a b T 0 e C kbkt o A bkt o (l+k) B φ x bkt o T Figura 55 Fre appicate a eeet / iea di rttura CD a fra ebraae attravers a iea di rttura$ ad ua distaa di xda B % data da8 x x = bt0 = bt0 x + x ( + ) ( + ) bt 0 Sstitued e equaie (8a) si ttiee$ per e ie di rttura AB e CD8 ( k + ) x( k + ) nl nl M x β dx dx = + α b b M nl nl

61 54 Quest d) ug a8 ( ) ( ) + + = nl k k b k b nl dx M M β α icreet di resistea a fessie dvut ae fre ebraai su eeet % dat da8 ( ) ( ) ( )( ) 0 3 b b n k k b k b n L M M e b β α β α µ = = (9) b) Eeet C riferiet aa Figura 56 per eeet $ a fra a ua distaa y da B pug essere espressa ce8 ( ) 0 0 bkt k l y bkt N y + + = C kbkt o o bkt (l+k) bkt o y l φ B A Figura 56 Fre appicate a eeet Riadattad8 ( ) + = 0 y bt y a sstituie e Equaie (8b) d)8 ( ) ( ) = dy l k y K b l k y bk dy M M β α

62 che diveta8 M α b βb dx = l + ( k ) ( k k + ) M Questa espressie frisce i fattre di icreet dvut a effett dee fre ebraai sua resistea a fessie$ secd a seguete fruaie8 M abk β b K = = + ( k ) ( k k + ) M l 3 e b 0 (0) e equaii (6)$ (7)$ (9) e (0) frisc i ctribut aa capacit) prtate dvut ae fre ebraai e effett dee fre ebraai sua resistea a fessie dea setta Di cseguea$ i fattre di icreet cbiat si ttiee per gi eeet ce segue8 e = e + e b e = e + e b Ce dett i precedea$ i vari di e cacati sua base de equiibri per gi eeeti e sara gi stessi Hayes suggerisce che questa differea pug essere giustificata per effett de tagi$ verticae e pia$ e che icreet gbae % dat da8 e = e 53 e e + µ a Rttura a cpressi&e de cacestru55 I fattre di icreet ricavat e paragraf 5 % tteut csiderad a rttura per traie dea rete di aratura Tuttavia$ deve essere csiderat ce pssibie d di cass ache a rttura de cacestru i prssiit) degi agi dea setta$ che i acui casi precede a rttura dea rete Quest % stat tteut iitad i vare de paraetr b che rappreseta a gradea dee tesii di pia I accrd aa Figura 59$ a assia fra di cpressie di pia agi agi dea setta % data da bt0 Deve essere csiderata ache a fra di cpressie dvuta a et Iptiad che i assi spessre de stress bch sia iitat a 045d e adttad u cpriferr edi dee arature i etrabe e direii rtgai$ si ttiee che8 kbkt 0 KT0 + T + 0 = 0.85 f ck d + d 0.45 Dve f ck % a resistea ciidrica de cacestru Risved si ttiee8 55

63 d + d K + b = 0.85 f ck 0.45 T0 () kkto a cstate b % quidi presa pari a vare ii dat dae equaii (5) e () 56

64 6 SVIUPP DEA GUIDA AA PRGETTAI E e prve eseguite a teperature abiete$ riepigate e paragraf 45$ ha strat che a capacit) prtate dee sette di cacestru aueta graie a ctribut dee fre ebraai$ a patt che sia ateut i supprt verticae ug i perietr dea astra e sette piae che ha supprti verticai s i crrispdea dei r agi sviuppa sigificative fre ebraai di traie e percig a r capacit) prtate aueta di pc Quidi per i bu cprtaet i cas di icedi di u sai cpst prtat da ua grigia di travi di acciai % iprtate suddividere a sua area ttae i aree rettagari$ a cui si fa riferiet ce e di prgett de sai$ i cui s ateuti i supprti verticai ug i perietr di gi area Bisga assicurare che queste iee di appggi verticae sia dispste i d tae che e travi perietrai si icrci ea psiie dee ce e sia prtette da fuc A teperatura abiete$ ug i ctr di gi a di prgett de sai i sai % ctiu Ivece$ i cdiii di icedi$ % prbabie che si fri rtture i crrispdea dee travi perietrai$ a causa dee gradi curvature teriche che si verifica sue astre CiG pug prtare aa rttura dee arature$ dvuta aa curvatura aa cbiaie dee tesii fessiai e ebraai a rttura dee arature i queste regii secitate da et egativ si verifica pria dea rttura dee arature ea a cetrae di prgett de sai PerciG e e di prgett de sai s csiderate sea vici rtaiai e trasversai ug i perietr dea astra 6 e iptesi di prgett I u sai cpst schea dee iee di rttura dipede da cprtaet dee travi cpste prtette$ che perd resistea i aiera ctiua etre a teperatura cresce Diversaete da quat avviee a teperatura abiete$ i eccais di resistea ai carichi de sai cabia c icreet dea teperatura Iiiaete i sai cpst fuia ce u eeet direiae prtat dae travi secdarie Quad queste perd resistea a causa de auet di teperatura$ i cprtaet de sai tede a cprtaet di u eeet bidireiae sepiceete appggiat e si ha a fraie de schea dee iee di rttura strat i Figura 6 Iptiad che questa cdiie utia di cass si verifichi quad a resistea dea trave % picca rispett a quea dea setta$ pug essere tteuta ua stia cservativa dea capacit) prtate i d reativaete sepice a capacit) prtate de sai viee cacata e iptesi che e travi cpste ctribuisca aa resistea ed % basata su schea di iee di rttura cpatibii c e cdiii a ctr$ iptesi che frisce a ire capacit) prtate Questa resistea % quidi icreetata teed ct degi effetti ebraai di traie crrispdeti a ifessie stiata de sai e dei di di rttura descritti a Capit 5 a resistea a fessie dee travi cpste % aggiuta a questa icreetata resistea de sai per tteere a capacit) prtate ttae de sistea 57

65 Linee di rottura Semplice appoggio su 4 lati Figura 6 Schea tipic dee iee di rttura di ua setta rettagare sepiceete appggiata ug i quattr ati 6 I criteri di cass :ee prve cdtte a teperatura abiete e a teperatura eevata s stati sservati due di di rttura$ dipedeti da rapprt di aratura$ da rapprt geetric dea setta e daa duttiit) dee arature a rttura dee arature ug a uce ire deteria i d di rttura ea aggir parte dee sette debete arate$ etre ee sette frteete arate e ee sette c aratura t duttie pug verificarsi a rttura de cacestru agi agi dea setta Etrabi i di di rttura s csiderati da etd di cac sepificat$ ce descritt e paragraf 5 a aggir parte dee prve cdtte a teperatura eevata su sette di cacestru sepiceete appggiate si s ccuse c a frattura su tutt spessre dea setta ug a uce ire (l)$ ce strat i Figura 6 I etd di cac presetat e paragraf 5 csete di deteriare a capacit) prtate per ua data freccia :e paragraf 6 % descritt sviupp di ua frua per vautare a freccia dea setta subit pria dea sua rttura$ dat ecessari per cacare effett dee aii ebraai Rottura a tutta altezza Rottura per compressione del cls Rottura delle armature lungo la luce maggiore Schema delle linee di rottura Il bordo si muove verso il centro della soletta e scarica le tensioni dell armatura nella luce minore Figura 6 Frattura per traie dea setta dvuta aa rttura dee arature 58

66 6 Freccia dea setta Pich7 i etd di cac sepificat % basat sua teria dea pasticit)$ e ifessii dea setta pss essere cacate usad quest etd Tuttavia$ per cacare e fre ebraai$ deve essere stiat u vare dea freccia dea setta subit pria dea rttura Questa stia tiee ct dea defraie terica dvuta a gradiete di teperatura sua setta e dea defraie eccaica dee arature 6 Effetti terici Sua base dee aaisi cdtte$ quad a freccia dea setta % aggire di circa 05 vte i su spessre e cicia a ascere e fre di traie e cetr dea setta$ gi vic di pia a espasie terica fa icreetare spstaet verticae (i che vu dire che a setta % ea fase pstistabiit)) e quidi e aii ebraai di traie Cservativaete$ e per perettere che quest apprcci sia utiiat ache per i sai di brd$ quest beefic effett viee trascurat e a setta viee csiderata vicata I sai cpst i cdiii di icedi % iteressat da curvature di tip teric che$ per ua setta vicata$ fa auetare spstaet verticae sea idurre secitaii eccaiche ea rete di aratura Se a distribuie di teperatura ea setta viee assuta ieare$ spstaet causat da ifessie terica % cacat ce8 d w ( T T ) = α dx h dve8 w W spstaet verticae α W cefficiete di espasie terica T W teperatura iferire T W teperatura superire h W spessre dea setta spstaet verticae dea setta dvut aa curvatura terica pug essere tteut itegrad equaie spra riprtata Si ttiee8 w θ ( T T ) l = α 8h dve8 l % a ughea dea uce ire dea setta Questa fruaie % basata su ua teperatura dei gas cstate i tutt i cpartiet Per teere ct dee reai cdiii di icedi$ i cui u riscadaet uifre % e prbabie$ si appica u fattre di riduie pari a 0 a espressie de spstaet spra riprtata C questa espressie si deteria i vare di prgett de spstaet verticae dvut aa curvatura terica Ess % dat da8 59

67 w θ ( T T ) l = α 6h 6 Defraii eccaiche ee arature Assued che a fra ifessa de sai dvuta a caric trasversae sia parabica$ a ughea dea setta ifessa % data daa seguete fruaie$ i cui a uce aggire % ()8 L c dve8 4 = 8w 3w L L 5L 4 L c % a ughea dea curva$ L % a ughea dea uce aggire dea setta per spstaet u$ w Per curve piae$ % spstaet verticae dea curva 8w L + 3L L c = Quidi$ a defraie ea rete pug essere cacata da8 ε = 8w 3L Questa equaie csidera che a defraie abbia stess vare ug a ughea dea setta :ea reat) a setta iiia a esiarsi$ c defraii che s ccetrate dve si s verificate e fratture e arature i crrispdea di ua frattura s sggette itre a u sigificativ icreet di defraie$ che pug dar ug aa rttura dee arature PerciG$ per teere ct de irrigidiet i traie$ a cpete de spstaet dvut ae defraii ee arature w ε % vautata c u vare cservativ dea defraie edia$ cacata per ua tesie uguae aa et) dea tesie di servaet a teperatura abiete spstaet ara % dat da8 w ε = 0.5 fsy 3L E s 8 () dve8 Es % i du eastic a teperature abiete dee arature fsy % a tesie di servaet a teperature abiete dee arature Gi spstaeti dvuti ae defraii ee arature cacati usad equaie () s stati cfrtati c a assia ifessie isurata ee prve a teperatura abiete I tutti i casi csiderati$ spstaet previst da equaie () risuta pi5 picc de assi spstaet registrat ee prve$ ce strat i Tabea 6 60

68 Tabea 6 Cfrt tra e ifessii frite da equaie () e a assia ifessie isurata ee prve cdtte a teperatura abiete Test Die&si&i de sai () Spessre efficace () Diaetr dee arature () Pass dee arature () Te&si&e di s&ervae&t de acciai ( ; ) Freccia ax test () Freccia aissibie Eq () () BRE 956x Sawc4u5 & Wi&&ic5i Hayes & Tayr Tayr aher & Hayes Brthie & Hey 6x C 5 0x C 3 094x x37 094x8 9 89x8 9 89x8 9 89x x x038 Ca prva F teri&ata pria dea rttura dee arature Dati && riprtati < C < C < C < < Cac dea freccia dea setta per i cac dee fre ebraai aie ebraae di traie dea setta % quidi cacata sua base degi spstaeti dea setta stiati cbiad e cpeti dvute aa curvatura terica e ae defraii dee arature$ secd a frua8 w m = α ( T T ) 6h 0.5 f Es l sy L () Questa equaie frisce ua stia cservativa dea capacit) prtate$ pich78 gi spstaeti verticai stiati dvuti aa curvatura terica s divisi per due9 a curvatura terica % cacata sua base dea uce ire de sai9 veg igrati atri spstaeti verticai aggiutivi idtti da espasie terica ipedita quad a setta % i u stat successiv a istabiit)9 gi ctribut dvut aa aiera di acciai % trascurat9 icreet di duttiit) dea rete di aratura dvut a auet dea teperatura % trascurat 6 Caibra5i&e per e55 dee prve di Cardi&gt& Baiey & -re () distrar che i etd di cac riprtat a paragraf 5 frisce ua previsie ragieve dea capacit) prtate de sai se cfrtat c i risutati dee prve di icedi di Cardigt :e abit di quest prgett % 6

