Classificazione delle membrature in acciaio: ricalibrazione e generalizzazione del fattore di sovraresistanza s

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Matteo Piva
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1 Universita di Salerno consorzio ReLUIS, ebbraio 2007 Materiali ed Approcci Innovativi per il Progetto in Zona Sismica e la Mitigazione della Vulnerabilità delle Strutture Classiicazione delle membrature in acciaio: ricalibrazione e generalizzazione del attore di sovraresistanza s M.Brescia, O.Mammana, R.Landolo Università degli studi di apoli Federico II Architettura LIEA DI RICERCA.5 UITA DI RICERCA n.2

2 Introduzione COTEUTI Classiicazione delle membrature (OPCM 3274) Ricalibrazione del attore s per sezioni a doppio T Generalizzazione del attore s ad altre sezioni Conclusioni

Introduzione La progettazione strutturale basata sul Capacit Design richiede di aumentare la resistenza degli elementi ragili in modo da consentire a quelli duttili di dissipare l energia associata

3 Introduzione La progettazione strutturale basata sul Capacit Design richiede di aumentare la resistenza degli elementi ragili in modo da consentire a quelli duttili di dissipare l energia associata all evento sismico. u O p max p mec u F pu Elementi duttili CERIERA PLASTICA Elementi sovraresistenti COLOA PAELLO D AIMA ODO Le strutture sismoresistenti di acciaio a telaio dovrebbero essere progettate in modo da localizzare le zone dissipative alle estremità delle travi. In tal caso i nodi trave-colonna e le colonne dovrebbero garantire adeguata sovraresistenza.

4 Duttilità e sovraresistenza assumono nel progetto sismico un ruolo ondamentale v F/2 l ϑ M F v M Mp Mp Mp p Le norme devono ornire modelli di classiicazione delle membrature: l M M max 1 1 duttilità q Classi di duttilità u q Classi di sovraresistenza sovraresistenza q q

5 Classiicazione delle membrature secondo l OPCM 3274 Il modello di classiicazione si basa sul parametro di sovraresistenza s (rapporto tra la tensione critica che induce l instabilità della langia compressa s cr e la tensione di snervamento s ) el caso di membrature inlesse tale parametro si particolarizza in: s σ s= σ M M cr = max pl Corrispondente ad un modello di materiale elasto-plastico-incrudente s M max M pl Corrispondente ad un modello di materiale elastico perettamente plastico

6 Le membrature si suddividono in tre categorie di duttilità: Duttili Plastiche Snelle M M M pl s>1.2 1<s<1.2 s<1 - Duttili, s 1.20: l instabilità locale delle parti compresse della sezione si sviluppa in campo plastico con grandi deormazioni plastiche in regime incrudente. - Plastiche, 1.00 s<1.20: l instabilità locale si sviluppa in campo plastico senza deormazioni signiicative. - Snelle, s 1.00: l instabilità locale avviene in campo elastico senza plasticizzazioni.

7 Per le membrature con sezioni a doppio T, soggette a carichi assiali o lessionali e per gli usuali acciai da carpenteria, l OPCM 3274 propone la seguente espressione del parametro di sovraresistenza s: 1 u s = min ; b + λ + λ w L* In cui: b λ = 2 t E dw,e λ w = t w E la snellezza della langia; la snellezza dell anima; b L * il gradiente di momento; 1 A dw,e = 1+ ρ d 2 Aw w l estensione della parte di anima compressa

8 L espressione del attore particolarizzazione,, al caso ormulazione più generale: di sovraresistenza s rappresenta una degli usuali acciai da carpenteria, della b E 1/ s = C + C λ + C λ + C + C + C L* E 2 2 h w h ε secondo la quale la sovraresistenza dipende da: - parametri geometrici della sezione - parametri geometrici della membratura - parametri meccanici del materiale descritto mediante un modello elasto-plastico plastico-incrudenteincrudente arctge h ε h arctge h

