LE NUOVE STRUTTURE IN ACCIAIO

Documenti analoghi
INDICE. Considerazioni introduttive. Criteri di progetto per le strutture di acciaio. Regole di dettaglio per strutture dissipative

SCHEDA DI VULNERABILITÀ SISMICA

GIUNTO SALDATO: ESEMPIO [EC3 Appendice J]

AEROPORTO INTERNAZIONALE NAPOLI CAPODICHINO AMPLIAMENTO TERMINAL PASSEGGERI PROGETTO STRUTTURE METALLICHE SISMORESISTENTI

Progettazione delle Strutture Sismo-Resistenti di Acciaio

FORMULE UTILIZZATE NEI CALCOLI

4.1 COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO..

Materiali, analisi strutturale e stati limite delle costruzioni in acciaio

SOLUZIONI ANTISISMICHE NELLE COSTRUZIONI IN LEGNO E MISTE

Dalla teoria alla pratica: Analisi delle problematiche strutturali e interventi di consolidamento a seguito del sisma dell Emilia Romagna

COMUNE DI CASTELVETRO DI MODENA via Cipellina- località Solignano

Strutture Controventate


a.a. 2012/2013 CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE

Costruzioni in Acciaio

ALLEGATI DI RIFERIMENTO:

Linea di Ricerca No. 4

Studio Tecnico d Ingegneria Pepi

SETTI O PARETI IN C.A.

Duttilità delle strutture in c.a. in zona sismica. Prof. Paolo Riva Dipartimento di Progettazione e Tecnologie Università di Bergamo

Il terremoto de L'aquila: comportamento delle strutture in cemento armato

Tecniche di rinforzo con materiali innovativi


RINFORZO DEL COLLEGAMENTO TRAVE- PILASTRO

Horae. Horae Software per la Progettazione Architettonica e Strutturale VERIFICHE SEZIONI IN ACCIAIO

PROGRAMMA DETTAGLIATO CORSO INTEGRATO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI: COSTRUZIONI IN CEMENTO ARMATO E ACCIAIO

CALCOLO DELLE UNIONI BULLONATE: VERIFICHE SECONDO IL METODO DELLE TENSIONI

GENERALITÀ La presente relazione sulle fondazioni riguarda il progetto Riqualificazione della scuola media C. Colombo in Taranto.

Corsi di Laurea in Ingegneria Edile ed Edile-Architettura. Costruzioni in Zona Sismica. Parte 7.

Technical Advisory Italy -

INDAGINI SPERIMENTALI SULLA MURATURA:

ANALISI DI UNA STRUTTURA IN MURATURA ESISTENTE

Progettazione sismica di edifici in acciaio: riferimenti normativi ed esempio applicativo

Progettazione con riguardo. Politecnico di Torino

Lezione. Tecnica delle Costruzioni

E mail: Web: Firenze, 12/03/2009

PROGETTAZIONE DI STRUTTURE IN ACCIAIO: ESEMPI DI CALCOLO Strutture a telaio Strutture a controventi eccentrici

(7) Nel calcolo della resistenza di un collegamento ad attrito il coefficiente di attrito µ dipende: (punti 3)

CALCOLO DELLE UNIONI BULLONATE: VERIFICHE AL TAGLIO

I controventi. modulo D L acciaio

Flessione orizzontale

RELAZIONE ILLUSTRATIVA

Esempio : edificio monopiano ad uso industriale

PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE

Commessa N. Foglio 1 di 7 Rev A. Titolo commessa. Redatto da ER/EM Data Febbraio Verificato da HB Data Marzo 2006

LEZIONI N 9, 10, 11 E 12 COSTRUZIONI DI ACCIAIO: IPOTESI DI BASE E METODI DI VERIFICA

LBB. Nastro forato Nastro forato in acciaio al carbonio con zincatura galvanica LBB - 01 DUE SPESSORI MARCATURA METRICA ACCIAIO SPECIALE CLIPSET

Valutazione della capacità sismica delle strutture in acciaio mediante la metodologia del Robustness Based Design

