Progetto DPC-RELUIS, LINEAL

Transcript

1 RETE DEI LABORATORI UNIVERSITARI DI INGEGNERIA SISMICA Progetto DPC-RELUIS, LINEAL 5: Risultati ottenuti e sviluppi futuri RELATORE: prof. R. Zandonini WORKSHOP Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture Università degli Studi di Salerno Consorzio ReLUIS,, Febbraio 2007

2 OBIETTIVI DELLA LINEA DI RICERCA Sviluppo di approcci innovativi per il progetto di strutture in acciaio e strutture composte acciaio-calcestruzzo al fine di conseguire un miglioramento dei principi e delle regole di dettaglio per la progettazione e la valutazione della sicurezza sismica. Coordinamento affidato a Federico Mazzolani e Riccardo Zandonini

3 OBIETTIVI DELLA LINEA DI RICERCA STRUTTURE A TELAIO A MOMENTO RESISTENTE: Valutazione dei metodi progettuali e dei dettagli costruttivi necessari per il soddisfacimento del criterio di Capacity Design. Determinazione di metodologie per la misura della rotazione plastica e di criteri di classificazione sismica delle membrature. Valutazione della capacità dissipativa e dell'affidabilità delle prestazioni in zona sismica di giunti a parziale e completo ripristino di resistenza. Sviluppo di sistemi strutturali e relative metodologie di progetto per l ottimizzazione dei collegamenti trave-colonna e colonnafondazione. Valutazione dell influenza di pannelli di tamponamento sulla risposta sismica dei telai.

4 OBIETTIVI DELLA LINEA DI RICERCA TELAI CONTROVENTATI: Valutazione dei metodi progettuali e dei dettagli costruttivi necessari per il soddisfacimento del criterio di Capacity Design. Valutazione sperimentale della capacità dissipativa e dell'affidabilità delle prestazioni in zona sismica di strutture con controventi standard e controventi speciali caratterizzati da elevata duttilità. Sviluppo di dispositivi di controvento innovativi e di dettagli per la dissipazione energetica, quali dispositivi in gomma, in acciaio e sistemi di controvento unbonded.

5 OBIETTIVI DELLA LINEA DI RICERCA STRUTTURE DA PONTE: Esame della risposta sismica dei ponti di acciaio e composti per una definizione di regole di progetto da incorporare nella normativa sismica. Messa a punto di procedure per il design by testing con riferimento ai dettagli più critici quali i giunti trave-traverso e le connessioni a taglio acciaio-cls. Valutazione della capacità di resistenza in esercizio (fatica ad alto numero di cicli) ed in seguito ad eventi dinamici eccezionali (fatica oligociclica) mediante sviluppo e calibrazione di modelli di danno. Valutazione delle curve di fragilità, che esprimono la probabilità condizionale che la massima risposta ecceda un limite prestazionale per un'assegnata intensità dell'azione sismica.

6 LE 12 UNITÀ DI RICERCA Unità Argomento Principi e regole di progettazione di strutture controventate Capacità rotazionale e criteri di classificazione delle membrature di acciaio Contributo dei pannelli irrigidenti nel controllo del comportamento degli edifici di acciaio a struttura intelaiata Criteri di progetto di strutture intelaiate in acciaio e metodi di analisi non lineare Risposta sismica e regole di progetto di ponti di acciaio Risposta sismica e regole di progetto di ponti a struttura composta acciaio-calcestruzzo Procedure per l analisi della fatica oligociclica di membrature e collegamenti Responsabile scientifico Mazzolani UNINA Landolfo UNINA-B De Matteis UNICH Mandara SUN Salvatore UNIPI Piluso UNISA Castiglioni POLIMI

7 TEMI DELLA LINEA DI RICERCA Unità Argomento Design by testing basato sul criterio del Capacity Design di elementi strutturali e giunti in strutture a telaio e strutture da ponte in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo Capacità rotazionale e criteri di classificazione delle membrature composte Procedure di analisi strutturale per tenere conto delle effettive caratteristiche di resistenza e deformabilità dei connettori nelle travi composte Telai composti semicontinui con controventi dissipativi Modelli isteretici con degrado e curve di fragilità per i giunti composti Responsabile scientifico Zandonini/Bursi UNITN Pecce UNISANNIO Fabbrocino UNIMOL Dezi UNVPM Amadio UNITS

8 ORGANIZZAZIONE DELLA PRESENTAZIONE Le attività condotte dalle diverse unità di ricerca sono state raggruppate nel seguito secondo le tematiche principali: Criteri di progetto; Prestazioni di componenti e membrature; Prestazioni e modellazione dei collegamenti; Sistemi di controvento; Strutture da ponte.

9 UNITÀ DI RICERCA 4 Criteri di progetto CRITERI DI PROGETTO DI STRUTTURE INTELAIATE IN ACCIAIO E METODI DI ANALISI NON LINEARE COORDINATORE: Prof. A. MANDARA PARTECIPANTI: M. FERRAIOLI, A. ZAMBRANO, A.M. AVOSSA, A. LAVINO, F. RAMUNDO, G. SPINA, G. LAEZZA, G. DI LAURO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE SECONDA UNIVERSITÀ DI NAPOLI

10 OBIETTIVI DELL UNITÀ Definizione e messa a punto di criteri di progetto per strutture sismoresistenti in acciaio basati sul performance-based design. In dettaglio: Analisi comparativa dei criteri di progettazione esistenti. Messa a punto e validazione del metodo dello spettro di capacità e degli spettri inelastici con valutazione degli effetti del danno cumulato (Metodo ICSM). Determinazione dei parametri strutturali significativi ai fini delle prestazioni sismiche (Performance Criteria). Impiego del Metodo ICSM per correlare i livelli prestazionali con i livelli d intensità dell azione sismica (Performance Matrix). Estrapolazione dei risultati delle analisi al fine di mettere a punto una metodologia di carattere generale per la progettazione strutturale su base prestazionale di strutture intelaiate in acciaio.

11 OBIETTIVI DELL UNITÀ Il lavoro svolto ad oggi: Ha approfondito il tema della valutazione, secondo metodi multi-obbiettivo e multi-criterio, delle prestazioni delle componenti sia strutturali sia non strutturali. Si è mosso nell ottica della proposta di una procedura di analisi statica iterativa basata sui metodi dello spettro inelastico e di capacità, che consente di associare i parametri che caratterizzano la risposta del sistema con i livelli prestazionali richiesti.