69 stata cdtta u uterire prva di resistea a fuc i fr descritta e Capit 7 a precedete espressie de ifessie de sai % stata cfrtata c a freccia registrata durate e prve di icedi di Cardigt biettiv era di verificare che e ifessii stiate fsser cservative se cfrtate c i reae cprtaet de sai subit pria de cass I prbea di utiiare queste prve per quest scp era che ei sai prvati i cass % stat raggiut$ percig a assia isura di ifessie crrispde a cass de sai Pertat si tiee ct che i risutati de cfrt s cservativi$ ache se i argie di sicurea pug essere quatificat a Tabea 6 stra i cfrt tra ifessie iite data da equaie () e ifessie assia isurata i gua dee prve di Cardigt Quest cfrt icude sia e defraii teriche che quee eccaiche$ che % pssibie distiguere ei dati dee prve I tutti i casi equaie () frisce ifessii che s pi5 gradi dee ifessii isurate Per assicurare che ifessie iite sia cservativa$ Baiey e -re () iitar ifessie a quee registrate ee prve Tabea 6 Cfrt tra gi spstaeti dati da equaie () e gi spstaeti assii registrati ee sei prve di icedi di Cardigt Test BRE Cr&er Test British Stee Restrai&ed Bea British Stee <D test BS Cr&er Test BRE arge Cparte&t Test BS ffice De Test () () I&fessi&e dvuta aa curvatura terica () I&fessi&e dvuta ae defra5i&i ecca&iche () I&fessi&e iite Eq () () assia i&fessi&e registrata &ee prve () I&fessi&e iite; i&fessi&e di prva C CA causa dea picca area de sai riscadat i& questa prva spstae&t dvut aa curvatura terica era pres pari a 4er Per e defraii eccaiche Baiey e -re itrdusser u iite aggiutiv$ ce strat di seguit8 0.5 f y 3L w ε = E a 8 reinf w ε l 30 Per e ifessii teriche essi icreetar i Qfattre di sicurear da a 4$ fred e segueti espressii cservative per a stia de ifessie de sai8 6

70 w m ( T T ) 0.5 f Es l sy L = α 9.h (3) a aggire di ( T T ) l l α 9.h + 30 a Tabea 63 stra i cfrt c ifessie iite data da equaie (3) Dat che i essua dee prve si % verificat i cass$ % stat riteut trpp cservativ ridurre ifessie iite a u put per cui i rapprt tra ifessie iite cacata e ifessie isurata sia stess per tutte e prve Per a prva e cpartiet di gradi diesii quest iite % sebrat ragieve Tabea 63 Cfrt tra gi spstaeti dati da equaie (3) e gi spstaeti assii isurati ee sei prve di icedi di Cardigt Test BRE Cr&er Test British Stee Restrai&ed Bea British Stee <D test BS Cr&er Test BRE arge Cparte&t Test BS ffice De Test () () I&fessi&e dvuta aa curvatura terica () I&fessi&e dvuta ae defra5i&i ecca&iche () I&fessi&e iite Eq () () assia i&fessi&e registrata &ee prve () I&fessi&e iite; i&fessi&e di prva C CA causa dea picca area de sai riscadat i& questa prva spstae&t dvut aa curvatura terica F stat pres pari a 4er 63 I etd di cac I etd di cac presetat i quest dcuet % basat su due pricipi chiave8 i rischi per a sicurea i cas di icedi degi ccupati$ dee squadre di sccrs e di atri ee viciae de edifici deve essere auetat a causa de ipieg di quest etd rispett a quat assut ea prgettaie rdiaria9 icedi deve essere cteut a iter de cpartiet i cui si sviuppa e appicaie de etd di cac deve prtare aa perdita dee prestaii dea cpartietaie I etd di cac pug essere appicat ai sistei di sai cpst acciai cacestru ssteut da ce cpste cpste rditura strutturae deve essere ctrvetata (struttura a di fissi)$ i cegaeti dev essere cessii sepici tip ceriera e i sai di cacestru deve essere reaiat ipiegad ua aiera di acciai pi5 ata di 80 e ssteuta daa fagia superire dea trave di acciai e travi di acciai dev essere prgettate per 63

71 fuiare i sistea cpst c i sai cfreete ae raccadaii di E: 994 S escuse da cap di appicaie e sette c i sffitt di cacestru espst che icude parti di cacestru precpress e e travi c aperture utipe e aia Per appicare i etd di cac sepificat descritt a Capit 5 a cas di u dat sceari di icedi$ i pia de sai che si csidera deve essere divis i u cert uer di Qe di prgett de sair Queste e di prgett de sai s deiitate su r perietr dae travi (raete prtette da fuc) che sddisfa i requisiti di resistea a fuc specificati per i pia di sai,gi a di prgett de sai pug icudere u cert uer di travi secdarie itere prtette da fuc$ aveti ua resistea a fuc t iferire a presea dee travi prtette ug i perietr dea setta ha scp di garatire u cprtaet de sai cfre a iptesi che i perietr dee e di prgett de sai risuti sepiceete appggiate Per peridi di resistea a fuc pari a 60 iuti superiri i perietr dea a di prgett de sai deve crrispdere aa grigia dee ce e e travi perietrai dev essere cesse ad ua ca ad etrabe e estreit) I sai cpst pug essere prgettat cfreete a E: 994 e deve sddisfare ache spessre ii ecessari i cdiii di icedi per garatire i requisit di isaet$ cfreete a E: 994 aratura de sai cpst deve essere tteuta usad reti di acciai e arature ee ervature de sai veg csiderate e etd di cac sepificat aggiuta di quest tip di arature pug avere u effett psitiv egativ sue prestaii de sai i cdiii di icedi$ pich7 pug verificarsi ua rttura per cpressie e cacestru se i sai % trpp arat 63 Cac dea capacit> prta&te de sai I cac dea capacit) prtate dee iee di rttura de sai cpst e assciat icreet di questa resistea dvut ae gradi ifessii de sai % stat descritt i dettagi e Capit 5 63 Cac dea capacit> prta&te dee travi && prtette I cdiii di icedi e travi prtette a iter di gi a di prgett de sai aggiug i r ctribut aa resistea a traie de sai ediate effett catearia a teperatura dea seie trasversae dee travi prtette % cacata usad i etd frit i 434 di E: 994,gi eeet$ aa iferire$ aia e aa superire de prfi di acciai$ % csiderat sggett ad ua teperatura uifre per i cac dea resistea a fessie I cac de et resistete pastic dee travi ad ata teperatura segue i pricipi dati i 43 di E: 994$ teed ct de grad di cessie a tagi tra a seie di acciai e i cacestru a teperatura dea setta % assuta pari a 40% dea teperatura dea fagia superire Per e seii piee viee csiderat iter prfi Per e travi aveari e prve fatte i Uster (vedi paragraf 74) ha strat che % iprtate teere ct dea resistea pastica dea trave di acciai dp che aia dea trave si % istabiiata PerciG dp istabiit) de aia dea trave aveare$ a favre di 64

72 sicurea$ si tiee ct s dea tesie che si geera ea T superire dea seie Pria de istabiit) de aia Dp istabiit) de aia Figura 63 Seie di acciai pria e dp istabiit de aia Per ipeetare quest effett e etd aaitic e per assicurare a trasiie tra i prfi cpet dea trave aveare e a trave aveare dp istabiit) de aia % stata sviuppata ua uva curva di egae de ateriae per acciai de eeet iferire8,0 Reduction factors 0,8 0,6 0,4 0, k Ea,θ k ap,θ k ay,θ Reduction factors (x E-3) 0,8 0,6 0,4 0, k Ea,θ k ap,θ k ay,θ Temperature ( C) a) θ Z 600 DC 0, Temperature ( C) b) θ > 600 DC e fase di raffreddaet Figura 64 Fattre di riduie de acciai strutturae ea T iferire di ua trave aveare prtetta 64 Prgetta5i&e dee travi perietrai resiste&ti a fuc e travi perietrai che deiita gi a di prgett de sai dev essere prgettate i d da verificare a resistea a fuc richiesta per i sai Quest assicura che schea dee iee di rttura e assciat icreet de aie ebraae di traie$ che si verifica secd a etdgia di cac$ si verifichi effettivaete I et resistete richiest per e travi di brd % cacat csiderad schei di iee di rttura aterativi che cset a sai di piegarsi ug u asse di sietria sea sviuppare aii ebraai di traie$ ce strat i Figura 65 e Figura 66 65

73 Brd dea setta o M M HOT HOT Asse di rtaie o Bordo della soletta Linea di rottura M b, o o Asse di rotazione Figura 65 Schea dee iee di rttura aterative che ipica a fraie di ceriere pastiche ee travi perietrai o M b, M HOT o Asse di rotazione Spostamento verticale nullo Asse di rotazione M HOT o M b, o Spostamento unitario lungo la linea di rottura Figura 66 Schea dee iee di rttura aterative che ipica a fraie di ceriere pastiche ee travi perietrai Aved cacat a capacit) prtate richiesta affich7 queste travi sia i grad di frire sufficiete supprt per csetire sviupp dea traie ebraae che fa icreetare a resistea de sai$ pug essere deteriata a teperatura critica dee travi e u apprpriat ive di prteie da fuc i d da assicurare che questa teperatura critica sia superata durate i perid di resistea a fuc richiesta I etd di prgettaie descritt a Capit 5 prevede che u schea di iee di rttura si fri e sai a stat iite uti Perch7 ess pssa frarsi$ e travi perietrai dea a di prgett de sai dev avere sufficiete resistea fessiae i d da preveire u eccais di rttura dea travi e de sai per ivei di caric iferiri Per ua tipica a di prgett de sai$ strata i Figura 67$ s stati csiderati due schei di iee di rttura che icud a fraie di ceriere pastiche ee travi perietrai e iee di rttura pss verificarsi a cetr de sai$ sia paraeaete ae travi prtette ea direie $ c ceriere pastiche che si fra ee travi perietrai sui ati A e C$ sia perpedicarete 66

74 ae travi prtette ea direie $ c ceriere pastiche che si fra ee travi perietrai sui ati B e D e ee travi prtette Usad quest schea di iee di rttura e uguagiad i avr iter ed ester di quest eccais$ pug essere deteriat i et resistete richiest ae travi perietrai per tteere ua capacit) prtate uguae a quea dea setta a fruaie dee reative equaii % data di seguit L LATO A LATO D LATO C L Travi interne non protette LATO B Travi perimetrali protette Figura 67 Tipica a di prgett de sai Travi && prtette c& travi di brd su e&trabi i ati "iee di rttura paraee ae travi prtette Quest cas csidera a resistea fessiae richiesta ae travi perietrai sui ati B e D dea a di prgett de sai Queste travi s ache csiderate ug i brdi de sai Ua siga iea di rttura % iptiata a cetr dea a di sai di prgett ea direie $ ce strat i Figura 68 -ateed e iptesi de etd di cac$ i perietr dea a di prgett de sai % csiderat sepiceete appggiat Brd dea setta o M M HOT HOT Asse di rotazione o Bordo della soletta Linea di rottura M b, o o Asse di rotazione Figura 68 iee di rttura paraee ae travi prtette e cdiii a ctr sui ati B e D Csiderad spstaeti uitari ug a iea di rttura$ a rtaie dea iea di rttura pug essere cacata ce segue8 67

75 Rtaie dea iea di rttura W L W 4 L I avr iter crrispdete aa rtaie dea iea di rttura % dat da8 avr iter W ( ML M ) 4,eff + b, W L 4M L L, eff 8 + M L b, dve8,eff % a ughea efficace dea iea di rttura ridtta dea arghea efficace de sai che % iptiata agete c e travi perietrai e cas i cui queste sia prgettate ce eeeti cpsti % i et resistete dea setta per uit) di ughea dea iea di rttura Per u caric uifre su sai$ p$ i avr ester dvut a spstaet % dat da8 avr ester W p LL Uguagiad i avr iter e que ester si ttiee8 8ML,eff 6M p LL = + L L b, Se i caric su sai crrispde aa capacit) prtate deteriata i accrd c i Capit 5$ i vare ii richiest de et resistete per e travi perietrai sui ati B e D % dat da8 M b, dve8 p = pl L 6 8ML, eff % i caric uifreete distribuit che deve essere prtat daa a di prgett de sai i cdiii di icedi 64 "iee di rttura perpedicari ae travi prtette Quest cas csidera i et resistete richiest ae travi perietrai sui ati A e C dea a di prgett de sai Si assue che si fri ua siga iea di rttura a cetr dea a di prgett de sai ea direie $ ce strat i Figura 69 -ateed e iptesi de etd di cac$ i perietr dea a di prgett de sai % iptiat sepiceete appggiat 68

76 o M b, o M HOT Asse di rotazione spostamento l verticale nullo Asse di rotazione M HOT o M b, o Spostamento unitario lungo la linea di rotttura Figura 69 iee di rttura perpedicari ae travi prtette e cdiii a ctr sui ati A e C Csiderad spstaeti uitari ug a iea di rttura$ a rtaie dea iea di rttura pug essere cacata ce segue8 Rtaie dea iea di rttura W L W 4 L I avr iter dvut aa rtaie dea iea di rttura % dat da8 avr iter W ( ML + M b + nm ) Dve8 W L,eff 4M L, HOT, eff b, 4 8M + L + nm $eff % a ughea effettiva dea iea di rttura ridtta dea arghea efficace de sai che % iptiata agete c e travi perietrai e cas i cui queste sia prgettate ce eeeti cpsti e c e travi cpste itere prtette % i et resistete de sai per uit) di ughea dea iea di rttura 4 L L HOT I avr ester dvut a spstaet de sai % dat da8 avr ester W p LL Uguagiad i avr iter e que ester si ttiee8 8ML,eff 6M b, 8nM p LL = + + L L L HOT Se i caric su sai crrispde aa capacit) prtate deteriata i accrd c i Capit 5$ i vare ii richiest dea resistea fessiae per e travi perietrai sui ati A e C % dat da8 69