Il software e la progettazione strutturale: opportunità e limitazioni. Prof. Gaetano Manfredi gamanfre@unina.it

Sussidi didattici per il corso di PROGETTAZIONE, COSTRUZIONI E IMPIANTI. Prof. Ing. Francesco Zanghì FONDAZIONI - III AGGIORNAMENTO 12/12/2014

Commissione Prevenzione Incendi

RELAZIONE STRUTTURALE

11. Criteri di analisi e di verifica

Verifica di una struttura esistente

Lezione 10:!Verifiche e!!!! disegni costruttivi

Lezione 1. Obiettivi prestazionali e normativa vigente. Laboratorio progettuale (Tecnica delle Costruzioni)

STRUTTURE IN ACCIAIO

Distonie normative nella progettazione del vetro strutturale

TEST DI VALIDAZIONE DEL SOFTWARE VEM NL

Modelli di dimensionamento

Diversamente dal caso precedente, che si concentrava sullo schema della trave appoggiata, affrontiamo ora il dimensionamento di una trave a sbalzo.

Lezione. Tecnica delle Costruzioni

10 Maggio Giornata studio La progettazione secondo il D.M. 14/01/2008 Norme tecniche per le costruzioni

1 RELAZIONE TECNICA GENERALE PREMESSA NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO... 1

Università degli studi di Cagliari. Corso di aggiornamento. Unità 4 PIASTRE IN C.A. E INSTABILITÀ

CATALOGO SCARICA CAPACITIVA SHORT CYCLE (ARCO CORTO)

IL FATTORE DI STRUTTURA PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIO. Domenico Leone

Capitolo 4 CALCOLO DELLE SEZIONI

SOMMARIO 1. VERIFICA DELLA PASSERELLA DI ACCESSO AL TEATRO - DESCRIZIONE DELL OPERA - NORMATIVA DI RIFERIMENTO - MATERIALI ADOTTATI

La Progettazione Strutturale degli Edifici in Acciaio

LA PROGETTAZIONE DELLE STRUTTURE IN ACCIAIO

PRESCRIZIONI ANTISISMICHE E CRITERI DI CALCOLO: Interazione tra strutture e tamponamenti

Strutture in Acciaio:

I differenti materiali differiscono per le caratteristiche meccaniche e fisiche.

Progettare i collegamenti nelle strutture in acciaio

EUCENTRE. European Centre for Training and Research in Earthquake Engineering. Corso Breve di. (Ordinanza n del 20/3/2003)

6. Unioni bullonate. 6.1 Tecnologia delle unioni bullonate Classificazione dei bulloni. (aggiornamento )

Dimensionamento sismico degli ancoranti: Nuova Linea Guida Europea EOTA TR045

Potenzialità di materiali avanzati per il miglioramento sismico di strutture in c.a. Andrea Prota

MURI DI SOSTEGNO. a cura del professore. Francesco Occhicone

RINFORZO DEL COLLEGAMENTO DI PANNELLI

SPEA Ingegneria Europea. Provincia di La Spezia - Comune di Vernazza. S.P. 51 dei Santuari INTERVENTI DI RIPRISTINO DEI TORNANTI NORD E SUD

Costruzioni composte acciaio-calcestruzzo

ALLEGATO N.9 Portanza e cedimenti - valutazioni preliminari

Contributo dei tamponamenti nelle strutture in c.a. Metodo utilizzato da FaTA-e

PROPOSTE TESI 2013 LEGNO

1. PREMESSA REGIME NORMATIVO COEFFICIENTI SISMICI MATERIALI E VALORI CARATTERISTICI DELLE RESISTENZE MECCANICHE

PROGETTO DEFINITIVO RELAZIONE SULLE CARATTERISTICHE DEI MATERIALI IMPIEGATI INDICE

PREMESSA. Premessa. Verranno trattati due casi di studio, relativamente ai tamponamenti con orditura orizzontale e orditura verticale.