12 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Performance-based Assessment PERFORMANCE CURVE PERFORMANCE MATRIX BASE SHEAR / TOTAL WEIGHT EARTHQUAKE LEVEL (PGA/g) IO FO LS LS CP CP BEVAGNA TOP DISPLACEMENT / TOTAL HEIGHT(%) BEVAGNA FO IO LS FULL OPERATIONAL LIFE SAFETY COLLAPSE OPERATIONAL PREVENTION PERFORMANCE LEVEL CP Performance criteria 1. Stiffness criterion: - Interstorey ratio - Roof drift ratio 2. Strength criterion: - Residual permanent drift ratio 3. Ductility criterion: - Plastic hinge criterion 4. Low-cycle fatigue criterion: - Minimun damage index Performance levels Full Operational (FO) Operational (O) Life Safety (LF) Collapse Prevention (CP)

13 UNITÀ DI RICERCA 2 Prestazioni di componenti e membrature CAPACITÀ ROTAZIONALE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DELLE MEMBRATURE DI ACCIAIO COORDINATORE: Prof. R. LANDOLFO PARTECIPANTI: M. BRESCIA, O. MAMMANA DIP. DI COSTRUZIONI E METODI MATEMATICI IN ARCHITETTURA UNIVERSITÀ DI NAPOLI FEDERICO II

14 OBIETTIVI DELL UNITÀ Valutazione della capacità rotazionale di membrature di acciaio. Formulazione di idonei criteri di classificazione delle stesse in differenti categorie di duttilità. 1.0 anno Analisi sistematica dello stato dell arte e inquadramento della problematica teorico-sperimentale. Ricalibrazione e generalizzazione della formulazione analitica del parametro di sovraresistenza s (prima proposta). Pianificazione delle successive indagini numerico-sperimentali.

15 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Ai fini della progettazione sismica è richiesto un criterio di classificazione che consenta la suddivisione in: M M p M M p 1 Duttilita Sovraresistenza classi di duttilità classi di sovraresistenza 1 qmax qy q qy Parametro di sovraresistenza s (OPCM 3431 valido per i profili IPE e HE Aspetti da investigare: s = 1 b 2 2 f λ f λw * L σ u σ - Necessità di ricalibrare e generalizzare la formulazione del parametro di sovraresistenza s in funzione di alcuni parametri geometrici (snellezza flangia, snellezza anima), del gradiente di momento, delle proprietà del materiale; - Necessità di introdurre un parametro di duttilità che consenta il calcolo dell effettiva capacità rotazionale e la valutazione dell influenza dello stesso sul fattore di struttura q. y

16 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Espressioni del parametro s 1. SEZIONI A DOPPIO t b 2 2 f E ε h 1 / s = λ f λ w * L E ε h y t d d w b 2. SEZIONI SCATOLARI 2 2 E ε h 1/ s = λ f λw E ε h y t D 3. SEZIONI TUBOLARI 2 E ε h 1/ s = λ ε E h y b fc b w d w b ft t b LC b Lt 4. SEZIONI SOTTILI A C 2 2 E ε h 1/ s = λ f λ w E ε h y

17 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Pianificazione delle indagini numerico-sperimentali 1. Esecuzione di una campagna di prove di flessione su tre punti che consenta l investigazione dei parametri di interesse 2. Definizione di un parametro di duttilità che consenta la valutazione della capacità rotazionale massima M Mp M Mp Mu Mp 1 My Mp Mu Mp 1 My Mp Ru Rmax 1 ϑu ϑ ϑmax ϑ y y ϑ ϑ y 1 ϑmax ϑ y ϑ ϑy 3. Valutazione dell influenza del parametro di duttilità sul fattore di struttura q

18 UNITÀ DI RICERCA 9 Prestazioni di componenti e membrature CAPACITÀ ROTAZIONALE E CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DELLE MEMBRATURE COMPOSTE COORDINATORE: Prof. M.R. PECCE PARTECIPANTI: F. CERONI, L. DI SARNO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA UNIVERSITÀ DEL SANNIO BENEVENTO

19 OBIETTIVI DELL UNITÀ Il comportamento sismico delle strutture intelaiate composte acciaio-calcestruzzo è significativamente influenzato dalla capacità rotazionale delle membrature (travi e/o colonne). Si evidenzia una completa assenza di indicazioni specifiche per il calcolo della capacità rotazionale delle membrature per le strutture composte acciaio-calcestruzzo. Un ulteriore aspetto di notevole interesse applicativo è quello legato alla classificazione delle sezioni, funzionale alla caratterizzazione dei coefficienti correttivi per la determinazione semplificata delle capacità resistenti di sezioni con elementi aventi diversa snellezza. OBIETTIVO: estendere con analisi teorico-sperimentali l espressione per la valutazione delle rotazioni plastiche anche per le sezioni composte. Tale espressione deve tenere conto delle caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti la sezione composta, in particolare tipo di acciaio e calcestruzzo, nonché della tipologia e grado di connessione.

20 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Beam type A 800 mm #20 shear studs Spacing 190 mm 120 mm Beam type B 180 mm 4 Φ14 mm HEB 180 #2*10 shear studs Spacing 190 mm Beam type C #8 shear studs Spacing 515 mm Span length 3610 mm Load (kn) Beam Type A Beam Type B 100 Beam Type C 50 0 Deflection (mm)

21 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI PARAMETRI GEOMETRICO/MECCANICI La capacità rotazionale delle membrature composte acciaio-calcestruzzo è influenzata dai seguenti parametri: Travi: - Tipo profilato metallico; - Grado connessione; - Tipo soletta; - Larghezza collaborante; Colonne: - Tipo profilato metallico; - Tipo sezione composta; - Presenza di armatura longitudinale/trasversale; - Collegamento alla base;

