Ordinanza Progettazione di edifici in zona sismica INTRODUZIONE AL METODO DEGLI STATI LIMITE. Ing. Marco Cauda

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1 Ordinanza 3274 Progettazione di ediici in zona sismica INTRODUZIONE AL METODO DEGLI Ing. Marco Cauda OBIETTIVI DELLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE Una struttura deve essere progettata e costruita in modo che: con accettabile probabilità rimanga adatta all uso per il quale è prevista, tenendo nel dovuto conto la sua vita presunta e il suo costo; con adeguati livelli di aidabilità sia in grado di sopportare tutte le azioni o inluenze, cui possa essere sottoposta durante la sua realizzazione e il suo esercizio, e abbia adeguata durabilità in relazione ai costi di manutenzione. Eurocodice 2, punto 2.1, P(1) marco.cauda@niphe.com 2

2 COME GARANTIRE IL RISPETTO DEI REQUISITI DI PROGETTO E necessario costruire un modello di calcolo STRUTTURA REALE APPROSSIMAZIONE MODELLO marco.cauda@niphe.com 3 CONTENUTI DEL MODELLO MODELLO DEL MATERIALE MODELLO MODELLO DEI CARICHI MODELLO DELLA STRUTTURA marco.cauda@niphe.com 4

3 DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL MODELLO La costruzione del MODELLO richiede la deinizione di caratteristiche che risultano aleatorie nella struttura reale; l unico possibile metodo per deinire con certezza il comportamento di una struttura è costruirla e guardare cosa succede!!! La valutazione dei parametri da usare nel modello non può essere eettuata con metodi DETERMINISTICI ma solo con metodi PROBABILISTICI marco.cauda@niphe.com 5 INCERTEZZE SULLA RESISTENZA rattile 5% = valore al di sotto del quale cade il 5% dei dati sperimentali Area sottesa = 0,05 (5% dei campioni) k Il rierimento ondamentale è sempre il VALORE CARATTERISTICO marco.cauda@niphe.com 6

4 INCERTEZZA SULLE AZIONI (carichi permanenti) rattile 95% = valore al di sotto del quale cade il 95% dei dati sperimentali Area sottesa = 0,95 (95% dei campioni) k Il rierimento ondamentale è sempre il VALORE CARATTERISTICO anche quando non è indicato esplicitamente marco.cauda@niphe.com 7 INCERTEZZA SULLE AZIONI (azioni di origine naturale) Il valore caratteristico è legato alla vita utile della struttura rattile 95% = valore che ha una probabilità del 5% di essere superato nell arco della vita utile dell ediicio k Il VALORE CARATTERISTICO è il valore che ha una certa probabilità di essere superato nell arco della VITA UTILE della struttura marco.cauda@niphe.com 8

5 INCERTEZZA SULLE AZIONI (sisma) L Ordinanza 3275 ornisce un accelerazione di ancoraggio con probabilità di essere superata del 10% in 50 anni P = 1 e 1 t u TR T R = 475 anni a g,d a g,slu a g Il VALORE CARATTERISTICO è il valore che ha una certa probabilità di essere superato nell arco della VITA UTILE della struttura marco.cauda@niphe.com 9 INCERTEZZE SULLA STRUTTURA (geometria) Non vengono prese in conto in quanto sarebbe troppo gravoso La geometria è sempre considerata al VALORE NOMINALE marco.cauda@niphe.com 10

6 E suiciente adottare il valori caratteristici nel modello per garantire l AIDABILITA di un ediicio? NO La probabilità che l ediicio si comporti come previsto dal modello (o meglio) è ancora troppo bassa E necessario introdurre dei coeicienti di sicurezza marco.cauda@niphe.com 11 DOVE APPLICARE I COEICIENTI DI SICUREZZA? MATERIALI CARICHI GEOMETRIA marco.cauda@niphe.com 12