DESCRIZIONE DELLO STATO DI FATTO

Verifiche agli stati limite ultimi Unioni bullonate e saldate

- Norme tecniche per le costruzioni Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le Costruzioni

Introduzione...xi. 1.3 Affidabilità secondo gli Eurocodici Requisito di durabilità secondo gli Eurocodici... 20

Strutture composte acciaiocalcestruzzo: calcolo ed applicazioni

VERIFICA OPERE IN C.A. CORPO "A"

Parte I: Basi del progetto

VANTAGGI riciclabilità del materiale rapidità di esecuzione delle strutture la capacità dissipativa e la duttilità e molti altri...

INDICE. 1 - Relazione generale sull'intervento pag Relazione geotecnica e di calcolo. delle fondazioni pag. 5

3. Azioni sismiche. Le probabilità di superamento P VR nel periodo V R di riferimento dell azione sismica sono riportate alla successiva tabella:

AT Aspetti nella progettazione sismica delle nuove costruzioni

Transcript:

CORSO PER COLLAUDATORI NAPOLI, 17 dicembre 2010 LE NUOVE STRUTTURE IN ACCIAIO Raffaele Landolfo Università degli Studi di Napoli Federico II landolfo@unina.it www.raffaelelandolfo.it

INDICE Considerazioni introduttive Criteri di progetto per le strutture di acciaio Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio per le strutture intelaiate (MRF) Regole di dettaglio per i controventi concentrici (CBF) Regole di dettaglio per i controventi eccentrici (EBF) Considerazioni conclusive Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche

Considerazioni Introduttive CONSIDERAZIONI INTRODUTTIVE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 3

Considerazioni Introduttive Le norme: generalità Principali normative sismiche IN EUROPA ECCS n.54 (First edition 1988) European recommendations for steel structures in seismic zones CEN, EN 1998-1 (2005) Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistence IN ITALIA Ordinanza della P.C. n. 3274 D.M. 14.09.2005 Norme Tecniche Prerogative e/o aspetti innovativi Norme specifiche per ogni tipologia costruttiva (ca, acciaio, murature, legno, etc) Diverse strategie di progettazione Filosofia di progetto agli Stati Limite Approccio MULTIPRESTAZIONALE D.M. 14.01.2008 Norme Tecniche Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 4

Considerazioni Introduttive Performance Based Seismic Design Definizione di diversi livelli di prestazione (performance) da assumere come riferimento per la progettazione sismica Definizioni di corrispondenti livelli di intensità sismica associati ad una determinata probabilità di superamento ed in funzione di un arco temporale di riferimento per la vita della costruzione Classificazione delle costruzioni in funzione della loro destinazione d uso e del ruolo che devono svolgere nella fase post evento Aspetti chiave Multi-Livelli di intensità sismica Multi-Livelli di prestazione Obiettivi di progetto Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 5

Considerazioni Introduttive LIVELLI PRESTAZIONALI SLD SLV SLC SLO SLO (Stato Limite di Operatività): la costruzione nel suo complesso, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi SLD (Stato Limite di Danno): la costruzione nel suo complesso, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali SLV (Stato Limite di salvaguardia della Vita): a seguito del terremoto la costruzione subisce significativi danni dei componenti strutturali SLC (Stato Limite di Collasso): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali SLE SLU Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 6

Considerazioni Introduttive Stati Limite fondamentali Stato Limite di Danno (SLD) Stato Limite Ultimo (SLU) Evento: Sisma moderatamente frequente T r =50 anni (Terremoto di servizio o di I Livello) Livello prestazionale: Il sistema (includendo anche gli elementi non strutturali) non deve subire gravi danni, conservando intatta la sua funzionalità. Parametro di prestazione: Deformabilità o Rigidezza Evento: Sisma raro T r =475 anni. (Terremoto Distruttivo o II Livello) Livello prestazionale: Il sistema pur subendo danni di grave entità agli elementi strutturali deve garantire la salvaguardia delle vite umane. Parametro di prestazione: Resistenza (R) Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 7