22 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Progettazione delle prove sperimentali Prove su colonne composte (c/o Laboratorio DAPS/Napoli) Pos D E F 9.6 Pos Pos. 5 Pos G4 Y X G3 550 Pos. 7 Pos G1 G Pos. 10 Pos. 4 C Pos. 8 B A Pos. 6 Pos. 11 Pos. 5 Pos. 12 Pos. 2 Pos. 9 Pos. 6 D E F Pos. 3 Pos. 4 Pos. 8 Pos. 3 Pos. 10 Pos. 13=tirafondi A B C 160 SEZIONE F-F Pos. 5 Pos. 12 Pos. 7 Pos Pos. 12 Pos. 7 Pos Pos. 1 Pos. 2 Pos Pos Pos. 3 Pos

23 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Progettazione delle prove sperimentali Prove su travi composte (c/o Laboratorio CETMA/Brindisi) Rete elettrosaldata Ø10/25 A Calcestruzzo Rck 250 Lamiera grecata tipo A 55/P 600 HI-BOND t = 1.5 mm Fe 430 hp =55 mm Costolature (s=10mm) saldate Fe430 IPE 360 (Fe 430) (saldatura a completa penetrazione) Costolature (s=10mm) saldate Fe430 (saldatura a completa penetrazione) A 5000 Prove a momento negativo su travi di luce L=4m (IPE 360) con connessione totale e parziale Sezione A-A Costolature (s=10mm) saldate Fe R18 IPE ,7 334,6 12,7 Lamiera grecata tipo A 55/P 600 HI-BOND t = 1.5 mm Fe 430 hp =55 mm 61,5 88,5 Rete elettrosaldata Ø10/ Solaio composto calcestruzzo-lamiera grecata Valutazione effetti: (i) Larghezza efficace; (ii ) Grado di connessione; (iii) Effetto ciclico

24 UNITÀ DI RICERCA 7 Prestazioni di componenti e membrature PROCEDURE PER L ANALISIL DELLA FATICA OLIGOCICLICA DI MEMBRATURE E COLLEGAMENTI COORDINATORE: Prof. C.A. CASTIGLIONI PARTECIPANTI: C. BERNUZZI, G. VASDRAVELLIS, J. BRESCIANINI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTTURALE POLITECNICO DI MILANO

25 OBIETTIVI DELL UNITÀ Studio e codificazione di procedure standard per l analisi di membrature e collegamenti soggetti a fatica oligociclica. Analisi sperimentale, elaborazione dei risultati sperimentali e modellazione numerica. Si farà riferimento ad alcuni documenti esistenti, come il report n.45 ECCS del 1986 (Recommended Testing Procedures for the Steel Structures under Cyclic Loading) e l ATC-24. L obiettivo è quello di fornire una serie di documenti che consentano una standardizzazione non solo delle procedure di prova ma anche l analisi dei risultati.

26 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Analisi delle procedure di prova per la valutazione della fatica oligociclica di membrature e collegamenti sia a livello nazionale e/o europeo; Analisi dell attività svolta in questo campo sia negli USA che in Giappone; E stata identificata una carenza dal punto di vista operativo nelle (poche) raccomandazioni per l esecuzione di prove cicliche che è stato possibile reperire. ANALISI NUMERICHE E SPERIMENTALI Definizione di una innovativa procedura di prova in campo ciclico per la valutazione della fatica oligociclica e dei modi di rottura di sottostrutture, prendendo in considerazione gli effetti dei carichi gravitazionali agenti simultaneamente alle azioni sismiche; Applicazione della procedura di prova ad una campagna sperimentale riguardante prove cicliche su connessioni trave-colonna di scaffali in acciaio.

27 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI An Innovative cyclic Testing Procedure F Displacement-controlled Fy Fg Force controlled Force controlled d Displacement-controlled Typical positive and subsequent negative cycles (positive force induces negative bending moments at critical beam-to-column connection).

28 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI An Innovative cyclic Testing Procedure F Fy Fg Force controlled Failur F Fy Fg Force controlled Displacement-controlled Failure d d Possible failure of specimen. (other) Possible failure of specimen

29 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI EXPERIMENTAL PROGRAMME

30 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI EXPERIMENTAL RESULTS 8.00 F [kn] 6.00 Fg=0.75 Fy Fg=0.25 Fy d [mm] F 130Fy25-1 [kn] F 130Fy75-1 [kn] Series3 Series4 ECCS Cyclic Tests Specimen 130x45x1.5 mm Innovative cyclic testing procedure results for tests F130Fy25-1 and F130Fy75-1

31 UNITÀ DI RICERCA 10 Prestazioni di componenti e membrature PROCEDURE DI ANALISI STRUTTURALE PER TENERE CONTO DELLE EFFETTIVE CARATTERISTICHE DI RESISTENZA E DEFORMABILITÀ DEI CONNETTORI NELLE TRAVI COMPOSTE COORDINATORE: Prof. G. FABBROCINO PARTECIPANTI: L. DESERI DIPARTIMENTO SAVA UNIVERSITÀ DEL MOLISE

32 OBIETTIVI DELL UNITÀ L analisi di strutture intelaiate composte acciaio-calcestruzzo si presenta piuttosto complessa, dal momento che per le applicazioni sismiche la progettazione deve essere orientata a garantire livelli di duttilità globale e locale capaci di dissipare energia in campo anelastico. Tale circostanza obbliga ad effettuare accurate valutazioni dei meccanismi di interazione tra le membrature (collegamenti trave-colonna e colonna-fondazione) e a livello più locale (travi, colonne) tra acciaio e calcestruzzo. OBIETTIVI: Risposta dei sistemi di connessione in zone soggette a momento negativo. Analisi del contributo dell interazione parziale alla capacità di spostamento e di dissipazione delle travi composte. Modellazione della risposta di travi composte.

33 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE La valutazione della risposta dei connettori nelle zone di momento negativo è un tema poco studiato: Sotto azioni monotone: Prove sperimentali opportunamente progettate possono fornire informazioni interessanti. L effetto della trazione del calcestruzzo sulla resistenza appare modesto. Nel caso di solette con una pretensione minore aumenta la duttilità del sistema di connessione e di carico ultimo. Un aspetto importante è la valutazione della capacità di scorrimento, che decresce nel caso di soletta non sollecitata. Gli spostamenti relativi trasversali tra soletta e profilo (uplift) presentano valori non dissimili da quelli ottenuti da prove a flessione su travi. Sotto azioni cicliche: Non ci sono prove e/o informazioni specifiche.