9 Ricalibrazione del attore s per sezioni a doppio T Il primo obiettivo del lavoro è stato quello di proporre una nuova ormulazione del parametro s per proili a doppio T mediante regressione multipla di numerosi dati sperimentali. FORMULAZIOE OPCM 3274 FORMULAZIOE PROPOSTA AUTORI.RO PROVE AUTORI.RO PROVE KUHLMA (1989) 24 KUHLMA (1989) 24 KATO (1989) 30 SPAGEMACHER (1992) 35 KEMP (1985) 12 ITO et.al (2002) 4 ITO et.al (2005) 6 BOERAEVE-LOGARD (1993) 5 KEMP (1985) 4 LUKEY-ADAMS (1969) 12 Formulazione OPCM b E εh 1/ s = λ λw L* Eh ε Formulazione proposta b E ε 1/ s = λ λw L* E ε 2 2 h h

10 Il conronto ra le due ormulazioni ha consentito di valutare la dispersione ra dati sperimentali e calcolati: Mmax(k*m) Formulazione proposta Formulazione OPCM 3274 smpl (k*m)

11 Così come nell OPCM 3274, l espressione è stata particolarizzata agli usuali acciai da carpenteria raccogliendo i due termini relativi alle proprietà inelastiche del materaile ed il termine noto in un unico attore: E ε K = E ε Assegnando i seguenti valori caratteristici del materiale: - Acciai S235 - Acciai S275 - Acciai S335 E espressione inale E E εh = 37.5 = 12.3 E ε h K + E εk + K 1 h 2 3 K= = 42.8 = 11.0 = = E ε 2 h h = 48.2 ε ε h 3 = 9.8 h h K = K K = b = λ λw s L *

12 Per conrontare ulteriormente la ormulazione proposta con quella adottata dall OPCM 3274 sono stati valutati gli errori percentuali EP[%] delle singole prove: ss sc EP[%] = *100 ss s s è il valore del attore di sovraresistenza s sperimentale; s c è il valore del attore di sovraresistenza s calcolato; É stato inoltre calcolato il parametro RMSEP (errore( quadratico medio normalizzato) ) al ine di valutare la precisione con la quale il modello è in grado di predire i risultati sperimentali : RMSEP = i= 1 ss s ss c 2

13 Dal conronto ra i valori del parametro RMSEP ottenuto applicando la ormulazione proposta e quella dell OPCM 3274 emerge che la prima è più precisa nella valutazione del attore di sovraresistenza s. Ad essa corriposponde, inatti,, un RMSEP pari a circa la metà EP[%] Formulazione proposta RMSEP= Formulazione OPCM 3274 RMSEP=0.1541

14 Generalizzazione del attore s ad altre sezioni d d w SEZIOE t b b c D t PROVE UTILIZZATE 59 di WILKISO (1999) 12 di JIAO-ZHAO (2003) 12 di ELCHALAKAI (2002) b w d w b LC 16 di SEAH (1998) t b Lt b t

15 I seguenti diagrammi consentono di valutare la dispersione ra dati sperimentali calcolati: Mmax (km) Formulazione proposta SEZIOI CIRCOLARI Mmax (k*m) Formulazione proposta SEZIOI A CASSOI smpl (k*m) Mmax (k*m) Formulazione proposta SEZIOI A C 2 smpl (km) smpl (k*m)

16 Applicando le regressioni multiple, così come visto per i proili a doppio T si è ottenuto: TIPOLOGIA DI PROFILI C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 RMSEP SEZIOI A CASSOE SEZIOI CIRCOLARI SEZIOI SOTTILI A C b E 1/ s = C + C λ + C λ + C + C + C L* E 2 2 h w h ε Tali coeicienti sono stati successivamente particolarizzati per garantire l applicabilità delle ormulazioni proposte al caso degli usuali acciai da carpenteria TIPOLOGIA DI PROFILI K C 2 C 3 SEZIOI A CASSOE SEZIOI CIRCOLARI SEZIOI SOTTILI A C ε

17 Conclusioni e Sviluppi uturi Analisi critica del criterio di classiicazione proposto dall OPCM 3274 Proposta di ricalibrazione dell espressione espressione di s per i proili a doppio T uova espressione di tale parametro per altre tipologie di sezioni (scatolari, circolari,, C) Esigenza di introdurre un criterio di classiicazione delle membrature basato direttamente su un parametro di duttilià piuttosto che di sovraresistenza

18 GRAZIE PER LA CORTESE ATTEZIOE

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