Calcestruzzo confinato, duttilità delle sezioni di calcestruzzo e verifiche di duttilità per la zona sismica (bozza Nuove NTC 2017)

Transcript

1 Calcestruzzo confinato, duttilità delle sezioni di calcestruzzo e verifiche di duttilità per la zona sismica (bozza Nuove NTC 2) Ing. Fabio MINGHINI fabio.minghini@unife.it Ricercatore di Tecnica delle Costruzioni Dipartimento di Ingegneria Università di Ferrara Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato Il legame vale solo nel nucleo confinato (no copriferro) Ci si uniforma a EN

2 Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato Sezioni circolari σ l Astf yk,st Astf yk,st D σ l D s= 2A st f yk,st σ l = 2A st f yk,st /(D s) 2

3 Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato Sezioni rettangolari (Ast,x/2)f yk,st σ l,y by σ l,x (Ast,y/2)f yk,st (Ast,y/2)f yk,st (Ast,x/2)f yk,st bx σ l,y b x s= A st,y f yk,st σ l,y = A st,y f yk,st /(b x s) NB: per n tiranti in direzione i(i = x, y) ho la somma delle aree di tutti i tiranti σ l,x b y s= A st,x f yk,st σ l,x = A st,x f yk,st /(b y s) Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato da EN (EC8) 3

4 Costruzioni in calcestruzzo - Calcestruzzo confinato sezioni rettangolari: da EN (EC8) n = 1 n 2 bi 6bh i= 1 s = 1 2b 1 s 2h dove nè il numero di barre vincolate dalle staffe e b i la loro distanza. s h b x (linea media st.) b b y (linea media st.) Esempio Colonna in (cls C25/3) Base B = cm Altezza H = cm Acciaio superiore A s = 3Ф18 ρ=.47 % Acciaio inferiore A s = 3Ф18 ρ =.47 % Armatura centrale A c = 2Ф18 ρ =.32 % Copriferro c c= = 4.2 cm (asse ferri long.) Base nucleo confinato b = cm (linea media st.) Altezza nucleo confinato h = cm (linea media st.) Passo staffe s= 8 cm st = 8 mm 8 Caso 1 Caso 2 Caso 3 4

5 A st,x = A st,y = A st = 1 mm 2 Esempio Colonna in (cls C25/3) n s = = = 2 1 4bi /( 6bh) =.33 ( 1 s/ 2b )( 1 s/ 2h ) s n =..26 ( b + h ).43 = con basp2 fyd ω = i = 31.6 cm (distanza barre =.218 w trattenute) sbh fcd σ l = 1.65 MPa σ 2 = σ l =.56 MPa A st,x = A st,y = A st = 1 mm 2 Esempio Colonna in (cls C25/3) n s = = = 2 1 4bi /( 6bh) =.33 ( 1 s/ 2b )( 1 s/ 2h ) s n =..26 ( b + h ).43 = con basp2 fyd ω = i = 31.6 cm (distanza barre =.218 w trattenute) sbh fcd σ l = 1.65 MPa σ 2 = σ l =.56 MPa A st,x = A st,y = A st = 15 mm 2 n s = = 2 1 8( b / 2) /( 6bh) = ( 1 s/ 2b )( 1 s/ 2h ) i = =s n = con b sp3( + ) yd ω = i A= 15.8 b cm h (distanza f barre =.327 w trattenute) sbh fcd σ l = 2.48 MPa σ 2 = σ l = 1.38 MPa 5

6 Esempio Colonna in (cls C25/3) Caso 1 Caso 2 Caso 3 ε c2 =.2% ε cu =.35% f ck = 25 MPa ε c2,c =.25% (1.2 ε c2 ) ε cu,c =.79% (2.3 ε cu ) f ck,c = 27.8 MPa(1.1 f ck ) ε c2,c =.32% (1.6 ε c2 ) ε cu,c = 1.43% (4.1 ε cu ) f ck,c = 31.6 MPa(1.3 f ck ) Esempio Colonna in (cls C25/3) f ck [Mpa] ε c [%] Caso 1 Caso 2 Caso 3 6

7 Costruzioni in calcestruzzo - Verifiche a flessione Costruzioni in calcestruzzo - Verifiche a flessione Si introducono esplicitamente le verifiche di duttilità 7