34 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Progettazione delle prove sperimentali Calcestruzzo: Rcm= 25 MPa Profilo: HEB 160 Fe430

35 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Esecuzione delle prove sperimentali Soletta tesa (connettore φ 16 mm) Carico [kn] Soletta 2 Media Soletta 1 Φ16 Φ19 Φ22 γ v =1 γ v =1.25 γ v =1 γ v =1.25 γ v =1 γ v =1.25 Steel Conc Steel Conc Steel Conc Steel Conc Steel Conc Steel Conc kn kn kn kn kn kn Scorrimento [mm]

36 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Esecuzione delle prove sperimentali Prove di Uplift (connettore φ 19 mm) SOLETTE TESE Carico [kn] Q/2 T T Q T Zone di cls interessata dalla flessione SOLETTE SCARICHE x Tx T σco Q/2 Φ 19 tesa Scorrimento [mm] σco T T x T Q/2 T Zone di cls interessata dalla flessione Q

37 UNITÀ DI RICERCA 8 Prestazioni e modellazione dei collegamenti DESIGN BY TESTING BASATO SUL CRITERIO DI CAPACITY DESIGN DI ELEMENTI STRUTTURALI E GIUNTI IN STRUTTURE A TELAIO IN ACCIAIO E COMPOSTE ACCIAIO-CALCESTRUZZO CALCESTRUZZO COORDINATORE: Prof. R. ZANDONINI Prof. O.S. BURSI PARTECIPANTI: F. FERRARIO, N. TONDINI, A. BONELLI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA E STRUTTURALE UNIVERSITÀ DI TRENTO

38 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Sviluppo di procedure di progettazione basate sul concetto del Multi-objective performance-based design PROGETTAZIONE TRADIZIONALE SECONDO L ATTUALE NORMATIVA EUROPEA PROGETTAZIONE INNOVATIVA PROPOSTA NEL PROGETTO MIUR2004 Progetto sismico Progetto al fuoco Le azioni eccezionali sono considerate nella progettazione come eventi indipendenti Progetto sismico Progetto al fuoco Gli elementi strutturali dovranno garantire soddisfacenti prestazioni in presenza di azioni sismiche e al contempo assicurare un adeguato comportamento al successivo incendio

39 OBIETTIVI E ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO L attività si incentra sulla valutazione della realizzabilità e dell'efficienza sismica di giunti composti, in strutture a telaio soggette a terremoto e successivamente ad incendio. 1.0 anno OBIETTIVO: idntificare i dettagli critici di unioni bullonate e saldate con riferimento alla durabilità, alla resistenza e alla capacità dissipativa. inquadramento delle problematiche teorico-sperimentali, mediante l esame dello stato dell arte e delle norme e raccomandazioni del settore; pianificazione delle prime indagini sperimentali mediante prove cicliche quasi-statiche su giunti trave-colonna;

40 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Progettazione a fuoco e sisma degli elementi strutturali principali: trave composta a completo ripristino di resistenza con solette realizzate con getto su lamiera grecata e su lastra tipo predalle e colonna composta tubolare fully-encased secondo EC-4 ed EC-8. Progettazione del nodo trave-colonna con il metodo per componenti. Analisi termica del nodo mediante modellazione agli elementi finiti. Progettazione del set-up di prova, strumentazione di prova e assemblaggio dei campioni da sottoporre a prova.

41 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Sviluppo di procedure di progettazione basate sul concetto del Multi-objective performance-based design Lay-out del nodo composto con colonna filled encased (interno ed esterno)

42 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Sviluppo di procedure di progettazione basate sul concetto del Multi-objective performance-based design Modellazione del nodo trave-colonna mediante un approccio per componenti con molle equivalenti dotate di caratteristiche proprie in termini di: Rigidezza Resistenza Capacita deformativa Soletta o barre d armatura Piatto orizzontale superiore z Parte superiore piatto verticale Parte inferiore piatto verticale Piatto orizzontale inferiore

43 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Sviluppo di procedure di progettazione basate sul concetto del Multi-objective performance-based design Analisi ad elementi finiti (ABAQUS 6.4.1) per tempi di esposizione di 30 e 60 minuti d incendio al fine di ottenere la relazione momento-rotazione del nodo travecolonna al variare del tempo di esposizione e quindi della temperatura Momento resistente del nodo a momento negativo [knm] ,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 [mrad] 20 C Esposizione al fuoco di 30' Esposizione al fuoco di 60'

44 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Progettazione del set-up e della strumentazione di prova Vista frontale Vista laterale

45 UNITÀ DI RICERCA 12 Prestazioni e modellazione dei collegamenti MODELLI ISTERETICI CON DEGRADO E CURVE DI FRAGILITÀ PER I GIUNTI COMPOSTI COORDINATORE: Prof. C. AMADIO PARTECIPANTI: S. NOÈ,, L. MACORINI, M. FRAGIACOMO, C. FEDRIGO DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE

46 OBIETTIVI DELL UNITÀ Approfondimento delle problematiche concernenti la modellazione ciclica di giunti composti acciaio-calcestruzzo; Analisi di una particolare tipologia caratterizzata dalla presenza di un giunto flangiato semi-rigido con soletta collaborante a completa interazione. Calibrazione di un modello per componenti del giunto composto in grado di cogliere anche in condizioni cicliche i complessi fenomeni isteretici che si verificano in questa tipologia. Determinazione del degrado ciclico delle componenti più importanti del giunto (Tstub flangia trave e ala colonna, soletta in calcestruzzo) al fine di cogliere adeguatamente la risposta ciclica complessiva dello stesso. Al fine di valutare la reale vulnerabilità sismica di telai composti acciaiocalcestruzzo con utilizzo dello stesso tipo di giunto, verrà effettuata un ampia analisi probabilistica, basata sull uso del metodo di MonteCarlo, dapprima sul giunto composto e successivamente su un intero telaio, determinando le curve di fragilità di quest ultimo.