77 M b, = pl L 8ML,eff 8nM HOT 6 dve8 p % i caric uifreete distribuit che deve essere prtat daa a di prgett de sai i cdiii di icedi Travi && prtette c& u&a trave di brd su u& at "iee di rttura paraee ae travi prtette Quest cas csidera a resistea fessiae richiesta ae travi perietrai sui ati B e D dea a di prgett de sai I quest cas a trave su at B % ua trave itera perietrae Pich7 i sftware fuia s per astre di sai isate$ i cac dea resistea di ua trave itera perietrae deve iptiare che a a di prgett de sai sia adiacete a u area di sai c ati idetici i cui e travi itere sia state specificate Si assue che si fri ua siga iea di rttura a cetr dea a di prgett de sai ea direie dea uce $ ce strat ea Figura 68 L Zona di progetto del solaio L o o L M b, M b, M b, o o Linea di rottura con spostamento unitario lungo la sua lunghezza Asse di rotazione L Figura 60 iea di rttura paraea ae travi prtette/ cdiii a ctr su at D Csiderad spstaeti uitari ug a iea di rttura$ a rtaie dea iea di rttura pug essere cacata ce segue8 Rtaie dea iea di rttura W L W 4 L I avr iter crrispdete aa rtaie dea iea di rttura % dat da8 70

78 avr iter W ( ML 3M ) 4,eff + b, W L 8M L L, eff + M L b, I avr ester dvut a spstaet de sai % dat da8 avr ester W p L L Uguagiad i avr iter e que ester si ttiee8 8ML,eff M p LL = + L L b, Se i caric su sai crrispde aa capacit) prtate deteriata i accrd c i Capit 5$ i vare ii richiest dea resistea fessiae per e travi perietrai sui ati B e D % dat da8 M b, = pl L 8ML, eff dve8 $eff % a ughea efficace dea iea di rttura a ett dea arghea efficace de sai che % assut agete c e travi perietrai e cas i cui esse sia prgettate ce eeeti cpsti % i et resistete de sai per uit) di ughea dea iea di rttura p 64 % i caric uifreete distribuit che deve essere prtat daa a di prgett de sai i cdiii di icedi "iea di rttura perpedicare ae travi prtette Si assue che si fri ua sa iea di rttura a cetr dea a di prgett de sai ea direie dea uce $ ce strat i Figura 6 7

79 o M b, Zona di progetto del solaio o M HOT M HOT M b, M HOT M HOT o M b, o Figura 6 iea di rttura perpedicare ae travi prtette/ cdiii a ctr su at A Csiderad u spstaet uitari dea iea di rttura$ a rtaie dea iea di rttura pug essere cacata ce segue8 Rtaie dea iea di rttura W L W 4 L I avr iter crrispdete aa rtaie dea iea di rttura % dat da8 avr iter W ( ML + 3M b + nm ) W 8M L L,eff,, eff b, 8 M + L + HOT nm L 4 L HOT I avr ester dvut a spstaet de sai % dat da8 avr ester W p L L Uguagiad i avr iter e que ester si ttiee8 8ML,eff M b, 8nM p LL = + + L L L HOT Se i caric su sai crrispde aa capacit) prtate deteriata i accrd c i Capit 5$ i ii vare richiest dea resistea fessiae dee travi perietrai sui ati A e C % dat da8 7

80 M b, = pl L 8ML,eff 8nM HOT dve8 $eff % a ughea efficace dea iea di rttura a ett dea arghea efficace de sai assut agete c e travi perietrai e cas i cui esse sia prgettate ce eeeti cpsti % i et resistete de sai per uit) di ughea dea iea di rttura p 643 % i caric uifreete distribuit che deve essere prtat daa a di prgett de sai i cdiii di icedi &a di sai se&5a travi di brd Per e e i cui essua dee travi perietrai % di brd risuta a favre di sicurea ipiegare i vari deteriati c e espressii de paragraf Prgetta5i&e dea travi di brd K pratica cue che e travi a brd dei sai sia prgettate cpste Quest perch7 i csti ecessari per e arature a tagi trasversai s aggiri de cst di psa i pera di ua trave cpsta eggerete pi5 pesate Tuttavia$ per a prgettaie i cas di icedi$ % iprtate che i sai sia adeguataete acrat ae travi di brd$ pich7 queste travi cstituisc i brd dea a di prgett de sai Per quest scp$ se e travi di brd s prgettate ce cpste$ esse dev essere dtate di cettri a tagi a pass superire a 300 e dev essere iseriti ferri a U per egare e travi di brd c i sai cpst 65 a&aisi terica I sftware FRAC,F usa u etd di cac D ae differee fiite de trasferiet di care per deteriare a distribuie di teperatura e sai cpst Quest etd % stat usat per ti ai da SCI per cacare a distribuie di teperatura ee seii trasversai di acciai e cpste acciai cacestru ed % stata ctrata a sua capacit) di vautare i cprtaet dee seii ee prve di resistea a fuc ggett da aaiare deve essere defiit su ua grigia a agia rettagare I etd pug itre aaiare i ati iciati di sai cpsti a fra trapeia rietrati usad pprtui fattri di cfiguraie idicati di seguit e prpriet) teriche de acciai e de cacestru usate da sftware FRAC,F s basate sui vari dati da E:994 e aii teriche s cacate sua base de fuss di care ett$ h & net$ a cui a superficie de eeet % espsta I fuss di care ett % deteriat csiderad i trasferiet di care per cveie e irraggiaet8 h & = h& + h& () net net,c net,r a cpete cvettiva de fuss di care ett % deteriata ce segue8 73

81 net, c c ( θ θ ) h & = α (3) Dve8 g m α c% i cefficiete di trasissie de care per cveie θ g% a teperatura dei gas θ m% a teperatura dea superficie de eeet Quad si fa u aaisi terica per u eeet espst aa curva di icedi stadard i cefficiete di trasissie de care per cveie sua faccia espsta % assut pari a αc W 5 WC = Per i dei di icedi aturae i cefficiete di trasferiet de care per cveie % icreetat fi a αc W 35 WC = Sua faccia espsta dea setta i fuss ett % basat sua trasissie di care per cveie$ a i cefficiete di trasissie de care per cveie % assut pari a αc W 9 WC =$ per teere ct degi effetti de trasferiet di care per irraggiaet che s espicitaete csiderati e de I fuss di care ett per irraggiaet % deteriat daa seguete frua8 4 4 [( θ + 73 ) ( + ) ] h (4) net, r = Φε m ε f σ r θ m 73 Dve8 Φ % i fattre di cfiguraie ε m% eissivit) superficiae de eeet ε f % eissivit) de icedi σ % a cstate di Stepha Bta (5$67 x 0 8 WC = 4 ) θ r% a teperatura effettiva di irraggiaet de icedi θ m% a teperatura dea superficie de eeet eissivit) dee fiae % assuta pari a ε f =. 0 i accrd c i vare raccadat i E:994 eissivit) de eeet pug essere deteriata daa Tabea I fattre di fra Per e aiere grecate si usa i segueti fattri di fra per dificare i fuss di care ett icidete su gi superficie e psiii i cui i segueti fattri s appicati s strate i Figura 6 per aiere grecate trapeidai e i Figura 63 per aiere c prfi rietrate 74

82 Prfi trapeiidae a fagia iferire de prfi trapeiidae % csiderata avere u fattre di fra pari a 0 Per a fagia superire i fattre di fra$ Φ TOP$ % cacat ce segue8 Φ TOP = tan 3.4 h p ( b ) I d aag per aia iciata de prfi trapeiidae$ i fattre di fra$ Φ $ % cacat ce segue8 SIDE L ΦSIDE = 0. 5 x + y "aiera c prfi rietrate a fagia iferire dee aiere c prfi rietrate viee csiderata avere u fattre di fra pari a 0 I fattre di fra per e superfici dea rietraa a cda di rdie % cacat ce segue8 L Φ INT = 0. 3 x + y p Element i x h Φ TOP y L Φ SIDE Φ =.0 b Element i Figura 6 Fattre di fra per aiere trape!iidai Φ INT Φ =.0 Figura 63 Fattre di fra per aiere c prfi rietrate 65 e prpriet> dei ateriai e segueti prpriet) dei ateriai veg usate per acciai e i cacestru Questi vari s basati sue raccadaii di E:994 a Tabea 64 75

83 frisce i vari de eissivit) superficiae$ dea desit) e de cteut di uidit) per acciai$ i cacestru rae e i cacestru aeggerit Tabea 64 Prpriet dei ateriai per acciai e cacestru Acciai :WC WC Eissivit)$ ε m Desit)$ ρ % cteut di uidit) (% i assa) I care specific de acciai$ Ca$ per acciai strutturae e per e arature % dat dae segueti frue dipedeti daa teperatura8 3 C a = θ θ θ (TCHg =) per 0 C θ 600 C C a C a = 666 = 545 Ca W ( θ 738) 780 ( θ 73) (TCHg =) per 600 C θ 735 C (TCHg =) per 735 C θ 900 C (TCHg =) per 900 C θ 00 C I segueti vari de care specific dipedeti daa teperatura$ Cc$ s usati per cacestru rae e c aggregati cacarei siicei Cc W 900 (TCHg =) per 0 C θ 00 C Cc W 900 \ (θ 00) (TCHg =) per 00 C θ 00 C Cc W 000 \ (θ 00)C (TCHg =) per 00 C θ 400 C Cc W 00 (TCHg =) per 400 C θ 00 C Ce raccadat i E:994$ per i care specific de cacestru aeggerit % assut i seguete vare idipedete daa teperatura8 Cc W 840 (TCHg =) per tutte e teperature a cducibiit) terica de acciai % defiita usad a seguete reaie dipedete daa teperatura8 ( 0) λ a = θ a iferire a 73 (WC=) 76

84 Per i cacestru rae i iite superire dea cducibiit) terica % assut ce stabiit i E:994 a cducibiit) terica de cacestru rae % deteriata attravers a seguete reaie dipedete daa teperatura8 ( θ 00) ( 00) λ C = θ (WC=) a cducibiit) terica de cacestru aeggerit % ach essa dipedete daa teperatura secd a frua seguete8 ( 600) λc = θ a iferire a 05 (WC=) 653 I trasferie&t di care per c&du5i&e aaisi terica csidera i trasferiet di care per cduie tra ua cea e e quattr cee spra$ stt e sui ati (Figura 64) : s civte atre cee Figura 64 Teria de trasferiet di care per cduie I care trasferit per uit) di tep dipede dae diesii dee cee$ daa teperatura e daa cducibiit) terica di gi cea A tur viee csiderata gi cppia di cee e i care ett trasferit a iter a ester dea cea viee cputat I de base per a cduie % iustrat i Figura 65 T,λ T T,λ d w w Figura 65 de base per a cduie La temperatura di ogni cella è definita nel suo centro (T$ T) a teperatura a iterfaccia tra cee % T I trasferiet di care daa cea a iterfaccia % stess de care trasferit da iterfaccia aa cea e cducibiit) teriche dee cee s λ e λ. 77

85 Il trasferimento di calore per unità di tempo dal centro della cella all interfaccia è: h = Dλ w ( T T ) Esso è uguale al calore trasferito per unità di tempo dall interfaccia al centro della cella : h Dλ w = ( T T ) PerciG$ eiiad a teperatura a iterfaccia$ T8 ( T T ) h = per uit) di tep w w + Dλ Dλ Questa equaie % usata per cacare i trasferiet di care tra e cee Per gi cea$ i vare di w D % precacat I vare dea cducibiit) terica varia spess c a teperatura e$ per veciare i cac$ % cacat a itervai prestabiiti (raete 30 secdi) 654 a teperatura di prgett per e travi di acciai && prtette a teperatura di prgett dee travi di acciai prtette % cacata sua base de etd di cac sepificat frit da E:994 a paragraf 434 icreet di teperatura de acciai durate u picc iterva di tep % cacat usad a seguete equaie8 θ a,t = k shadow Ai h c V & a ρ a i net t Dve8 k shadow % i fattre di crreie per effett bra ρ a% a desit) de acciai t% iterva di tep A i V i % i fattre di seie per a parte i dea seie trasversae I sftware FRAC,F caca a teperatura de acciai dea fagia iferire dea seie per icreeti di tep di 5 secdi I fattre di crreie per effett bra % pres pari a 0 78

86 I fattre di seie dea fagia iferire % espress i fuie de spessre dea fagia$ e$ ce segue8 Ai Vi = 000 e e prpriet) dei ateriai s frite a paragraf 65 I fuss ett di care % cacat ediate equaie ()$ c e cpeti cvettive e radiattive cacate ediate e equaii (3) e (4) rispettivaete Quad si caca i fuss di care per irraggiaet ediate equaie (4) i fattre di fra deve essere pres pari a 0 79