7 COEICIENTI DI SICUREZZA SECONDO NORMATIVA TENSIONI AMMISSIBILI MATERIALI MATERIALI CARICHI L aleatorietà legata alla geometria continua ad essere trascurata marco.cauda@niphe.com 13 TENSIONI AMMISSIBILI Coeicienti di sicurezza sui materiali CLS Acciaio Si considerano ammissibili valori delle tensioni molto ridotti rispetto a quelli di rottura ck σc σc = γ yk σs σs = γ marco.cauda@niphe.com 14

8 TENSIONI AMMISSIBILI Per valori di tensione ineriori a quelli ammissibili il legame tensionideormazioni è lineare E possibile applicare tutte le ormule della teoria di elasticità lineare, il principio di sovrapposizione degli eetti, ecc. k M max σ max σ max σ adm marco.cauda@niphe.com 15 Coeicienti di sicurezza sui materiali Valore caratteristico ( k ) rattile 5% d = γ k Valore di calcolo ( d ) rattile 0.5% d k Convenzionalmente si passa dal valore caratteristico al valore di calcolo dividendo per un coeiciente di sicurezza marco.cauda@niphe.com 16

9 Coeicienti di sicurezza sui materiali CLS Acciaio Siccome i coeicienti di sicurezza sono più bassi è necessario tenere conto del comportamento non lineare del materiale sia a livello di sezione che di struttura marco.cauda@niphe.com 17 Coeicienti di sicurezza sui carichi Valore caratteristico ( k ) rattile 95% d = γ k Valore di calcolo ( d ) rattile 99.5% d k Convenzionalmente si passa dal valore caratteristico al valore di calcolo moltiplicando per un coeiciente di sicurezza marco.cauda@niphe.com 18

10 d = γ k d = γ k M Sd M Rd M Sd M Rd marco.cauda@niphe.com 19 COME USARE IL MODELLO PER GARANTIRE IL RISPETTO DEI REQUISITI DI PROGETTO TENSIONI AMMISSIBILI VERIICA DELLE TENSIONI + PRESCRIZIONI VERIICA DIRETTA DI TUTTI I REQUISITI marco.cauda@niphe.com 20

11 QUALI SONO I REQUISITI DI PROGETTO? Sopportare tutte le azioni evitando il collasso Veriica allo Stato Limite Ultimo (SLU) Rimanere adatta all uso (limitazione delle deormazioni e essurazioni) Veriica allo Stato Limite di Esercizio (SLE) marco.cauda@niphe.com E IN ZONA SISMICA? Sopportare tutte le azioni evitando il collasso in caso di terremoto con periodo di ritorno molto alto Veriica allo Stato Limite Ultimo (SLU) Rimanere adatta all uso evitando danni in caso di terremoto con periodo di ritorno più basso Veriica allo Stato Limite di Danno (SLD) marco.cauda@niphe.com 22

12 ... E PER GLI EDIICI ESISTENTI? Sopportare tutte le azioni evitando il collasso in caso di terremoto con periodo di ritorno molto alto Veriica allo Stato Limite di Collasso (SL di CO) Rimanere adatta all uso evitando danni in caso di terremoto con periodo di ritorno più basso Veriica allo Stato Limite di Danno Severo (SL di DS) Veriica allo Stato Limite di Danno Limitato (SL di DL) marco.cauda@niphe.com 23 VANTAGGI DEL METODO SEMIPROBAILISTICO AGLI Modello basato su ipotesi più vicine alla realtà isica (es. comportamento non lineare dei materiali) Veriiche in tutte le condizioni in cui si può trovare la struttura con coeicienti di sicurezza speciici per le varie situazioni Coeicienti di sicurezza applicati dove eettivamente è presente l incertezza Possibilità di sruttare appieno le potenzialità dei materiali e della struttura (anche in relazione alle nuove tecnologie costruttive) marco.cauda@niphe.com 24

13 VANTAGGI DEL METODO DELLE TENSIONI AMMISSIBILI Semplicità e velocità di calcolo Metodo ampiamente collaudato Le incertezze che presenta una struttura in opera sono spesso tali da rendere inutili le soisticazioni del metodo agli Stati Limite marco.cauda@niphe.com 25