47 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Modellazione del nodo trave colonna mediante macromodello meccanico (1) Individuazione delle componenti (3) Determinazione dei legami costitutivi α 2 F yp Zona soggetta a trazione F pp K hp K pp Δ F F yp β 2 F yp K ep Zona soggetta a taglio Zona soggetta a compressione Δ F K pn K hn K en β 1 F yn (4) Assemblaggio del modello F yn F pn α1 α 1 F yn Degrado di resistenza multiparametrico δ ' ε ' E p umax' ΔF ' = Fy' γ ' Δ Eum ' + E p um' δ '' ε '' E p umax '' ΔF '' = Fy'' γ '' Δ Eum'' + E p um' ' (2) Calcolo delle rigidezze e delle resistenze delle singole componenti del giunto Cerniera Nodo

48 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Validazione del modello meccanico La validazione del modello è stata effettuata mediante la simulazione numerica di prove di laboratorio eseguite su giunti trave colonna composti presso l Università di Pisa e presso l Istituto tecnico superiore di Lisbona da Calado et al.(2002) Caratteristiche dei giunti trave-colonna Apparato di prova Nodo interno Prove eseguite su giunti isolati presso L Università di Pisa da Caramelli et al. (2003)

49 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI F Validazione del modello meccanico Cerniera Nodo Cerniera Nodo 1 C-SUP Collegamento metallico superiore 2 C-ANI Collegamento metallico d'anima 3 C-INF Collegamento metallico inferiore 4 COL-SUP/INF Anima della colonna compressione e trazione 5 COL-ANI Anima della colonna compressione trazione 6 PANN Pannello d'anima della colonna a taglio 7 SOL Soletta C.A. 8 SCORR Scorrimento collegamento trave soletta 9 RIDIR Ridirezione Colonna-soletta

50 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Validazione del modello meccanico Momento [knm] Rotazione [mrad] SPERIMENTALE SENZA DEGRADO CLS CON DEGRADO CLS Confronto Sperimentale Numerico Nodo esterno

51 UNITÀ DI RICERCA 1 Sistemi di controvento STRUTTURE CON CONTROVENTI IN ACCIAIO COORDINATORE: Prof. F.M. MAZZOLANI PARTECIPANTI: G. DELLA CORTE, M. D ANIELLO E. BARECCHIA, L. FIORINO DIPARTIMENTO DI ANALISI E PROGETTAZIONE STRUTTURALE UNIVERSITÀ DI NAPOLI FEDERICO II

52 OBIETTIVI DELL UNITÀ Caratterizzazione della capacità sismica di strutture con controventi attraverso l analisi di soluzioni innovative, come controventi eccentrici o concentrici ad instabilità impedita, e confronto con soluzioni classiche. Determinazione della risposta sismica di strutture controventate mediante sperimentazione su sottostrutture rappresentative delle componenti dissipative principali. Caratterizzazione delle differenti tipologie analizzate in termini di prestazioni attese per sollecitazioni sismiche mediante analisi numeriche con modelli ad elementi finiti. Confronto tra le capacità misurate e le richieste di deformazione deducibili dai risultati dei modelli numerici e dalle prove sperimentali eseguite.

53 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Analisi accurata dello stato dell arte e delle conoscenze in tema di progettazione antisismica di strutture in acciaio con controventi. Selezione di diverse tipologie di controventi, come possibili settori di approfondimento per le attività future: 1. controventi concentrici classici; 2. controventi eccentrici; 3. controventi concentrici speciali ad instabilità impedita. ANALISI NUMERICHE E SPERIMENTALI Progettazione di tipici edifici multipiano in acciaio, equipaggiati con controventi concentrici classici e ad instabilità impedita, secondo Eurocodice 8 e la normativa sismica italiana OPCM Sviluppo di modelli agli elementi finiti, nei quali il legame forza-spostamento assiale delle aste di controvento è rappresentato sia attraverso regole basate sull evidenza sperimentale di letteratura, sia attraverso regole semplificate.

54 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Several tests have been performed on two similar prototypes equipped by: 1. Eccentric Bracing System 2. Buckling Restrained Braces Eccentric Bracing System Buckling Restrained Braces

55 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI V st 1 test =432 kn V nd 2 test =637 kn V rd 3 test =621 kn V RC = 76,4 kn K st 1 test =19286 kn/m K nd 2 test =42631 kn/m K rd 3 test =26025 kn/m K RC =1006 kn/m Comparison on EBFs tests Base Shear (kn) positive evelope - first test positive evelope - second test positive evelope - third test original RC structure Top displacement (m) All tests show an important increase of lateral strength with respect to the bare RC structure. The maximum link shear force reaches an estimated value of 5V p, corresponding to an estimated shear deformation of 0.30rad.

56 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Comparison on BRBs tests V RC = 76.4 kn V st 1 test = 312 kn V nd 2 test = 378 kn K RC =1570 kn/m K st 1 test =18000 kn/m K nd 2 test = kn/m Base Shear (kn) 1 st test 2 nd test original RC structure Displacement (cm) All tests show an important increase of lateral strength with respect to the bare RC structure. The lateral displacement capacity of the BRB system No. 2 is about 2 times the one measured on the bare RC structure.

57 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Test on Masonry-infilled RC building The building was previously tested as it is. The cyclic pushover test shows a soft story mechanism at first floor and a very significant contribution of non structural elements (external walls, internal partitions) max sway final status

58 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Test on Masonry-infilled RC building After reparation, the building will be equipped with BRBs (+2.90) BRBs are hidden in the masonry infill wall BRBs are only placed at 1 floor In the next months the strengthened structure will be tested.

59 UNITÀ DI RICERCA 11 Sistemi di controvento TELAI COMPOSTI SEMICONTINUI CON CONTROVENTI DISSIPATIVI COORDINATORE: Prof. L. DEZI PARTECIPANTI: S. ALBANESI, F. GARA, R. GIACCHETTI, L. RAGNI DIPARTIMENTO DI ARCHITETTURA, COSTRUZIONI E STRUTTURE UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE (ANCONA)

60 OBIETTIVI DELL UNITÀ Studiare la possibilità di operare il miglioramento o l adeguamento sismico impiegando dispositivi in grado di dissipare energia sotto forma di calore attraverso vari meccanismi (attrito, isteresi plastica, viscoelasticità, etc.). L impiego di tali dispositivi nelle strutture di nuova costruzione permette di modulare la risposta strutturale in funzione degli stati limite che devono essere presi in considerazione in fase di verifica, affidando: ai controventi il compito di presidiare la struutura nei confronti dello stato limite di danno (SLD) all ossatura principale il compito di dissipare l energia in eccesso allo stato limite ultimo (SLU) Elaborare criteri di progetto e di analisi di strutture equipaggiate con sistemi dissipativi giungendo alla definizione di metodi semplificati.