87 7 E PRVE DI RESISTE A A FUC I SCAA REAE SU SISTEI DI SAI CPST 7 Scp Ce descritt e Capit 5$ i etd di cac sepificat % stat sviuppat pricipaete sua base di prve di resistea a fuc reaiate su cpartieti i scaa reae i cui i sai s stati espsti ad icedi pieaete sviuppati I criteri prgettuae pug ache essere appicat e cas di ipieg dea curva di icedi stadard Dev tuttavia essere aaiate diverse questii$ ce ad esepi ifuea di8 a uga durata de icedi (fi a 0 iuti)9 differeti dettagi cstruttivi9 effett di vari pi5 ati dee aii di prgett Queste csideraii ha prtat a idea di icudere ua prva di resistea a fuc i fr e abit de prgett FRAC,F Quest prgett % stat pesat per frire prve sperietai su cprtaet di sai cpsti acciai cacestru espsti aa curva di icedi stadard e per estedere appicaie dei criteri prgettuai basati su effett ebraa Itre$ a scp di ivestigare sua resistea a fuc dei cegaeti tra a setta di cacestru e gi eeeti di acciai ee e di brd dei sai cpsti sggetti a gradi ifessii stt aie ebraae$ % stata cdtta u atra prva i fr e abit de prgett C,SSFIRE e prve s state cdtte i accrd aa ra E:365 su due differeti capii i scaa reae di sai cpsti acciaicacestru e prestaii a fuc di questi sistei di sai sservate durate e prve s state t sddisfaceti e ha riveat ua bua rbustea i cdiii di icedi di quest sistea strutturae 7 FRACF Test 7 I capi&e di prva a preparaie de capie di prva % strata i Figura 7 I sistea di sai cpst acciaicacestru era cstituit da quattr travi secdarie$ due travi pricipai$ quattr ce crte e u sai di spessre 55 I capie di prva % stat prgettat per raggiugere 0 iuti di resistea a fuc e travi cegate ae ce s state prtette e e travi secdarie a cetr de sai s state asciate prtette a capacit) prtate de capie di prva % stata cacata i accrd c i etd di cac sepificat$ trattad i capie ce ua a di sai di prgett descritta a Capit 6 Quest prgett ha strat ce a dispsiie di ua rete di aratura di rifr avete u area di acciai di 56 C i etrabe e direii 50 stt a superficie superire de sai sia i grad di frire adeguata capacit) prtate I etd di cac sepificat aveva previst per i capie di prva ua capacit) prtate di 758 H:C dp 0 iuti di espsiie aa curva di icedi stadard spessre de sai % stat diesiat per sddisfare i requisiti di isaet per 0 iuti di resistea a fuc i accrd a quat previst i E: 994 (33) 80

88 e travi di acciai s state cesse a sai di cacestru ediate cettri I cegaeti traveca s stati reaiati usad piatti di estreit) fessibii (ae ai dea ca) e agari dppi (a aia dea ca) I cegaeti travetrave s stati reaiati ediate agari dppi (Figura 7) I sai cpst acciaicacestru % stat reaiat c ua aiera grecata di acciai di spessre 075 deiata C,FRAPUS60$ avete prfi trapeidae Questa aiera di acciai % cueete usata e ercat fracese Essa prevede u picc vue di cacestru ee ervature e quidi prbabiete si scada pi5 veceete di atri sai c geetria siie durate u icedi Figura 7 Caratteristiche de capie di prva Di seguit s riprtate e diesii de capie di prva8 uce dea trave secdaria uce dea trave pricipae8 666 uce de sai cpst8 ughea ttae di gi ca di acciai8 5 $ di cui 08 stt i sai cpst Per a prgettaie degi eeeti strutturai di quest sai s stati csiderati i segueti vari caratteristici dee aii8 aii peraeti$ date da pes prpri dea struttura pi5 5 H:C^ per gi eeeti strutturai9 aii varabii$ pari a 50 H:C^ Per a prgettaie a teperatura abiete s state csiderate e segueti cbiaii di aii$ i accrd c E:9908 γ G, j,sup Gk, j,sup + γ Q,Qk, dve8 γg$#$sup % i cefficiete pariae per e aii peraeti$ _ (pres pari a 35) GH$#$sup % aie peraete$ _ γq$ % i cefficiete pariae per aie variabie pricipae (pres pari a 5) 8

89 QH$ % aie variabie pricipae Sua base dei suddetti carichi s state verificate e seii trasversai di tutti gi eeeti di acciai e e cessii a tagi dee travi cpste$ i accrd c i requisiti di E: 994 (34) per a prgettaie a teperatura abiete dee strutture cpste I cegaeti di acciai s stati prgettati secd i requisiti di E: 9938 (35) Per i pricipai eeeti strutturai s state seeiate e segueti diesii dee seii8 travi secdarie8 IPE300 c acciai tip S359 travi pricipai8 IPE400 c acciai tip S3559 ce8 HEB60 c acciai tip S35 Per a setta % stat utiiat cacestru rae di casse C30C37 (a) Cegae&ti trave<c&&a c& piatti di estreit9 fessibii e a&gari dppi su a&ia (b) Cegae&ti trave<trave c& a&gari dppi su a&ia Figura 7 Cegaeti degi eeeti di acciai e reai prpriet) dei ateriai de acciai e de cacestru s state isurate a teperatura abiete I vari iai e isurati s riprtati i Tabea 7 8

90 Tabea 7 Tip di ateriai Travi sec&darie Acciai S35 Travi pri&cipai Acciai S355 Rete di aratura Acciai B500A Cacestru55 C30;37 Prpriet dei ateriai degi eeeti testati Te&si&e di s&ervae&t (Pa) Prpriet> ecca&iche Resiste&4a utia a tra4i&e (Pa) i&ae isurata isurata Te&si&e di s&ervae&t (Pa) Resiste&4a utia a tra4i&e (Pa) i&ae isurata isurata Te&si&e di s&ervae&t (Pa) i&ae isurata Vari caratteristici Resiste&4a utia a tra4i&e (Pa) Au&gae&t assi isurat 36 % Au&gae&t assi isurat 99 % Au&gae&t assi isurat % Resiste&4a a cpressi&e (Pa) Vari isurati Ce cettri a tagi s stati ipiegati pii di diaetr 9 e atea di 5 $ a cui distribuie % strata i Figura mm 07 mm 07 mm (a) Travi sec&darie 8705 mm 40 mm 00 mm 00 mm 00 mm (b) Travi pri&cipai Figura mm Distribuie dei cettri a tagi dee travi di acciai a rete di aratura di acciai % stata psiiata a 50 daa superficie superire dea setta a rete era frata da barre di diaetr 7 $ di acciai tip S500$ a pass di 50 i etrabe e direii Barre aggiutive di diaetr 0 s state usate per a cessie a brd tra acciai e cacestru (vedi Figura 74) 83

91 Armatura aggiuntiva barre Φ0 Armatura aggiuntiva barre Φ0 Figura 74 Cfiguraie dee cessii aaiate durate e prve a fuc 7 I etd di prva Durate a prva di icedi i carichi eccaici su sai s stati appicati ediate 5 sacchi di sabbia distribuiti su sai (vedi Figura 75),gi sacc di sabbia pesava esattaete 50 H:$ dad ug a u caric uifreete distribuit di 387 H:C^ Quest vare % eggerete pi5 at de vare di prgett di 375 H:C^ che crrispde aa cbiaie dei carichi prevista dagi Eurcdici per gi edifici adibiti a uffici i cas di icedi$ usad i vare raccadat di 05 per i cefficiete di cbiaie ψ Figura 75 I carichi su sai cstituiti da sacchi di sabbia Cfreete a etd di cac sepificat descritt e Capit 5 per quest tip di sai$ e due travi secdarie e a setta cpsta s state prtette Ivece tutte e travi di brd su perietr dea a di prgett de sai (tutte e travi cegate direttaete ae ce) e tutte e ce s state prtette a fuc per assicurare che a r stabiit) strutturae sia ateuta i cdiii di icedi Ache tutti i di s stati prtetti I ateriae di prteie a fuc ipiegat era cstituit da due strati di rivestiet a base di fibre ierai 84

92 X5 8 HgC 3 Y a rete di acciai di aratura sue due facce dea setta % stata sadata ae due travi di acciai pste ug i brd dea setta$ ce strat ea Figura 74 Queste travi s state a r vta fissate aa struttura de fr a scp di siuare e cdiii di ctiuit) de sai cpst Per registrare i cprtaet s stati usati u ttae di 94 puti di isura e isure pricipai s state a teperatura e a cfiguraie defrata de sai Per itrare a teperatura dea struttura di acciai (vedi Figura 76 e Figura 77) e a distribuie dea teperatura dea setta (vedi Figura 78 e Figura 79) s state usate circa 70 tercppie Per isurare ifessie verticae de sai s stati istaati sette trasduttri di spstaet (vedi Figura 70) Atri due trasduttri s stati usati per isurare spstaet ritae de sai Ua speciae videcaera ad ata teperatura % stata istaata detr i fr per registrare e iagii dee defraii de sai durate i tep Figura 76 Psiie dee tercppie sua struttura di acciai 85

93 Travi secondarie Travi principali Nodi trave-colonna Nodi trave-trave Figura 77 Psiie dee tercppie su gi seie trasversae dea struttura di acciai struetata Figura 78 Psiie e uer dee tercppie ea setta cpsta 86

94 Figura 79 Tipica seie trasversae dea setta cpsta c idicaie dea psiie dee tercppie Spostamento verticale Spostamento laterale Figura 70 Psiie dei trasduttri di spstaet 73 Risutati a prva % durata pi5 di 0 iuti e icedi % stat spet a seguit dea perdita di teuta de sai Cuque$ a registraie de cprtaet de capie % ctiuata fi a 900 iuti$ peretted i itraggi dea prestaie de sai durate a fase di raffreddaet 73 Variaie dea teperatura dea struttura Durate a prva a teperatura de fr % stata ctrata ediate tercppie piatte$ i accrd ae raccadaii di E:363 Queste tercppie piatte s state dispste subit stt i sai e e teperature registrate da questi strueti ha strat che a teperatura de fr % stata ctrata e abit dee terae peresse daa rativa E:363 vigete per e prve di icedi (vedi Figura 7) 87

95 Figura 7 Cfrt tra a teperatura de fr e a curva stadard teperatura7tep a isura dea teperatura ea eeria dee travi cpste % stata fatta su aa iferire$ su aia e su aa superire di gi seie U riepig dee teperature registrate ee travi % presetata ee Figure 7 e 73 e travi di acciai prtette ha raggiut a teperatura assia di 040DC Ivece e travi di acciai prtette ha raggiut a teperatura assia di 300DC9 questa teperatura % ire dea teperatura prevista a causa dea ridtta espsiie di questi eeeti psti ee parti di brd de fr U riepig dee teperature registrate ea setta cpsta % presetat i Figura 74 e teperature dei puti A e B s state registrate pich7 e tercppie fissate aa aiera di acciai si s rtte prest durate a prva$ prbabiete a causa de scrriet tra a aiera di acciai e i cacestru durate espsiie a fuc I distacc dea aiera di acciai % stat sservat su ua grade percetuae de sffitt dea setta cpsta a teperatura registrata sua parte espsta dea setta cpsta % strata i Figura 75 auet di teperatura sua faccia espsta dea setta cpsta dp 0 iuti di icedi % stata di pc superire a 00DC$ vare ire de iite superire di 40DC che defiisce i requisit de isaet Figura 7 Riscadaet dee travi di acciai prtette 88

96 Figura 73 Riscadaet dee travi di acciai prtette Figura 74 Riscadaet dea setta cpsta Figura 75 Teperature registrate sua faccia espsta dea setta cpsta 89

97 73 Adaet degi spstaeti degi eeeti strutturai a Figura 76 stra gi spstaeti verticai de sai durate itera durata dea prva a riduie de ifessie dp circa 0 iuti crrispde a tep i cui s stati speti i bruciatri de fr U iustraie pi5 dettagiata di questi spstaeti$ sprattutt durate a fase di riscadaet dea prva$ % frita i Figura 77 Si pug sservare che a assia ifessie de sai % circa 450 e e ifessii isurate ee due psiii dea trave secdaria prtetta s state circa 40 $ iferire a u vetesi dea r uce Durate a fase di raffreddaet$ ifessie aueta eggerete e raggiuge i vare assi a circa 35 iuti Sebbee a teperatura de fr sia diiuita da 050DC a 600DC (vedi Figura)$ i care % stat trasess acra attravers spessre dea setta cpsta e a assia teperatura ea rete % stata raggiuta durate quest perid di tep (vedi Figura 74) e travi prtette pste su perietr de capie di prva ha raggiut stat a teperatura di 300DC Pich7 acciai a 300DC atiee i 00% dea sua tesie di servaet a teperatura abiete$ ifessie di queste travi % ire di quat previst$ c u assi di ifessie di 00 isurata ea eeria dee travi secdarie :ea pratica per queste travi % ragieve assuere a teperatura critica tra 500DC e 600DC c u ifessie superire a C30 dea uce Se si presta particare atteie a evuie de ifessie de sai$ si pug trvare che essa aueta t rapidaete durate i prii 0 iuti de icedi e pi ctiua ad auetare c ua vecit) quasi cstate Vist che questa ifessie % egata a riscadaet dee travi prtette$ si pug sservare ache che queste s state riscadate graduaete fi a circa 700DC,vviaete c quest ive di riscadaet a r capacit) prtate csetirebbe r di spprtare i caric appicat Si deduce quidi che effett ebraa de sai % stat attivat prgressivaete cseted di ateere a stabiit) gbae de sai Quest effett ebraa % stat chiaraete idividuat ache ediate e isure de spstaet aterae a brd de sai$ ce strat i Figura 78 Si pug sservare che$ dp 5 iuti di icedi$ a a di brd de sai si uve vers iter a causa de effett ebraa dee tesii I brusc icreet di quest spstaet a circa 05 iuti pug essere spiegat c iprtate rttura dea rete eettrsadata avveuta ea parte cetrae de sai (per aggiri dettagi$ vedi paragraf 743) 90