Considerazioni Introduttive L azione sismica (NTC / 08) S a a g S a g S F 0 Spettro elastico in termini di accelerazioni S e a g = accelerazione di picco o PGA F 0 = fattore che quantifica l amplificazione spettrale massima (min 2,2) T c * = periodo a cui corrisponde l inizio del tratto a velocità costante dello spettro = fattore di smorzamento (per 5%) S = fattore per categoria di suolo T B, T C, T D = periodi di riferimento in funz. di F 0 e T c * T B T C T D T PERICOLOSITA SISMICA DI BASE SPECIFICITA LOCALI DEL SITO Definita in base alla latitudine e alla longitudine del sito per ciascuna P VR Amplificazione stratigrafica (S S C C ) Amplificazione topografica (S T ) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 8

Considerazioni Introduttive L azione sismica di progetto a max = a g S F 0 g Come fronteggiare accelerazioni orizzontali di questa intensità Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 9

Considerazioni Introduttive Moderne strategie di progetto Isolamento sismico Sistemi a risposta Controllata nell ingegneria sismica Sistemi a controllo passivo Sistemi dissipativi Meccanismi a massa Meccanismi a massa Speciali Ordinari Sistemi a controllo attivo Controllo rigidezza Sistemi iper-resistenti non controllati Controllo forze Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 10

Considerazioni Introduttive La duttilità ed il fattore di struttura q (SLU) F F d1 S a Strutture non dissipative k M i F i = (a/g) M i g q Strutture non diss S d1 =S e x x max 1 y1 1 F d2 F d3 Strutture mediamente dissipative Strutture fortemente dissipative x k k M i M i Strutture med. diss. F i = (a/g) M i g F i = (a/g) M i g q S d2 = S e / q 2 x x max 2 Strutture alt. diss. S d3 = S e / q 3 y 2 1 xmax q3 1 x y 3 x y3 x y2 x y1 x max T Hp: Equivalenza Spettri cinematica di progetto x ep =x el Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 11

Considerazioni Introduttive L azione sismica di progetto Come si progetta una struttura duttile Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 12

Considerazioni Introduttive La duttilità ELEMENTO DUTTILE s ELEMENTO FRAGILE Cubo di calcestruzzo f y,k f y,d E s e y,d 10 0 / 00 0.85 f cd Barretta di acciaio 2 0 / 00 3.5 0 / 00 e c F F Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 13

Considerazioni Introduttive La duttilità 1 CASO: la resistenza dell elemento duttile è più grande dell elemento fragile F RD >> F RF F F F F RD + = F RF x x x F F La resistenza globale sarà governata dall elemento fragile: IL COMPORTAMENTO GLOBALE E FRAGILE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 14

F Considerazioni Introduttive 2 CASO: la resistenza dell elemento duttile è minore dell elemento fragile F RD < F RF F F RF La duttilità F F RD + = x x x F F La resistenza globale sarà governata dall elemento duttile: IL COMPORTAMENTO GLOBALE E DUTTILE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 15

Considerazioni Introduttive Elemento duttile ESEMPI DI GERARCHIA DELLE RESISTENZE: Impalcato negli edifici Elemento sovraresistente Fondazioni nella struttura Favorire la crisi nelle travi Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 16

Considerazioni Introduttive ESEMPI DI GERARCHIA DELLE RESISTENZE: Favorire la crisi per flessione rispetto a quella per taglio negli elementi Rottura flessionale, duttile Rottura a taglio, fragile nella sezione crisi lato acciaio nei collegamenti Colonna Elemento fragile (sovraresistente) Elemento duttile Trave sovraresistenza sezione netta Colonna Fondazione Elemento fragile (sovraresistente) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 17

Considerazioni Introduttive Filosofia di Progetto Individuazione preliminare degli elementi duttili o zone dissipative, destinate alla plasticizzazione, e degli elementi fragili, destinati a restare in campo elastico. Attraverso dei criteri (GERARCHIA DELLE RESISTENZE) si farà in modo che la resistenza degli elementi fragili sia sempre maggiore di quella degli elementi duttili (ELEMENTI SOVRARESISTENTI) F RF a F RD Attraverso delle regole di dettaglio si cercherà di conferire la MASSIMA DUTTILITA alle zone dissipative (e quindi all intera struttura) F μ maggiore possibile x Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 18