61 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Dispositivi di dissipazione in gomma ad alto smorzamento (HDR) vantaggiosi - ricentranti - piccole deformazioni, - numero elevato di cicli comportamento complesso - pochi lavori ( taglio puro) - prove sperimentali (PRIN 2002) Dispositivi di dissipazione isteretici ad instabilità impedita (BRB) comportamento semplice - elasto-plastico - effetti secondari (attrito, confinamento) deformazioni residue Metodologie di analisi e di progetto delle strutture equipaggiate (poche indicazioni, molte questioni ancora aperte)

62 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO PREDISPOSIZIONE MODELLI NUMERICI Dissipatori isteretici assiali ad instabilità impedita (BRB) - comportamento elastoplastico 150 σ = k( ε ε ) p ε & - effetti secondari trascurati p = ε& σ σ d y force (kn) displacement (mm) Dissipatori in gomma ad alto smorzamento (HDR) - comportamento viscoelastico non-lineare degradante τ = τ 0 + τ m τ 0 =τ 0( γ, γ v 1, γ v2) τ = τ m m ( γ, γ v3, qe, qv ) risp. stabile risp. transitoria Force (kn) ,5-2 -1,5-1 -0, ,5 1 1,5 2 2, strain

63 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Modellazione del sistema S-DoF Frame DISS. m - telaio composto: elastico - elastoplastico - dissipatore : HDR - BRB displacement (mm) Model Test time (s) Validazione del modello S-DoF con HDR

64 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI Costruzione di spettri di risposta non-lineari mediante analisi parametriche - diversi livelli di duttilità del telaio (livelli di danno) - diversi valori di rigidezza del telaio originale (T) - diversi rapporti di rigidezza dissipatori-telaio (s d ) Sd(m) sd=1.0 sd=0.5 sd=0.25 no HDR spostamenti T(s) forza elastica telaio sd=1.0 sd=0.5 sd=0.25 no HDR forza sul dispositivo sd=1.0 sd=0.5 sd=0.25 Sfs(kN) Sfd(KN) T(s) T(s)

65 UNITÀ DI RICERCA 3 Sistemi di controvento CONTRIBUTO DEI PANNELLI IRRIGIDENTI NEL CONTROLLO DEL COMPORTAMENTO DEGLI EDIFICI A STRUTTURA INTELAIATA COORDINATORE: Prof. G. DE MATTEIS PARTECIPANTI: A. FORMISANO, S. PANICO, G. BRANDO, I. LANGONE DIPARTIMENTO PRICOS UNIVERSITÀ DI CHIETI/PESCARA

66 OBIETTIVI DELL UNITÀ Valutazione dell effetto dei pannelli a taglio sulla prestazione sismica dei telai in acciaio e la codificazione di tale effetto nella progettazione antisismica. Interpretazione e previsione del comportamento globale di edifici in acciaio per i quali i pannelli di tamponamento sono considerati elementi strutturali già in fase di progetto. In particolare si farà riferimento a due differenti tipologie di sistemi: Pannelli a taglio costituiti dagli elementi di chiusura verticali dell edificio, realizzati mediante lamiera di acciaio di tipo leggero; Specifici pannelli a taglio concepiti per incrementare lo smorzamento e le capacità dissipative dell intera struttura; Studio del controllo della risposta sismica di telai in acciaio mediante pannelli a taglio per mezzo di adeguati modelli di comportamento isteretico.

67 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Un dettagliato esame delle conoscenze permette di classificare le tipologie di pareti a taglio con piastre in acciaio possono in tre principali categorie: quelle cosiddette irrigidenti, aventi limitata capacità portante; quelle tendenti a migliorare sia la rigidezza che la resistenza della struttura principale; quelle che svolgono una funzione principalmente dissipativa nei riguardi della energia introdotta dalle azioni esterne, con protezione delle membrature della struttura principale. ANALISI NUMERICHE E SPERIMENTALI Analisi del comportamento di telai di acciaio muniti di speciali pannelli compatti, costituiti da lastre nervate realizzate mediante materiali metallici a basso snervamento (LYS oppure alluminio puro), con la funzione di dissipazione energetica in virtù del loro ottimo comportamento isteretico.

68 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Previsione numerica della risposta di pannelli snelli a taglio e definizione di criteri di progettazione b/d = 0.50 b/d = 0.67 b/d = 0.8 b/d = 1 b/d = 2 b/d = 1 b/d = 2 b/d = 0.8 b/d = 0.67 b/d = 0.50 Theoretical Intermediate beam connected to the frame Stiffening plates

69 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Prove sperimentali cicliche su pannelli a taglio irrigiditi in alluminio 50 PURE ALUMINIUM SHEAR PANEL CONFIGURATION TYPE B 50 PURE ALUMINIUM SHEAR PANEL CONFIGURATION TYPE F shear stress (MPa) shear stress (MPa) shear strain (mm/mm) shear strain (mm/mm) Panel type B (b/t=100) Panel type F (b/t=50) 50 PURE ALUMINIUM SHEAR PANEL CONFIGURATION TYPE G 60 PURE ALUMINIUM SHEAR PANEL CONFIGURATION TYPE H shear stress (MPa) shear strain (mm/mm) shear stress (MPa) shear strain (mm/mm) Panel type G (b/t=50-25) Panel type H (b/t=50)

70 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Panel type B (b/t=100) shear force [kn] numerical simulation data -180 experimental data -220 shear displacement [mm] Panel type F (b/t=50) shear force [kn] numerical simulation data -180 experimental data -220 shear displacement [mm]

71 ATTIVITÀ NUMERICO-SPERIMENTALI Struttura in c.a. provvista di pannelli a taglio in alluminio F (KN) cycle number S [mm] F [KN] The final panel deformed shape

72 UNITÀ DI RICERCA 8 Strutture da ponte DESIGN BY TESTING BASATO SUL CRITERIO DI CAPACITY DESIGN DI ELEMENTI STRUTTURALI E GIUNTI IN STRUTTURE DA PONTE IN ACCIAIO E COMPOSTE ACCIAIO-CALCESTRUZZO CALCESTRUZZO COORDINATORE: Prof. R. ZANDONINI Prof. O.S. BURSI PARTECIPANTI: F. FERRARIO, N. TONDINI, A. BONELLI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA E STRUTTURALE UNIVERSITÀ DI TRENTO