98 Figura 76 Ifessie de sai registrata durate itera durata dea prva Figura 77 Ifessie de sai registrata durate a fase di riscadaet dea prva Figura 78 Spstaet aterae a brd de sai registrat durate a fase di riscadaet dea prva 9

99 733 I cprtaet dea setta cpsta sservat durate a prva e pricipai sservaii reative aa rttura dea setta di cacestru s state8 si s verificate picce fessuraii e cacestru$ i particare itr ae ce di acciai e ai brdi ctiui dea setta$ ce strat i Figura 79(a)9 durate a fase di riscadaet dea prva ci s stati acui apiaeti di queste fessuraii$ a quest ha ifueat sigificativaete a prestaie di teuta de sai (vedi Figura 79(b))9 ua pi5 sigificativa fessuraie si % verificata ea parte cetrae de sai dp 05 iuti di espsiie a fuc$ ce strat i Figura 70 aaisi dp a prva dea fessuraie cetrae ha strat che a rttura % stata causata daa crisi di u giut sadat tra due reti di aratura di acciai$ ce strat i Figura 7 Pich7 i etd sepificat di prgett si basa su fatt di ptere arrivare a servaet de aratura fi a su caric di rttura uti i tutt i cetr dea setta$ vari di tesie piea dev essere assegati a tutti i giuti preseti tra e agie dea rete di aratura di acciai Quest tip di rttura pug essere evitat se s adttati dettagi cstruttivi i accrd a E: 99 (36) Pich7 si % verificat i cass de capie durate a prva$ si desue che ua cs6 iprtate rttura e i cass dea rete di aratura di acciai dispsta i direie gitudiae ea parte cetrae de sai ha icis sua sua capacit) prtate (a) A i&i4i dea prva di i&ce&di (b) Aa fi&e dea prva di i&ce&di Figura 79 Stat dea setta itr aa ca di acciai 9

100 (a) Stat dea fessura4i&e &ea parte ce&trae de sai (b) Stat dea fessura4i&e dp i raffreddae&t Figura 70 Stat dea setta ea parte cetrae de sai durate e dp a prva (a) Giu&t sadat ddee arature pria de gett di cacestru44 (b) Stat de giu&t dee arature &ea psi4i&e dea rttura dp i raffreddae&t Figura 7 Giuie dea rete di aratura di acciai pria e dp a prva 74 Ce&ti sui risutati dea prva I risutati dea prva ha distrat u adeguata prestaie de sai cpst prgettat i cfrit) c i etd di cac sepificat Reativaete ae prestaii i cas di icedi de sai$ dai risutati dea prva s derivate e segueti e sservaii8 ache c travi secdarie di acciai prtette di uce pari a 8735 $ i criteri dea resistea (R) % stat sddisfatt per u tep superire a 0 iuti9 i criteri dea teuta (E) e de isaet (I) s stati sddisfatti per u perid di 05 iuti9 causa dea crisi % stata a fraie di ua frattura 93

101 ea setta cpsta per a preatura rttura dea rete di acciai eettrsadata$ vedi paragraf 7339 iter sai % riast strutturaete t rbust per ua uga durata de icedi$ agrad a rttura dea rete eettrsadata di acciai dea setta di cacestru9 si deve assicurare che a rete di aratura sia crrettaete svrappsta per attivare aie ebraae C per assicurare a ctiuit) de trasferiet dei carichi$ speciaete ea regie dee travi prtette e itr ae ce9 a fessuraie de cacestru ug i brd de sai % stata t iitata e ha avut ifuea sue prestaii di teuta e isaet de sai9 i cprtaet de sai durate a fase di raffreddaet de icedi % stat sddisfacete9 i cegaeti di acciai s stati tutti adeguataete prtetti ed i r assi riscadaet % stat iitat a circa 500DC9 tutti i cegaeti tra eeeti di acciai si s cprtati t bee durate e fasi di riscadaet e di raffreddaet de icedi 94

102 73 CSSFIRE I prgraa dea prva di i&ce&di 73 I capi&e di prva :e abit de prgett C,SSFIRE u atr specific sai cpst % stat sttpst a prva di icedi$ ce strat i Figura 7 I quest capie a seie trasversae dee travi e dee ce di acciai % rispettivaete IPE70 e HEB00 I grad iae de acciai di questi eeeti strutturai % S35 I prgett di quest sistea di sai % stat eseguit i accrd c i requisiti di E:994 (34) per e cdiii a teperatura abiete dee strutture cpste$ c u vare di carichi peraeti di 5 H:C i aggiuta a pes prpri dea struttura e ai carichi variabii di 50 H:C a prva di icedi % stata cdtta c u caric di 393 H:C $ che crrispde apprssiativaete a 00% dee aii peraeti e a 50% dei carichi variabii$ cfreete aa cbiaie dei carichi i cas di icedi per uffici prevista dagi Eurcdici I cegaeti di acciai s stati prgettati cfreete ai requisiti di E:9938 (35) a setta cpsta % stata reaiata c cacestru rdiari gettat i situ$ di quait) C30C37 spessre ttae dea setta era di 35 etre a aiera grecata di acciai era C,FRAPUS60 (trapeidae) Per quat riguarda i cettri a tagi$ s stati ipegati tutti pii c testa di diaetr 9 e atea 5 e a r distribuie ug e travi di acciai % stata rispettivaete di u pi gi 07 per e travi secdarie e u pi gi 300 per e travi pricipai a rete eettrsadata di acciai$ psta a 35 daa superficie superire dea setta$ era di quait) S500 e di diaetr 7 e diesii dea agia era 50 x 50 IPE70 HEB00 IPE70 IPE70 (unprotected) 3.0 m Articulated Axis a Vista dea struttura di acciai b Vista de sai cpst Figura 7 Eeeti cstruttivi dea prva di icedi e effettive prpriet) eccaiche dei ateriai usati i questa prva s riepigati i Tabea 7 95

103 Tabea 7 Prpriet dei ateriai degi eeeti sttpsti a prva C9SSFIRE Caratteristica Quait) acciai travi pricipai Quait) acciai travi secdarie Quait) aratura di acciai Resistea a cpressie cacestru Vare 30 -Pa 30 -Pa 590 -Pa 380 -Pa Cfreete a etd di cac sepificat di quest tip di sai i presea de effett ebraa$ e due travi secdarie iteredie e a setta cpsta s state prtette Ivece tutte e travi perietrai de sai s state prtette a fuc per ua durata de icedi stadard di 0 i Ache e ce di acciai s state prtette$ c ecceie dea prteie itr ai di Questa % stata ridtta di prpsit i d tae da tteere eevate teperature ei cpeti de d durate a fase di riscadaet e pter ivestigare sugi effetti di quest riscadaet su r cprtaet Per studiare i cprtaet i cdiii di icedi dee cessii tra setta di cacestru e eeeti di acciai ee parti di brd de sai cpst$ s state adttate i quest capie sei cfiguraii dee cessii di brd$ ce strat i Figura 73 I carichi eccaici durate icedi s stati appicati ediate veti sacchi di sabbia uifreete distribuiti su sai,gu di questi sacchi di sabbia pesava esattaete 0 H: cstitued$ isiee c i paets di eg e i bcchi di cacestru aeggerit$ u equivaete caric uifre di 393 H:C Per quat riguarda i carichi terici$ a curva di icedi IS, stadard % stata ipsta fi a et i cui % ciciat a verificarsi i cass de sai Cuque a registraie dei risutati dea prva % stata ateuta ache durate a fase di raffreddaet$ i d da cscere i cprtaet de sai durate itera durata de icedi 96

104 Figura 73 Differeti cfiguraii dee cessii cpste tra acciai e cacestru Figura 74 Cdiie di caric de sai cpst acciai7 cacestru espst a icedi 73 isura dei risutati dea prva e pricipai isure dea prva s reative aa teperatura e a ifessie de sai U ttae di 03 tercppie s state usate per registrare sia a teperatura dei gas che quea de capie$ di cui 66 sugi eeeti di acciai (Figura 75)$ 80 sui cegaeti (Figura 76) e 57 ea setta cpsta (vedi Figure 77 e 78) Itre 0 trasduttri di spstaet s stati istaati per isurare ifessie de sai (Figura 79)$ di cui 6 trasduttri di spstaet 97

105 verticae I 4 trasduttri riaeti s stati usati per isurare spstaet ritae de sai Itre ua speciae videcaera % stata essa detr i fr per registrare e iagii de ifessie de sai durate i tep X 3TC 3TC X 3TC 3TC 3TC 5TC 5TC 3TC 3TC X 3TC 5TC 3TC 3TC 3TC X 3TC , , Figura 75 Psiie dee tercppie sua struttura di acciai 5 TC 3 TC X X X X 3, 5 3, Web cleats beam to column joints Figura 76 Psiie dee tercppie su gi seie trasversae struetata dea struttura di acciai 98

106 5TC 300 5TC 300 7TC 300 3TC 6TC 6TC 3TC 300 7TC 600 5TC Figura 77 Psiie e uer dee tercppie sua setta cpsta Armatures Figura 78 Tipica seie trasversae dea setta cpsta c idicaie dea psiie dee tercppie Figura 79 Psiie dei trasduttri di spstaet 35 99

107 733 I pri&cipai risutati sperie&tai Durate a fase di riscadaet di questa prva % stata seguita a curva di icedi IS,834 (Figura 730) per ua durata superire a 0 iuti$ fi a cass apparete di ua trave di brd secdaria cegata ae travi pricipai (vedi D6 di Figura 736) Da quest put i pi tutti i bruciatri s stati speti e i fr % stat asciat raffreddare aturaete I riscadaet dee travi di acciai % risutat t variabie i fuie dee cdiii di prteie e travi di acciai prtette pste ea parte cetrae de sai s state riscadate fi a tre 000DC (Figura 73) e travi di acciai prtette s state riscadate i geerae fi a circa 550DC (Figura 73)$ eccett ua dee travi secdarie di brd prtette che % risutata sigificativaete pi5 cada di tutte e atre travi prtette$ certaete a causa di u difett dea prteie durate a prva (Figura 733) 00 Temperature ( C) ISO834 Average furnace temperature Time (min) Figura 730 Teperatura de fr e curva di icedi IS9 Temperature ( C) A B C Time (min) Figura 73 Riscadaet dee travi secdarie prtette 00

108 Temperature ( C) A B C Time (min) Figura 73 Riscadaet di ua trave pricipae prtetta 700 Temperature ( C) A B C Time (min) Figura 733 Riscadaet dea trave di brd cassata Temperature ( C) A A B C C D D Time (min) Figura 734 Riscadaet dea trave di brd cassata 0

109 Temperature ( C) A B C D E F Time (min) Figura 735 Riscadaet dea trave di brd cassata 300 mm D3 D6 D7 Vertical displacement (mm) 300 mm D5 D D8 D D D 300 mm 660 mm D4 Extrapolated results D7 D3 D4 D5 D8 D Time (min) Figura 736 Spstaeti verticai de sai isurati durate a prva Pich7 i questa prva i di di acciai s stati cpetaete prtetti$ acui bui dei cegaeti s stati riscadati fi a tre 800DC (Figura 734) Dae isure dee teperature ea setta cpsta durate a prva si pug vedere che e assie teperature a 5 daa parte espsta dea setta cpsta s state di circa 950DC (Figura 735) e che a rete di aratura di acciai % stata riscadata fi a circa 500DC Itre e teperature isurate sua faccia espsta dea setta cpsta s state superiri a 00DC dp tre 0 iuti di espsiie a fuc$ ssia superiri a quat richiest daa verifica de criteri de isaet Durate a prva icedi % stat spet quad % stat sservat i cass di ua trave di brd$ a circa 0 iuti (vedi D6 i Figura 736) Per quat riguarda 0

