Progettazione delle Strutture Sismo-Resistenti di Acciaio

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1 Progettazione delle Strutture Sismo-Resistenti di Acciaio Ordinanza n e s.m.i. Castellammare (NA), 22 marzo 2007

2 Esempi progettuali Strutture con controventi concentrici a V rovescia

3 Carpenteria di piano

4 Modellazione strutturale F i+1 F Sd,(i+1) F i F Sd,i La rigidezza e la resistenza flessionale della trave sono fondamentali nel determinare la risposta alle azioni sismiche dei controventi a V rovescia. La ricerca su questo tipo di strutture indica che la risposta sismica migliora all aumentare della rigidezza della trave e che si deve evitare la sua plasticizzazione. Conseguentemente, l Ordinanza prescrive di considerare sempre sia la diagonale tesa sia la diagonale compressa, verificando, quindi, la stabilità a compressione delle diagonali sotto le azioni sismiche di progetto

5 Gerarchia delle resistenze: travi Momento flettente nelle travi F i+1 F i γ ov sn pl,rd,i 0.3N pl,rd,i (γ ov sn pl,rd,i - 0.3N pl,rd,i )(senθ i )(L/4) L Diagramma del momento flettente

6 Gerarchia delle resistenze: travi Sforzo normale nelle travi Esempio 1 Dall equilibrio alla traslazione orizzontale: F i = γ ov (s+0.3)(n pl,rd,(i+1) cosα (i+1) - N pl,rd,i cosα i ) F i+1 q i =F i /L γ ov sn pl,rd,(i+1) 0.3γ ov N pl,rd,(i+1) F i γ ov sn pl,rd,i γ ov sn pl,rd,(i+1) cosα (i+1) 0.3γ ov N pl,rd,i 0.3γ ov N pl,rd,(i+1) cosα ( i+1) γ ov sn pl,rd,(i+1) cosα (i+1) +q i L/2 L Diagramma dello sforzo normale

7 Gerarchia delle resistenze: travi Sforzo normale nelle travi Esempio 2 Dall equilibrio alla traslazione orizzontale: F i = γ ov (s+0.3)(n pl,rd,(i+1) cosα (i+1) - N pl,rd,i cosα i ) F (i+1) q i =F,i /L F i γ ov sn pl,rd,(i+1) 0.3γ ov N pl,rd,(i+1) γ ov sn pl,rd,i 0.3γ ov N pl,rd,i L 1 L 2 N 1 = q i L 1 + γ ov sn pl,rd,(i+1) cosα (i +1) N 1 + q i L 2 /2 Diagramma dello sforzo normale

8 Gerarchia delle resistenze: collegamenti Collegamenti diagonali - travi F i+1 F i γ ov sn pl,rd,i 0.3γ ov N pl,rd,i L

9 Gerarchia delle resistenze: colonne F Sd,E,3 N Sd,G,c3 G + ψ Q k i 2i ki F Sd,E,2 β 3 N Sd,dg3 N Sd,E,c3 N Sd,G,c2 + α x F Sd,E,1 β 2 N Sd,dg2 N Sd,E,c2 N Sd,G,c1 β 1 N Sd,dg1 N Sd,E,c1 α γ sn ov pl, Rd, i = min N Sd, E, i q

10 Azione sismica Spettro delle accelerazioni di progetto: S a /g spettro elastico spettro allo SLU spettro allo SLD T(sec) Categoria suolo S T B T C T D A 1,0 0,15 0,40 2,0 B, C, E 1,25 0,15 0,50 2,0 D 1,35 0,20 0,80 2,0 T < T < TB... Sd ( T) = ags 1+ 1 TB q 2.5 TB < T < TC... Sd ( T) = ag S q 2.5 TC TB < T < TC... Sd ( T) = ag S q T 2.5 TC TD TD < T... Sd ( T) = ag S 2 q T Zona Valore di a g 1 0,35g 2 0,25g g 4 0,05g Zona 1 Suolo tipo B T = ( )s a g = 0.35g; S = 1.25; S a,e = 0.8g

11 Azione sismica: fattore di struttura q= q0kdkr q0 tipologia strutturale e criteri di gerarchia kd k risorse di duttilità locale regolarità strutturale R TIPOLOGIA STRUTTURALE CLASSE DI DUTTILITÀ BASSA ALTA Strutture intelaiate 4 5α u /α 1 Controventi reticolari concentrici 2 4 Controventi eccentrici 4 5α u /α 1 Strutture a mensola o a pendolo invertito 2 Strutture intelaiate controventate 4 4α u /α 1 q 0 = 4; k D = 1; k R = 1 q = 4 S a,d = 0.2g

12 Forze sismiche di piano z i (m) Impalcato Pesi (W i ) W i z i Fi-X (T 1X =0.68s) Fi-Y (T 1Y =0.69s) SLU SLD SLU SLD Totale F i = F h mz i j i mz j F = λms ( T ) = λw S ( T ) g h d 1 d 1 λ =

13 Forze sismiche di piano (SLU) V y = kn ( = 9.3% W ) 7.60m 4.50m V x = kn ( = 9.5% W ) 23.44m 11.72m

14 Forze sismiche sui controventi più sollecitati x regolare in pianta, eccentricità accidentali δ = L 4.50 δ x = = δ y = = Piano F x, (SLU) F x,i (SLD) F y,i (SLU) F x,i (SLD) Taglio alla base e

15 Verifica delle diagonali direzione (+) direzione (-) α1 α2 α1 α2 A1 A2 + A = A1 cos α1 A = A2 cos α2 α1 α2 + Av Av Av Av

16 Verifica delle diagonali Controventi in direzione X - Diagonali al primo piano Sezione Acciaio λmax λ χ N b,rd max N Sd N N HEB 180 S Controventi in direzione Y - Diagonali al primo piano Sezione Acciaio λmax λ χ N b,rd max N Sd N N HEB 180 S b,rd Sd b,rd Sd

17 Verifica delle travi γ ov sn pl,rd,i+1 0.3γ ov N pl,rd,i γ ov sn pl,rd,i 0.3γ ov N pl,rd,i

18 Piani Piani N pl,rd N pl,rd Verifica delle colonne N Sd N Sd γ α = * γ ov = 1.20 (acciaio S235), s i =1.25 (membrature di classe duttile) γ α = * γ ov = 1.20 (acciaio S235), s i =1.25 (membrature di classe duttile) ov i pl, Rd, i i i s N N ov i pl, Rd, i Sd, i s N N Sd, i α = 2.97 α = 2.98

19 Verifica delle colonne Colonna Sezione Acciaio λ λ χ N b,rd N pl,rd N Sd,G + αn Sd,E Nb,Rd N NSd N Interna HEM 300 S Esterna pl,rd Sd HEB 260 HEB 260 HEB 300 HEB 300 HEB 300 HEM 300 HEM

20 Stato limite di danno controllato Tamponature rigidamente collegate alla struttura principale dr 0.005h 8.1cm 7.9cm dr,max = h< 0.005h dr,max = h< 0.005h