73 OBIETTIVI DELL UNITÀ L attività si incentra sulla valutazione della realizzabilità e dell'efficacia di giunti composti in strutture da ponte soggette a fatica a basso e ad alto numero di cicli; Azioni: esaminare i dettagli critici di unioni bullonate e saldate ai fini della durabilità, della resistenza e della capacità dissipativa. inquadramento delle problematiche teorico-sperimentali, in base a stato dell arte, norme e raccomandazioni del settore; pianificazione delle indagini sperimentali da sviluppare: prove di fatica a basso e ad alto numero di cicli con tecnica della sottostrutturazione su campioni rappresentativi dei dettagli più critici delle strutture da ponte; individuazione delle opportune tecniche di rilevamento, localizzazione e valutazione del danneggiamento mediante prove di identificazione dinamica.

74 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Tra i ponti di media lunghezza ( m) quelli a struttura mista acciaiocalcestruzzo rappresentano una delle tipologie strutturali più competitive. Questa tendenza è dovuta a molti fattori: l introduzione di acciai ad alta resistenza; lo sviluppo di tecniche computazionali avanzate agli EF; l utilizzo dell approccio di progetto agli stati limite; l incremento della resistenza alla corrosione utilizzando nuove tecnologie; l ottimizzazione del progetto dell impalcato. Le strutture da ponte composte sono soggette a problematiche relative alle conseguenze degli effetti dinamici, con particolare attenzione alle zone d appoggio. La presenza del sistema di connessione trave-soletta costituisce un ulteriore elemento critico nei confronti delle sollecitazioni cicliche.

75 ATTIVITÀ SVOLTE E IN PROGRESSO ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI La ricerca è orientata allo sviluppo di regole e strumenti necessari per la progettazione di nuovi ponti stradali composti acciaio-calcestruzzo e per l'adeguamento di ponti esistenti mediante l'impiego di materiali altamente prestazionali. Partendo da 2 soluzioni strutturali differenti: Un ponte a cassone esistente, caso studio A Un ponte nuovo a travata, caso studio B sono stati identificati gli elementi più critici che possono influenzare il comportamento globale della struttura. In particolare: sono state esaminate le attuali norme progettuali in riferimento alle azioni naturali ed antropiche; sono stati identificati i livelli prestazionali per ogni sistema e dettaglio costruttivo, anche con riferimento alla durabilità; saranno analizzati i giunti traverso-trave e le connessioni a taglio acciaio-cls che sono tra i dettagli maggiormente critici nei ponti.

76 ATTIVITÀ SVOLTE E IN PROGRESSO I 2 casi studio sono stati individuati con lo scopo di sviluppare soluzioni progettuali innovative per i dettagli maggiormente critici per i ponti in struttura composta acciaio-calcestruzzo: un viadotto a cassone in struttura composta, il viadotto Montevideo, con 7 campate semplicemente appoggiate di luce 75 m. un ponte a travata reticolare, il ponte Rocchetta, con campata unica di 105 m.

77 PICCOLO ATTIVITÀ SVOLTE E IN PROGRESSO Viadotto Montevideo (Caso studio A) Stato di fatto Il viadotto presenta un avanzato stato di corrosione nel cassone di acciaio causato prevalentemente da un ambiente fortemente aggressivo. Parallelamente, l opera è oggetto di adeguamento mediante precompressione esterna. Analisi numerica È stato sviluppato un modello agli elementi finiti al fine di identificare i dettagli maggiormente critici nei confronti delle sollecitazioni dinamiche. Diaframma reticolare di testata PICCOLO PICCOLO Configurazione per prova a fatica con tecniche di sottostrutturazione

78 PICCOLO PICCOLO ATTIVITÀ SVOLTE E IN PROGRESSO Ponte Rocchetta (Caso studio B) Stato di fatto Il ponte è stato realizzato recentemente nel Lo schema statico è di doppio incastro con appoggi scorrevoli sotto una spalla per assorbire le deformazioni termiche. Analisi numerica È stato sviluppato un modello agli elementi finiti al fine di identificare i dettagli maggiormente critici nei confronti delle sollecitazioni dinamiche. PICCOLO PICCOLO Configurazione per prova a fatica con tecniche di sottostrutturazione Giunto della travata reticolare vicino all appoggio

79 UNITÀ DI RICERCA 5 Strutture da ponte RISPOSTA SISMICA E REGOLE DI PROGETTO DI PONTI IN ACCIAIO COORDINATORE: Prof. W. SALVATORE PARTECIPANTI: D. LUCCHESI, G. CHELLINI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA STRUTTURALE UNIVERSITÀ DI PISA

80 OBIETTIVI DELL UNITÀ Valutazione delle problematiche relative alla protezione sismica di ponti in acciaio e con impalcato composto in struttura mista acciaio-calcestruzzo. AZIONI: Individuazione dei dettagli critici per questa tipologia strutturale durante il sisma. Formulazione di criteri per la messa a punto di modelli numerici globali e locali dei dettagli critici per questa in modo da poterne valutare le storie tensionali dovute alle azioni di tipo sismico. Utilizzo delle tecniche dinamiche sperimentali per la validazione dei modelli numerici utilizzati per l analisi delle sollecitazioni strutturali durante il sisma. Valutazione delle problematiche correlate all applicazione delle metodologie proposte dall Ordinanza 3274/03 per questa tipologia strutturale.

81 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Analisi delle principali tipologie di danno prodotte nei passati eventi sismici. Raccolta ed analisi dei risultati di precedenti studi e ricerche sull argomento (NCHRP, MCEER). Studio delle indicazioni fornite dagli attuali strumenti normativi nazionali ed internazionali (Eurocodici, Ordinanza 3274/2003). ANALISI NUMERICHE E SPERIMENTALI Selezione dei casi studio per le analisi numeriche e sperimentali Ponte stradale a due travi parallele. Ponte ferroviario a quattro travi parallele: il viadotto ferroviario AV sul torrente Elvo (Carisio, VC). Sviluppo dei modelli numerici da utilizzare nelle successive fasi di analisi. Analisi dinamica sperimentale del ponte ferroviario e valutazione delle principali proprietà dinamiche (frequenze, smorzamenti, forme modali) da utilizzare per la successiva fase di validazione.