110 ifessie gbae de sai$ essa aueta sigificativaete fi a 30 iuti da iii de icedi e successivaete pi5 etaete Dp 0 iuti dea curva di icedi IS, stadard ifessie ttae de sai % stata superire a 500 Ua vta che i riscadaet % stat iterrtt$ ifessie de sai ha ctiuat ad auetare per u cert tep (circa 5 iuti)$ per pi ridursi etaete fi a ferarsi Ifie i recuper dea defraie de sai % stat di circa sserva5i&e dee prve di i&ce&di Dae isure de ifessie gbae de sai si % sservat che essa % arrivata t prbabiete a pi5 di 500 dp 0 iuti Cuque i sai si % cprtat acra t bee e c % stat acu seg di crisi ea parte cetrae de sai Ifatti icedi % stat iterrtt a causa de eccessiva ifessie dea trave secdaria di brd aggirete riscadata (Figura 737) Ua pi5 accurata sservaie di questa trave di brd rivea che si % verificat u iprtate schiacciaet de cacestru i crrispdea dea eeria$ seg evidete che questa trave stava reaete cassad Tuttavia questa crisi ha prtat a cass gbae de sai$ evideteete a causa dea ridistribuie de caric stt effett ebraa (vedi Figura 738) E stata sservata istabiit) cae dea trave secdaria prtetta cegata ae travi di acciai cetrai$ ee e vici ai di ea sua aa iferire e e aia (vedi Figura 739) Cuque i dat pi5 iprtate di questa prva$ que riguardate i cprtaet dei cegaeti di acciai$ % che essi si s cprtati t bee$ sia durate a fase di riscadaet sia durate quea di raffreddaet de icedi E ee travi secdarie prtette cegate ae travi di acciai pricipai vici a d % stata trvata acua istabiit) cae (Figura 740) Itre % stata sservata acua crisi dea cessie di brd tra setta di cacestru ed eeeti di acciai Figura 737 Crisi dea trave di brd 03

111 Figura 738 Sai i prva durate e dp icedi Figura 739 Istabiit cae dee travi secdarie prtette cegate aa ca Figura 740 :essua istabiit cae dee travi secdarie prtette cegate ae travi pricipai Figura 74 Fessuraie de cacestru ee e d ag de sai 04

112 Figura 74 Fessuraie de cacestru itr ae ce cetrai Figura 743 Svrappsiie dea rete di acciai di aratura dea setta cpsta U atra iprtate caratteristica da segaare % stata a rttura de sai cpst itr ae ce$ che ptrebbe avere ua diretta ifuea sua prestaie de sai i cdiii di icedi A quest riguard i pricipai risutati sservati s i segueti8 per quanto riguarda la fessurazione del calcestruzzo nelle zone d angolo del solaio, esse sono rimaste piccole e senza alcuna influenza circa la verifica del requisito della tenuta (vedi Figura 7.4); per quanto riguarda la fessurazione del calcestruzzo intorno alle colonne centrali, l importante inflessione della trave non protetta ha creato un apprezzabile spostamento verso il basso della soletta e il requisito della tenuta può essere stato messo in pericolo a causa della fessurazione verificatasi di fronte alla colonna (vedi Figura 7.4); non ci sono state significative fessurazioni della soletta di calcestruzzo nella parte centrale del solaio, il che significa che la rete di armatura di acciaio si è comportata in modo appropriato sotto l effetto membrana, anche in presenza di un riscaldamento di 500 C; questo buon comportamento è stato senza alcun dubbio dovuto all appropriata sovrapposizione delle reti di armatura di acciaio (vedi Figura 7.43); il dettaglio costruttivo della messa in opera della rete di armatura di acciaio dietro i pioli delle travi di bordo si è dimostrato essere molto efficiente in presenza dell azione membranale nel solaio composto; esso ha fornito un benefico vincolo laterale alla soletta composta; la capacità portante residua del solaio è adeguata e mantiene livelli significativi malgrado la rilevante inflessione del solaio. 05

113 74 Prva di i&ce&di i& scaa reae di u& sai cpst cpre&de&te travi aveari di acciai di gra&de uce 74 I capi&e di prva a piastra di sai sttpst a prva aveva diesii 96 per 56 ed era appggiata su u teai di acciai avete uce 9 per 5 tra e quattr ce d ag (Figura 744) e travi aveari s state psiiate sue iee de retic $ 4$ B$ C e D$ ce travi pricipai e secdarie dea struttura (Figura 745) e diesii dee travi s strate i Figura 745 e Figura 746 e travi secdarie prtette 4 e 5 ha ache u apertura augata i crrispdea de cetr dea r uce Figura 744 I cpartiet di prva c travi aveari prtette di grade uce Figura 745 ayut dea struttura di acciai 06

114 Figura 746 Ifraii di dettagi sue seii di acciai I cpartiet aveva diesii di 9 per 56 $ c atea itera de sai stt i sffitt di 88 e pareti perietrai s state cstruite ipiegad bcchi da 7 :C $ c tre aperture$ gua di 5 per 3 e pareti perietrai de cpartiet ug e iee de retic $ 4 e D s state fissate aa r sit) a sai cpst$ i d da perettere vieti verticai dea piastra di sai ug queste pareti I frte dea facciata$ c e aperture$ % stat cstruit i d tae che a parete fsse estesa fi aa faccia iferire dea trave sida ug a iea de retic A$ cseted acua ifessie verticae dea trave ug questa iea de retic I teai % stat ctrvetat ritaete ee segueti psiii8 a ca A % stata bccata i etrabe e direii aterai$ a ca A4 ateraete i direie paraea aa iea 4 e a ca D ateraete paraeaete aa iea D I ctrveti s stati reaiati ipiegad u diagae CHS Tutte e ce e a trave piea ug a iea A s state prtette a fuc ipiegad astre di spessre 0 dispibii i cerci$ per ua resistea a fuc stadard di re Gi eeeti su perietr CB ug e iee $ 4 e D s stati prtetti usad ua fibra ceraica (vedi Figura 747)$ ach essi per ua resistea a fuc stadard di re a prteie a fuc % stata essa i pera ipiegad u ipresa abiitata$ segued e specifiche de prduttre Itre s stati usati paei di cartgess$ di spessre 5 $ ce ricpriet dea faccia itera dee pareti estere a fie di ridurre a perdita di care attravers i bcchi dea parete (Figura 748) Figura 747 Prteii a base di fibre e cartgess usate a iter de cpartiet 07

115 a setta cpsta aveva spessre 0 cpres 5 di fd$ a aiera grecata di acciai Hrib (HR5C50) di di spessre$ cacestru rdiari e a rete di aratura di acciai a aiera grecata di acciai a cda di rdie aveva ua resistea a traie isurata di 37 :C a rete eettrsadata di aratura A393 (Fig 748) cpredeva barre ad aderea igirata diaetr 0 $ a pass di 00 $ resistea a servaet iae di 500 :C ed % stata diesiata usad i -etd Baiey X3Y basat sua curva di icedi paraetric di prgett a rete di aratura aveva ua iia ughea di svrappsiie di 400 e u ricpriet di 40 di cacestru I prgett dea iscea de cacestru (per 3 ) cpredeva8 30 Hg,PC$ 98 Hg di pietra cacarea 0 $ 69 Hg di sabbia tagiete$ 380 Hg di pietra cacarea 6 $ 30 Hg di acqua grigia (ricicata) e 4 Hg di acqua fredda (di rubiett) :ea iscea de cacestru % stat usat acu additiv agete di geeraie aria a resistea cubica a cpressie edia isurata i gir dea prva % stata di 50 :C Figura 748 Rete di aratura e aiera grecata di acciai pria de gett di cacestru a piea iteraie tra a setta e e travi % stata tteuta ipiegad cettri a tagi$ diaetr 9 e atea 95 $ psti a pass di 00 ug e travi a richiesta di ferri di aratura ad U itr a perietr dea setta (ce strat i Figura 748) % stata ua richiesta specifica de prgett i cas di icedi$ a % stata ecessaria per assicurare u dettagi di aratura crrett per a prgettaie a fredd I ferri a U aveva diaetr di 0 ed era psti c 30 di cpriferr ug i brd dea setta$ ce strat i Figura Carichi di prgett I carichi di prgett s stati diesiati per u svraccaric caratteristic di 35 H:C $ isiee a u caric dee pareti di 0 H:C e a u caric di servii e fiiture di 05 H:C I cefficieti pariai dei carichi usati per Stat iite di Icedi crrispd ai vari dati i E:990 per edifici adibiti a uffici I caric risutate appicat % stat di 35 H:C $ ce strat i Tabea 73 08

116 Tabea 73 Carichi di prgett Descrizione Carico caratteristico Coefficiente di combinazione allo Carico di progetto allo Stato Limite di Incendio (kn/m ) Stato Limite di Incendio (kn/m ) Pareti Servizi e finiture Carichi variabili Totale 3.5 I carichi appicati s stati reaiati usad 44 sacchi di sabbia (gu de pes di t)$ psiiati i d uifre sua piastra de sai ce strat i Figura 749a$ fred u caric di 35 H:C I pes prpri dea setta$ che era di spessre 0 $ % stat cacat pari a 90 H:C $ tteed u caric ttae di 65 H:C Figura 749 (a) Carichi statici verticai (b) Paets di eg usati per i caric di icedi 743 Cac de i&ce&di icedi aturae % stat cacat usad e curve paraetriche teperatura tep riprtate i Appedice A di E:99 e i sftware,oe I caric di icedi era cstituit da 45 paets di eg stadard ( x x 05 di atea)$ cstruiti usad istei di eg 50 x 50 x 000 dispsti i d uifre e cpartiet (Figura 749b) I caric di icedi era equivaete a 40 Hg di ega per etr quadrat di superficie Assued per i eg u ptere carific di 75 -TCHg$ a desit) di caric di icedi per i cpartiet sttpst a prva % stat di 700 -TC I caric di icedi usat % stat eggerete pi5 eevat de caric di icedi di prgett per uffici (5 -TC $ frattie 80%) dat i E:99,gi paet di eg % stat cegat a su vici ediate u caae egger di acciai cteete ua astra di fibra prsa Circa 30 iuti pria de igiie$ 0 itri di paraffia s stati versati ei caai per assicurare u rapid sviupp de icedi a iter de cpartiet 744 a strue&ta5i&e U estes sistea di struetaie % stat tat i tutt i cpartiet per isurare a teperatura dei gas$ a distribuie dea teperatura e sai cpst$ a teperatura dee travi aveari prtette e prtette e gi spstaeti verticai ed ritai :ee Figure 750 e 75 % strata a psiie 09

117 dee isure prese Ua struttura di acciai idipedete % stata cstruita itr a cpartiet per creare u sistea di riferiet ester$ che perette a isura crretta degi spstaeti verticai e ritai S state usate u ttae di 350 tercppie per itrare e teperature e u ttae di 7 trasduttri per isurare i diversi spstaeti I trasduttri s stati attaccati a sistea di riferiet idipedete ester e$ dve ecessari$ s stati prtetti per assicurare assea degi effetti de care sui trasduttri Figura 750 Psiie dei dispsitivi di isura per e ifessii e a teperatura su tutta a setta 0

118 Figura 75 Psiie dee tercppie sua trave 4 prtetta (iea B de retic) 745 I&fessi&e dea trave;setta I cdiii di icedi ifessie dee travi di acciai cpste prtette$ assiaete vicate (Figura 75)$ cprede prevaeteete due parti8 arc teric e ifessie eccaica ifessie dvuta a arc teric % causata daa distribuie di teperatura uifre sua trave di acciai e sua cessa setta cpsta ifessie eccaica % dvuta aa riduie di rigidea e di resistea de ateriae csegueti a icreet dea teperatura A basse teperature (iferiri a 400DC) ifessie dea trave % prevaeteete dvuta a arc teric A pi5 eevate teperature ifessie eccaica sar) prepderate e aueter) c aggire rapidit)

119 Figura 75 i&ce&di sviuppat &e cpartie&t Figura 753 ifessie dea setta<trave prtetta a seguit de icedi a assia teperatura de acciai registrata di 053DC si % verificata dp 77 iuti i crrispdea dea eeria dee travi 4 e 5 (Figura 754) a assia teperatura si % verificata e aa iferire stt apertura augata a Figura 755 stra a distribuie dea teperatura ea parte critica dee travi aveari prtette Vae a pea tare che a teperatura % uifre ug aa state che e travi sia prtette e a uga durata de icedi a teperatura de aa superire dee travi % iferire$ ce previst$ per effett dea dissipaie de care e cacestru dea setta superire Ad ua teperatura assia di 053DC acciai ha pers i 97% dea sua resistea e rigidea e ctribuisce pc aa capacit) prtate dei carichi de sistea de sai

120 00 Beam 4 Zone 3 Centre A B C D E F 000 Temperature ( C ) Time (min) 00 Beam 5 Zone 3 Centre A B C D E F 000 Temperature ( C ) Time (min) Figura 754 Teperature registrate ea eeria dee travi prtette 3

121 Figura 755 assie teperature registrate ee travi prtette C icreet dea teperatura ee travi aveari prtette (Figura 753) % stat sservat che si % verificata iiiaete istabiit) de aia aie cpsta tra a trave aveare e a setta ha ipedit a trsie gbae dea trave a tedea de aa iferire a spstarsi ateraete ha causat a fessie de aia dea trave prtad a ua cpessiva istabiit) fesstsiae$ ce strat i Fig 753 I questa fase e teperature dee travi di acciai prtett era apprssiativaete di 800DC ed % stat csiderat che s aa superire fsse i supprt dea setta$ assued ua dispsiie a catearia (Figura 753) a teperatura dea rete di aratura spra e travi ha raggiut i vare assi di 375DC dp 95 iuti$ ce strat i Figura 756$ quad si era gi) ea fase di raffreddaet de icedi a Figura 757 stra a assia teperatura registrata ea rete di aratura tra e travi$ dve di uv a assia teperatura si % verificata durate a fase di raffreddaet de icedi a teperatura ea setta di cacestru ha ctiuat ad auetare ache dp a assia teperatura dei gas$ che si % verificata dp 75 iuti I Figura 757 s strate e teperature registrate ei cettri a tagi$ dve a assia 4