8 Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità Priestley(23) 8

9 Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità Priestley(23) φ y /φ y = M N /M y Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità Priestley(23) φ y /φ y = M N /M y Se rappresento il legame M-φeffettivo tramite un legame elasticoperfettamente plastico M N = M u = M Rd Se indico il momento corrispondente a φ y con M yd 9

10 Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità Priestley(23) φ y /φ y = M N /M y Se rappresento il legame M-φeffettivo tramite un legame elasticoperfettamente plastico M N = M u = M Rd Se indico il momento corrispondente a φ y con M yd φ y /φ y = M Rd /M yd Costruzioni in calcestruzzo - Duttilità φ y dipende poco da N Ed e da ρ; è legata alla ε sy e alla forma della sezione (Priestley 23) 1

11 Esempio Colonna in (cls C25/3) Base B = cm Altezza H = cm Acciaio superiore A s = 3Ф18 ρ=.47 % Acciaio inferiore A s = 3Ф18 ρ =.47 % Armatura centrale A c = 2Ф18 ρ =.32 % Copriferro c c= = 4.2 cm (asse ferri long.) f cd =.85 25/1.5 = 14.2 MPa 8 N Ed =.15f cd A c = 336 kn Caso 1 Caso 2 Caso 3 Esempio Colonna in (cls C25/3) Caso 1 M Rd = 5.4 knm φ u = ε cu /x=.35/.1166 =.3 m 1 11

12 Esempio Colonna in (cls C25/3) Caso 1 M yd = knm φ y = ε sy /(d x) =.195/( ) =.97 m 1 Esempio Colonna in (cls C25/3) M Rd = 5.4 knm φ u =.3 m 1 M yd = knm φ y =.97 m 1 Caso 1 φ y = φ y M Rd /M yd =.116 µ φ (N Ed ) = φ u /φ y =

13 Esempio Colonna in (cls C25/3) Ipotizzo il collasso del copriferro Caso 2 M Rd = knm (=.92M Rd,max ) φ u = ε cu,c /x=.79/.1135 =.7 m 1 Esempio Colonna in (cls C25/3) M Rd = knm φ u =.7 m 1 M yd = knm φ y =.97 m 1 Caso 2 φ y = φ y M Rd /M yd =. µ φ (N Ed ) = φ u /φ y =

14 Esempio Colonna in (cls C25/3) Ipotizzo il collasso del copriferro Caso 3 M Rd = knm (=.94M Rd,max ) φ u = ε cu,c /x=.143/.967 =.148 m 1 Esempio Colonna in (cls C25/3) M Rd = knm φ u =.148 m 1 M yd = knm φ y =.97 m 1 Caso 3 φ y = φ y M Rd /M yd =.19 µ φ (N Ed ) = φ u /φ y =

15 Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica Si richiede che la capacitàdi spostamento globale superi la domanda in curvatura per le sezioni di base! Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica Per gli elementi strutturali primari in CU II le verifiche DUT sono previste solo allo SLC (quando richiesto esplicitamente) Il rispetto dei dettagli costruttivi in genere consente di evitare le verifiche di duttilità, salvo nelle sezioni di base 15

16 Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica In queste valutazioni, la duttilitàin spostamento può essere associata al fattore q tramite le usuali relazioni Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica Verifiche di duttilità: richieste solo se non vengono rispettati i dettagli costruttivi. In questo caso, la capacitàsi valuta come indicato nel Cap. 4, mentre la domanda (allo SLC) vale: 16

17 Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica Pilastri da EN (EC8) Per le sezioni di base dei pilastri primari e per le sezioni terminali dei pilastri secondari Costruzioni di calcestruzzo - Verifiche di duttilità per la zona sismica Pilastri (sezione di base) Condizione che consente di evitare le verifiche di duttilità

18 Esempio Colonna in (cls C25/3) ν d =.15, ε sy,d =.196%, b c = mm, b = 2 mm, s= 8 mm Caso 1 Caso 2 Caso 3 =. =.56 ω w A = sp µ φ = ( b + h ) f sb h f yd cd =.23 µ φ = ( b + h ) f Asp yd ω = =.34 w sb h f Ottengo:.7 >.4. >.12 ma posso adottare, nelle zone dissipative, solo la configurazione del caso 3! cd 18