82 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI ANALISI NUMERICA PONTE STRADALE Ponte stradale bi-trave con schema continuo su due appoggi intermedi. (il ponte selezionato è stato oggetto di precedenti studi numerici, non legati a valutazioni sismiche, disponibili in letteratura). Modellazione FEM con ANSYS, utilizzando elementi SHELL per le parti in Pianta acciaio e SOLID per le parti in calcestruzzo. 1200,00 Sezione 75, ,00 75,00 35,00 80,00 35,00 25,00 130,00 130,00 80,00 Sezione longitudinale 190,00 190,00 35,00 15,00 35,00 6,00 7,00 7,00 7,00 7,00 6,00 5,50 6,50 6,50 6,50 6,50 6,50 6,50 5,50 6,00 7,00 7,00 7,00 7,00 6,00 100,00 100,00 40,00 300,00 300,00 50,00 300,00 300,00 40,00

83 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI ANALISI NUMERICA E SPERIMENTALE PONTE FERROVIARIO Ponte viadotto ferroviario AV sul torrente Elvo (Carisio, VC). PIANTA 600 Modello FEM implementato nel codice ANSYS L Acciaio: n 9286 SHELL63 Ponte sul Controventi: Torrente ELVO Carisio (VC) n 201 LINK8 D C B A D C B A NOVARA Calcestruzzo e Ballast: n SOLID45 2 UPN UPN UPN UPN UPN UPN 240 TORINO PROSPETTO

84 UNITÀ DI RICERCA 6 Strutture da ponte RISPOSTA SISMICA E REGOLE DI PROGETTO DI PONTI A STRUTTURA COMPOSTA ACCIAIO-CALCESTRUZZO CALCESTRUZZO COORDINATORE: Prof. V. PILUSO PARTECIPANTI: G. RIZZANO, R. MONTUORI, L. MASTRANDEA, A. LONGO, I. TOLONE, M.A. CONTI, L. DE MITA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE UNIVERSITÀ DI SALERNO

85 OBIETTIVI DELL UNITÀ OBIETTIVI PROGETTUALI ORDINANZA 3274: A seguito di un evento sismico di forte intensità (T>475 anni), i danni strutturali subiti dal ponte devono essere tali da non comprometterne la transitabilità e da consentire una capacità ridotta di traffico sufficiente per le operazioni di soccorso post-sisma (SLU). Nel caso di eventi sismici di minore intensità (T>150 anni) che hanno una significativa probabilità di verificarsi più di una volta nel corso della vita utile dell opera, i danni strutturali devono essere di entità trascurabile ossia tali da non richiedere alcuna limitazione del traffico (SLD). Le strutture dei ponti devono essere concepite e dimensionate in maniera tale da sviluppare un meccanismo dissipativo stabile nel quale la dissipazione risulta limitata alle pile. Il meccanismo dissipativo deve essere di tipo flessionale, con esclusione dei possibili meccanismi di rottura fragile. Zone non dissipative: gli impalcati, gli apparecchi di appoggio, le strutture ed il terreno di fondazione, le spalle. Lo studio particolareggiato delle colonne composte acciaio-calcestruzzo (Concrete Filled Tubes CFT) è centrale per le finalità proposte.

86 ATTIVITÀ SVOLTE NEL PRIMO ANNO STATO DELL ARTE Confinamento del calcestruzzo per le colonne riempite CFT e conseguente stato di sollecitazione triassiale (tensione assiale e tensioni radiali di confinamento): legami costitutivi specifici. Regime tensionale di tipo biassiale nell acciaio (tensioni assiali e tensioni lungo la circonferenza del tubo): corretta valutazione della tensione di snervamento effettiva ridotta. Fenomeni di instabilità locale della sezione di acciaio - al crescere del rapporto D/t (tubi CHS) o B/t (tubi SHS o RHS) possono governare resistenza, capacità di deformazione plastica e comportamento ciclico: valutazione degli effetti dell instabilità locale sul legame costitutivo σ-ε. Comportamento monotono e comportamento ciclico: influenza di tutti i suddetti fenomeni.

87 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI MODELLAZIONE TEORICA PREVISTA Messa a punto di un modello di tipo a fibre per la completa valutazione del legame momento-curvatura di una sezione composta acciaio-calcestruzzo CFT. Individuazione di un legame σ-ε per il calcestruzzo che tenga conto degli effetti del confinamento e del regime di tensioni di tipo biassiale, che influenza lo stato tensionale di confinamento stesso. Individuazione di un legame σ-ε per l acciaio che tenga conto degli effetti dell instabilità locale degli elementi costituenti la sezione metallica (ad esempio attraverso modelli del tipo yield lines oppure attraverso il metodo dell ampiezza efficace). Messa a punto di un metodo per il passaggio dal legame momento-curvatura, proprio della sezione composta, al legame forza-spostamento in ambito sia monotono che ciclico, proprio della membratura nel suo complesso.

88 ANALISI NUMERICO-SPERIMENTALI PROGRAMMA DELLE PROVE SPERIMENTALI Prove di tipo 3-points bending test con sforzo di compressione applicato in regime monotono e ciclico. Attrezzatura in allestimento num. SHS B / t [mm] CHS - D / t [mm] prove monotone / / / / / / / / 9 prove cicliche / / / / / / / / 9

89 Linea 5: FUTURI SVILUPPI TRA I PRODOTTI ATTESI: Metodologie di progetto prestazionale (anche multi-obbiettivo), Criteri di classificazione delle membrature di acciaio e composte acciaio-calcestruzzo, Procedure di prova per determinare le prestazioni cicliche di componenti e collegamenti, Procedure di progetto di sistemi di controvento innovativi, Criteri per la valutazione della vulnerabilità sismica, e l eventuale adeguamento delle strutture da ponte.

90 Progetto esecutivo 2005/2008 PROSSIMA RIUNIONE DELLA LINEA 5: TRENTO, MARTEDI 26 GIUGNO Grazie dell attenzione attenzione! WORKSHOP Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture Università degli Studi di Salerno Consorzio ReLUIS,, Febbraio 2007