122 teperatura % stata di 585DC Sebbee a teperatura dei cettri a tagi sia stata eevata$ a resistea a tagi ritae ecessaria si era ridtta pich7 e travi prtette si era riscadate e aveva pers resistea e rigidea : c % stat acu seg di perdita di aie cpsta dee travi$ distrad che i cettri a tagi si s cprtati adeguataete e ha ateut aie cpsta tra a setta e e travi durate itera durata dea prva Mesh Temperature (above beam) Temperature(oC) Mesh-Zone A-3 00 Mesh-Zone A Mesh-Zone B Time(min) Figura 756 Teperature registrate ea rete di aratura spra e travi Mesh Temperature Temperature(oC) Mesh-Zone B-3 00 Mesh-Zone A-3 Mesh-Zone B-3 50 Mesh-Zone B3-3 Mesh-Zone A Time(min) Figura 757 Teperature registrate ea rete di aratura spra e travi 5

123 Stud Temperature Temperature(oC) Stud-Zone C- Stud-Zone C- Stud-Zone C-3 00 Stud-Zone C- Stud-Zone C- Stud-Zone C Time(min) Figura 758 Teperature registrate ei cettri a tagi a assia ifessie registrata dea setta % stata di 783 e si % verificata dp iuti (Figura 759)$ quad a fase di raffreddaet de icedi era gi) ciciata da tep a Figura 759 stra a curva spstaetctep per e Travi 4 e 5$ durate a prva e dp u gir successiv aa prva a Figura 759 stra ache ifessie dp u ese$ dp aver riss i sacchi di sabbia 6

124 Figura 759 Prfi dee ifessii registrate dea setta<trave I prfi dee ifessii dea setta$ accppiat c aie cpsta tra trave e setta$ ha causat a rtaie de aa superire dea trave di acciai Quest ha idtt u et secdari ea seie dea trave$ isiee a ua fra di tagi verticae$ prtad a istabiit) fesstrsiae dea trave aveare e guidad i T iferire ateraete furi da su pia rigiae I questa fase i caric % stat prevaeteete prtat da aie ebraae ea setta$ crrispdeteete ai pricipi fdaetai deieati e etd prgettuae di Baiey Si pug sservare che e travi aveari prtette ha fatt efficaceete parte de fuiaet dea catearia$ c s i T superire che ctribuisce a prtare 7

125 i caric istabiit) successiva de aia$ che % cueete sservata ee prve a fuc di picca scaa di eeeti isati$ si % verificata ea trave a icirca i crrispdea dea pria apertura$ dve gi spstaeti cpessivi s iitati 746 a5i&e ebra&ae &ee sette de sai a aiera grecata di acciai ha raggiut teperature superiri a 900DC ed % stat sservat che essa si % staccata da cacestru i te aree Ad ua teperatura di 900DC a aiera di acciai perde i 94% dea sua resistea e quidi$ teed ct ache de distacc$ ha ctribuit sigificativaete aa resistea cpessiva dea piastra di sai ea fase dea assia severit) de icedi Quest crrispde ae iptesi di prgett di Baiey$ dve e cac dea capacit) prtate dea setta i ctribut dea aiera grecata di acciai % trascurat Cuque vae a pea tare che a aiera grecata ha i beefic effett di ridurre e cseguee di gi fee di spaig$ pich7 essa assicura che gi espusiecrttura de cacestru riae su pst$ a patt che a aiera si stacchi sigificativaete cread u eccessiv spai tra aiera e cacestru Durate a prva u apia fessura si % verificata ug a uce crta dea setta de sai (Figura 760)$ i aiera crrispdete ae sservaii fatte pria dea prva i reaie a aie ebraae Zona di trazione Zona di compressione (anello) Figura 760 Diseg dee fessure che evideia i cprtaet dea setta a setta di cacestru appggiata era vicata ritaete ug i su perietr e e travi perietrai prtette di appggi ha ateut a r capacit) prtate$ aifestad picci spstaeti verticai Quest ha peress a aie ebraae di sviupparsi$ c e fre di pia di traie ea parte cetrae dea setta i equiibri c e fre di cpressie geerate ea setta ug i su perietr (Figura 760) Quest cprtaet % aag a ua ruta di bicicetta8 i raggi rappreseta aie ebraae di traie$ i cerchie rappreseta aie ebraae di cpressie 747 C&cusi&i a piastra di sai si % cprtata estreaete bee spprtad i carichi appicati per a durata dea prva e etted i evidea a resistea isita e sistea$ dvuta a aie ebraae ea piastra di sai Basadsi sui dati isurati$ % stat strat che aratura ee regii cetrai dea setta % stata sggetta a fre di traie$ frad ua rete di traie a fra di paraba eittica acrata ad u ae di cpressie e cacestru geerat ug i perietr dea setta Per effett de aie ebraae$ e travi secdarie su cui % appggiata a setta s ecessarie i cdiii di icedi e pss essere asciate prtette 8

126 I terii di prestaii dee travi aveari prtette pss essere tratte e segueti ccusii8 a causa de aie cpsta cbiata tra a trave aveare e a setta$ a crisi strutturae % stata deteriata da istabiit) fesstrsiae dea trave aveare piuttst che da istabiit) de aia da eccais Vierede$ ce cueete sservat ee prve a fuc i picca scaa di travi aveari9 da et i cui si % verificata istabiit) fesstrsiae$ s i T superire dea trave aveare ha ctribuit aa capacit) prtate dea piastra di sai ediate effett catearia9 3 a trave aveare ifuea i cprtaet ebraae dea setta$ che ha seguit i cprtaet cassic deieat e etd prgettuae di Baiey e ha spprtat i carichi per a durata dea prva a parete di uratura cstituete i ctr de cpartiet ha ateut a teuta$ agrad i sigificativ gradiete teric e spessre dea parete e a csistete defraie aterae Itre tutte e cessii (prtette) si s cprtate t bee e ha strat acu seg di crisi 9

127 8 GI STUDI UERICI PARAETRICI 8 I&trdu5i&e a prva di resistea a fuc stadard i scaa reae ha cferat acra ua vta ecceete prestaie de sistea di sai cpst$ dvuta a ctribut de aie ebraae di traie ea setta gi) sservata e descritta da Baiey & -re ($3) Tuttavia % acra ecessari estedere e verifiche de etd di cac sepificat a su cpet dii di appicaie :e attuae apprcci de igegeria dea sicurea i cas di icedi$ tae verifica pug essere cdtta ediate u studi ueric paraetric basat su appicaie dei dei di cac avaat$ i cui acue caratteristiche specifiche$ ce ifessie iite de sai e augaet dee arature di acciai$ pss essere faciete ctrate Tuttavia$ pria che quest studi paraetric sia cdtt$ i de ueric avaat deve essere vaidat rispett a test di icedi 8 Verifica de de &ueric A SYS rispett aa prva FRACF 8 Ge&erait> A fie di disprre di u de ueric vaid per siuare i cprtaet a icedi dei sai cpsti$ s state eseguite e aaisi ueriche dea prva di icedi i scaa reae descritte e Capit 7 utiiad i pacchett appicativ de sftware A:SYS I de ueric % cpst da due diverse parti$ ua per aaisi dea trasissie de care e ua per aaisi strutturae 8 A&aisi strutturae aaisi strutturae % stata basata su u de strutturae ibrid che tiee ct dee travi di acciai$ dea aiera di acciai$ dee ervature di cacestru e dea rete di aratura di acciai (vedi Figura 8) I quest de strutturae s stati usati i segueti tre tipi di eeeti fiiti8 eeet asta ieare 3D BEA-4 eeet piastra utistrat ieare 3D SHE9 eeet asta ieare 3D PIPE6 I sai cpst % stat rappresetat da eeeti she per a parte sida dea setta cpsta$ ce a rete di aratura di acciai Eeeti asta s stati usati per i prfii di acciai$ a aiera di acciai e e ervature dea setta cpsta Eeeti di cegaet s stati usati per a cessie a tagi tra e travi di acciai e a setta cpsta 0

128 SHELL9: parte solida della soletta di calcestruzzo BEAM4: Colonna di acciaio PIPE6: connessione tra trave di acciaio e soletta di calcestruzzo BEAM4: trave di acciaio, lamiera di acciaio e nervature di calcestruzzo Figura 8 Dettagi de de strutturae 83 A&aisi dea trasissi&e de care Per aaisi dea trasissie de care i riscadaet di tutti gi eeeti strutturai % stat aaiat ediate dei D$ usad a tipica seie trasversae di gi eeet strutturae Pich7 a vaidaie de de ueric riguarda sprattutt i cprtaet strutturae$ e prpriet) teriche de ateriae di prteie s state adattate i d da siuare i riscadaet dee travi di acciai prtette registrate durate a prva di icedi Per gi eeeti di acciai e di cacestru e rispettive prpriet) teriche s quee frite i E:994 (33) U cfrt tra e teperature cacate e e teperature dea prva per i diversi eeeti strutturai % iustrat ee Figure da 8 a 85 Figura 8 Cfrt tra e teperature dea prva e de aaisi uerica travi di acciai prtette

129 Figura 83 Cfrt tra e teperature dea prva e de aaisi uerica Travi secdarie prtette Figura 84 Cfrt tra e teperature dea prva e de aaisi uerica Travi pricipai prtette

130 Figura 85 Cfrt tra e teperature dea prva e de aaisi uerica setta cpsta 84 I cprtae&t ecca&ic degi eee&ti strutturai I cprtaet eccaic de sai % stat aaiat faced riferiet ae teperature frite da de teric e a de strutturae strat i Figura 8 Da quest de si pug faciete sservare che a parte cetrae de sai % stata riscadata t pi5 degi eeeti strutturai di brd I cprtaet strutturae de sai cacat % strat i Figura 87$ dve % rappresetata a cfiguraie defrata frita da de ueric dp 0 iuti di espsiie aa curva teperaturatep stadard Figura 86 de strutturae cpet e cap dee teperature cacate dp 0 iuti di icedi IS9 stadard 3

131 Figura 87 Cfiguraie defrata de sai cacata I Figura 88 % strat u cfrt tra gi spstaeti verticai de sai cacati usad i de ueric e gi spstaeti isurati su capie dea prva Si pug sservare che gbaete i de ueric ha frit risutati t siii a quei sperietai Tuttavia si verifica ua eggera discrepaa e ifessie dee travi prtette dp 50 iuti$ risutati i acue divergee tra e ifessii isurate e quee cacate da aaisi uerica Quest fee % stat attribuit aa perdita di ctiuit) dea rete di aratura durate a prva$ che ha deteriat u pi5 at vare de ifessie dee travi prtette -agrad questa picca differea$ % stata distrata a vaidit) de de ueric e a sua capacit) di vautare i cprtaet i cdiii di icedi Figura 88 Cfrt tra e ifessii de sai cacate e quee registrate durate a fase di riscadaet dea prva 4

132 83 Verifica de de &ueric SAFIR rispett ae prve di i&ce&di 83 Ge&erait> A fie di disprre di u de ueric vaid per siuare i cprtaet a icedi dei sai cpsti$ s state eseguite e aaisi ueriche dea prva di icedi i scaa reae descritte e Capit 7 utiiad i pacchett appicativ de sftware SAFIR I de ueric % stat cpst di due diverse parti$ ua per aaisi dea trasissie de care e ua per aaisi strutturae 83 SAFIR appicat aa prva FRACF 83 Caric di icedi :ea prva FRAC,F i sai % stat espst ae cdiii di icedi IS, reaiad ua prva di resistea a fuc stadard i fr e teperature registrate ee diverse e de fr stra che a curva di icedi stadard IS, % stata seguita i aiera accurata$ ce strat ea Figura 89 Figura 89 Cfrt tra e curve di icedi isurate e cpartiet e a curva di icedi IS Aaisi terica) dei uerici e pricipai risutati I sftware SAFIR % stat usat per aaisi terica dei prfiati di acciai e dea setta Per i cac dee teperature dea struttura$ a curva di icedi IS,834 % stata appicata sua frtiera dea setta di cacestru e dei prfiati di acciai prtetti$ etre$ per e seii tericaete prtette$ s state usate e teperature registrate sua seie di acciai (i d da eiiare tutte e icertee reative ae prpriet) teriche de ateriae di prteie ai pssibii difetti di appicaie) Per quat riguarda e travi secdarie prtette$ a setta di cacestru % stata deata i d da teere ct dea sua capacit) di assrbire care I cacestru spra a fagia superire de prfiat di acciai % csiderat s per aaisi terica e ha acua resistea eccaica (quest cacestru % deat separataete ediate eeeti she) aa iferire$ i due ati dei prfiati e a faccia iferire dea setta s sggetti a icedi IS,$ etre a faccia superire dea setta riae i ctatt c aria a 0DC durate tutta a fase di cac (vedi Figura 80) 5

133 Figura 80 Espsiie a fuc dee travi secdarie prtette :ea Figura 8 i risutati cacati s cfrtati c i dati isurati e aa iferire$ e aia e e aa superire di questi prfiati e teperature cacate risuta be i accrd c e teperature isurate Figura 8 Cfrt tra e teperature cacate e quee isurate ee travi secdarie prtette a Figura 8 stra e teperature isurate e aa iferire$ e aia e e aa superire dei prfiati prtetti 6

134 Figura 8 Teperature isurate ea trave prtetta IPE400 (siistra) e ea trave prtetta IPE300 (destra) Per aaisi terica dea setta % stat usat spessre efficace de de ce defiit e Eurcdice E:994 e ervature di 58 e strat di cacestru di 97 che cpre e ervature s sstituiti da ua setta piaa avete u spessre efficace di 0 (vedi Figura 83) a setta % espsta a icedi sua sua faccia iferire$ etre a faccia superire riae i ctatt c aria a 0DC atea da csiderare per i cac eccaic % atea de cacestru spra a aiera di acciai Figura 83 Spessre efficace di cac per aaisi terica dea setta 7

135 :ea Figura 84a e teperature cacate s cfrtate c a teperatura edia isurata ea setta spra a ervatura I puti E ed F crrispd aa psiie dei tdii di acciai de aratura (vedi Figura 84b) Figura 84 a) Cfrt tra teperature isurate e cacate c spessre efficace dea setta (siistra)/ b) Psiie dee TC ea setta (destra) a teperatura ei tdii di acciai e ea setta risuta be apprssiata da risutat ueric tteut ipiegad i de c spessre cstate 833 Aaisi strutturae U de agi eeeti fiiti % stat ipeetat c i sftware SAFIR a struttura % deata usad eeeti BEA- per e travi ed eeeti SHE per a setta e travi di brd s sepiceete appggiate sue ce$ ce idicat i Figura 85 a setta % vicata assiaete su due ati i d da siuare e cdiii di ctiuit) de sai cpst Figura 85 de per aaisi strutturae I cprtaet strutturae a teperatura abiete % di tip fessiae$ etre durate icedi si sviuppa aie ebraae :ea Figura 86 pss 8

136 essere sservate e aii ebraai a teperatura abiete e ad eevata teperatura Figura 86 Cfrt tra i regie fessiae (spra) e aie dea traie ebraae (stt)? fre ebraai a iter dea setta Ifie ea Figura 87 % strat i cfrt tra e ifessii isurate e e ifessii cacate c i de FE- Figura 87 Cfrt tra risutati uerici e sperietai riguardate gi spstaeti verticai E stata sservata ua crrispdea t bua tra i risutati de de FE- e i cprtaet reae durate a prva Quest sebra vaidare e sepificaii 9

137 che s state itrdtte$ ce i fatt che a rigidea dee ce ea fessie sia stata trascurata e che a setta ervata sia stata deata ediate u equivaete setta piaa E bee precisare che i cac de cprtaet strutturae % stat eseguit ipiegad i vari isurati dee prpriet) dei ateriai SAFIR appicat aa prva CSSFIRE Caric di icedi :ea prva Cssfire i sai % stat espst ae cdiii de icedi IS, reaiad ua prva di resistea a fuc stadard i fr e teperature registrate ee diverse e de fr stra che a curva di icedi IS, stadard % seguita i aiera accurata$ ce strat ea Figura 88 Figura 88 Cfrt tra curve di icedi isurate e cpartiet e curva di icedi IS Aaisi terica) dei uerici e pricipai risutati I sftware SAFIR % stat ipiegat per aaisi terica dei prfiati di acciai e dea setta Per i cac dee teperature dea struttura a edia dea curva di icedi % stata appicata sua frtiera dea setta di cacestru e dei prfiati di acciai prtetti$ etre$ per e seii tericaete prtette$ s state usate e teperature registrate sua seie di acciai (a fie di eiiare tutte e icertee reative ae prpriet) teriche de ateriae di prteie ai pssibii difetti cstruttivi) Per quat riguarda e travi secdarie prtette$ a setta di cacestru % stata deata i d da teere ct dea sua capacit) di assrbire care I cacestru spra a fagia superire de prfiat di acciai % stat csiderat s per aaisi terica e ha acua resistea eccaica (quest cacestru % deat separataete ediate eeeti she) aa iferire$ i due ati dei prfiati e a faccia iferire dea setta s espsti a icedi edi$ etre a faccia superire dea setta riae i ctatt c aria a 0DC durate tutta a fase di cac (vedi Figura 89) 30

138 Figura 89 Espsiie a fuc dee travi secdarie prtette :ea Figura 80 i risutati cacati e aa iferire$ e aia e e aa superire s cfrtati c i dati isurati Figura 80 Cfrt tra e teperature cacate e quee isurate ee travi secdarie prtette :ea Figura 8 s strate e teperature isurate e aa iferire$ e aia e e aa superire dei prfiati prtetti 3

139 Figura 8 Teperature isurate ea trave secdaria prtetta IPE70 (spra) e ea trave pricipae prtetta IPE70 (stt) Per aaisi terica dea setta % stat usat e de u spessre efficace$ ce defiit e Eurcdice E:994 e ervature di 58 e strat di cacestru di 77 che cpre e ervature s sstituiti da ua setta piaa avete u spessre efficace di 00 $ ce strat ea Figura 8 a setta % sggetta a icedi edi sua sua faccia iferire$ etre a faccia superire riae i ctatt c aria a 0DC atea da csiderare per i cac eccaic % atea de cacestru spra a aiera di acciai Figura 8 Spessre efficace di cac per aaisi terica dea setta 3

140 Per a setta spra a ervatura$ ea Figura 83a e teperature cacate s cfrtate c e teperature isurate Per e tre psiii csiderate spra e ervature (Put E$ Put F e Faccia superire dea setta$ vedi Figura 83b) s friti i vari edi isurati I puti E ed F crrispd aa psiie dei tdii di acciai Figura 83 a) Cfrt tra teperature isurate e teperature cacate c spessre efficace dea setta b) Psiie dee TC ea setta e teperature cacate risuta i bu accrd c e teperature isurate$ eccett che sua faccia superire dea setta$ dve e teperature s eggerete svrastiate Pich7 i Put F e i Put E crrispd aa psiie de tdi di acciai$ e teperature e aratura di acciai s apprssiate crrettaete dai risutati uerici de de ipeetat c spessre efficace dea setta 8333 Aaisi strutturae U de agi eeeti fiiti % stat ipeetat c i sftware SAFIR a struttura % deata usad eeeti BEA-S per e travi ed eeeti SHE per a setta e travi di brd s sepiceete appggiate sue ce$ ce idicat ea Figura 84 a setta e e travi s assiaete vicate I cprtaet strutturae a teperatura abiete % di tip fessiae$ etre durate icedi % presete aie ebraae :ea Figura 85 pss essere sservate e fre ebraai a teperatura abiete e ad eevata teperatura 33

141 Figura 84 Cfrt tra i regie fessiae (siistra) e effett dee tesii ebraai (destra)? fre ebraai a iter dea setta Figura 85 Cfrt tra i regie fessiae (spra) e effett dee tesii ebraai (stt)? fre ebraai a iter dea setta Ifie ea Figura 87 % strat i cfrt tra e ifessii isurate e quee cacate c i de FE- i differeti psiii de sai (vedi Figura 86) 34

142 Figura 86 Psiie dei trasduttri e dee ifessii cacate Figura 87 Cfrt tra risutati uerici e sperietai degi spstaeti verticai E stata sservata ua bua crreaie tra i risutati de de FE- e i cprtaet reae durate a prva CiG sebra vaidare e sepificaii che s state itrdtte$ ce i fatt che a rigidea fessiae dea ca sia stata trascurata e i fatt che e ervature dea setta sia state deate ediate u equivaete setta piaa E bee precisare che a siuaie de cprtaet strutturae % stata cdtta assued i vari isurati dee prpriet) dei ateriai SAFIR appicat aa prva FICEB Caric di icedi Per la prova in Ulster tutta l analisi termica è stata condotta usando la temperatura misurata nel centro del compartimento (vedi Figura 8.8) in modo da centrare l attenzione dell analisi sulla capacità del software SAFIR di simulare il comportamento del solaio sottoposto alla curva di temperatura reale del compartimento. 35

143 Figura 88 Curva di teperatura isurata e cetr de cpartiet 834 Aaisi terica) dei uerici e pricipai risutati Il software SAFIR è stato impiegato per l analisi termica dei profilati di acciaio e della soletta. I profilati di acciaio sono costituiti da travi alveolari. Poiché la sezione qui analizzata da un punto di vista termico è poi utilizzata nella successiva analisi strutturale come la sezione di una trave ad elementi finiti, è stata considerata la sezione in corrispondenza del centro di un apertura circolare (vedi Figura 8.9). Infatti le sollecitazioni longitudinali di un modello di trave non possono passare nell anima successiva che separa due aperture. In questi modelli termici di profilati di acciaio, la soletta di calcestruzzo è modellata in modo da tenere in conto della sua capacità di assorbire calore. Il calcestruzzo sopra l ala superiore del profilato di acciaio è considerato solo per l analisi termica e non ha alcuna resistenza meccanica (questo calcestruzzo è modellato separatamente mediante elementi shell). I profilati di acciaio e la faccia inferiore della soletta sono esposti all incendio misurato nel centro del compartimento, mentre la faccia superiore della soletta rimane in contatto con l aria a 0 C durante tutto la fase di calcolo. Le temperature raggiunte nelle sezioni non protette sono molto più alte della temperatura critica di queste travi alveolari. Infatti, conducendo l analisi strutturale di queste travi usando elementi shell, possono essere osservati fenomeni di instabilità per temperature di circa 600 C (principalmente instabilità dell anima o instabilità flessotorsionale). Pertanto il modello strutturale delle sezioni non protette deve tenere conto che si possono verificare fenomeni di instabilità dell anima. Un modo efficace per tenere conto di questo comportamento, quando si considerano elementi trave nel modello strutturale, è eseguire la simulazione usando un materiale acciaio modificato per l ala inferiore delle travi non protette. Questo materiale acciaio modificato ha le stesse proprietà meccaniche dell acciaio come definite da EN993-- sotto 500 C, mentre perde irreversibilmente le sue proprietà meccaniche tra 500 C e 600 C, in modo da tenere conto dei fenomeni di instabilità. 36

144 Figura 89 Espsiie a fuc? a) dee travi secdarie prtette c i de ibrid (destra) e b) dee travi prtette (siistra) Nella Figura 8.30 le temperature calcolate nelle travi secondarie non protette sono confrontate con le temperature misurate in diverse zone lungo la trave. Il confronto sembra indicare una temperatura inferiore durante la prova verso le estremità della trave. Figura 830 Cfrt tra e teperature cacate e quee isurate ee travi secdarie prtette Per quanto riguarda le sezioni protette, il materiale di protezione considerato per la sola analisi termica è considerato anche nel modello agli elementi finiti. Le sezioni di acciaio protette sono interessate dall incendio su una faccia e sull ala inferiore, mentre l altra faccia del profilato, di fronte alla parete, è ipotizzata come una frontiera adiabatica, vedi Figura 8.9b. Le temperature nelle sezioni protette rimangono inferiori alla temperatura critica di queste travi alveolari. Così, durante l intero calcolo, per l ala inferiore di questi profilati protetti di acciaio è considerato il materiale acciaio ordinario con le proprietà meccaniche definite per l acciaio in EN La protezione al fuoco delle travi alveolari è un parametro chiave determinante per assicurare un buon effetto membrana del sistema composto del solaio in caso di incendio. Per l analisi termica della soletta è stato usato lo spessore efficace del modello di soletta definito in Eurocodice 4 EN Le nervature di 5 mm e lo strato di calcestruzzo di 69 mm che copre le nervature sono sostituiti da una soletta piana avente spessore efficace 0 mm (vedi Figura 8.3). Questo spessore efficace rappresenta l altezza della soletta da considerare per la risposta termica. La soletta è soggetta all incendio sulla sua faccia inferiore, mentre la faccia superiore rimane in 37

145 contatto con l aria a 0 C. L altezza da considerare per il calcolo meccanico è l altezza di calcestruzzo sopra la lamiera di acciaio. Figura 83 Spessre efficace di cac per aaisi terica dea setta Nella Figura 8.3a le temperature calcolate sono confrontate con le temperature misurate nella soletta sopra le nervature. Per le tre posizioni considerate sopra la nervatura (A-3, A-4 e A-5, vedi Figura 8.3b), sono date quattro misure in corrispondenza di quattro posizioni del piano. La zona A-4 corrisponde alla posizione dei tondini dell armatura di acciaio. Figura 83 Trasissie de care ee e A/ A/ A3 e A4 a atea A73/ A74 e A75 dea seie trasversae Cfrt tra risutati isurati e cacati c spessre efficace de de dea setta Le temperature calcolate approssimano bene le temperature misurate, eccetto che sulla faccia superiore della soletta (A-5), dove le temperature sono sovrastimate. Poiché A-4 corrisponde alla posizione delle armature di acciaio, le temperature nelle armature di acciaio sono approssimate correttamente dai risultati numerici con il modello dello spessore efficace Aaisi strutturae Un modello agli elementi finiti è stato implementato con il software SAFIR. La struttura è modellata usando elementi BEAM per le travi ed elementi SHELL per la soletta. Le travi di bordo sono semplicemente appoggiate sulle colonne, come indicato nella Figura La soletta e le travi sono vincolate assialmente. 38