Considerazioni Introduttive Duttilità e Sovraresistenza Livelli di duttilità Classificazione delle sezioni (pren 1993-1-1) Prova Prova a flessione a trazione I) Duttilità puntuale Materiale II) Duttilità locale Membratura Prova di Push-Over III) Duttilità globale Tipologia e schema strutturale Parametri meccanici Parametri meccanici eu 0 u e y u y y Duttilità Duttilità Duttilità f M a 0 u pl f M ay uy y Sovraresist. Sovraresist. Sovraresist. Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 19

Considerazioni Introduttive IL MATERIALE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 20

Interpretazione Considerazioni Introduttive Indagini sperimentali: La prova a trazione F F F F S235 S420W Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 21

Considerazioni Introduttive Il modello meccanico del materiale f t f y,max f y,d aleatorietà incrudimento amm E=tan(a) e e e (%) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 22

Considerazioni Introduttive LE MEMBRATURE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 23

Considerazioni Introduttive Le Membrature Processo Laminati piani e coils Lamiere (t>3mm) Lamierini (t3 mm) Laminazione a caldo Laminazione a freddo Prodotti siderurgici industrializzati Profilati laminati a caldo Profilati per composizione saldata HE IPE UPN OHS (*) Laminazione a caldo Trafilatura (*) Lavorazione a freddo con saldatura (*) Laminazione a caldo con saldatura (*) IFB SFB Alveolate Piegatura a freddo Profili formati a freddo Lamiere grecate Profili a Z o C - Profilatura - Pressopiegatura - Stampaggio Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 24

M Moment M pl Moment M pl ult Moment M pl Moment f y M pl Model of Behaviour W Local Buckling M el Local Buckling Local Buckling M pl Moment M pl Moment Resistance Moment Moment Plastic moment on Mgross pl section Mf y pl Moment M pl Model of Be haviour Plastic moment on gross section M pl f y Elastic moment on gross section f y f y Local Buckling Local 1 Buckling M el Local Buckling W1 M el M Local pl Buckling pl Moment nt Resistance Considerazioni Introduttive Plastic M pl moment on gross section Local f y Buckling La capacità rotazionale M M pl M M pl M 1 Rotation Capacity Moment Plastic Sufficient moment on gross section M pl f y rot pl 1 Elastic Moment moment M el Local Buckling M el elastic moment resistance of cross-section M pl plastic moment resistance of cross-section M applied moment 1 Plastic Rotation moment Capacity M Moment M pl on gross section Sufficient M pl f y Moment Elastic moment Limited on gross section M pl f y Plastic Strategie moment di on progettazione M antisismica None per le costruzioni metalliche 25 effective M pl pl section across f section M M pl 1 M M pl 1 M M pl Class 1 M M pl 1 1 pl Plastic moment None M on gross Limited section M el elastic moment resistance of effective section M pl M pl f y M pl plastic moment resistance of M el 1 f y 1 M y f y W Mapplied moment Local rotation rid f (curvature) y Weff Buckling 2 of section rotation (curvature) of section pl 1 across section pl Plastic moment on M 1 1 None pl effective section M pl M el elastic moment resistance of cross-section f M pl plastic y moment resistance 1 None of cross-section M applied moment rotation (curvature) of section rotation (curvature) of section 3 required to generate fully plastic pl 1 across section rotation (curvature) of section rotation (curvature) of section required to generate fully plastic stress distribution pl pl 1 1 1 M el Local Buckling rot pl Local Buckling M el Elast on gr Plastic effecti pl 1

Considerazioni Introduttive Le membrature: Metodologia di classificazione Element model Anima Esterno Interno Anima Interno Esterno Anima Interno Interno Limiti di appartenenza 0.5 f y b / t p Classe 1 p < 0,5 cr 28.4e k Classe 2 p < 0,6 Classe 3 p < 0,9 per elementi sottoposti a gradiente di tensione p < 0,74 per elementi semplicemente compressi Elemento Snellezza locale Classe 1 Classe 2 Class 3 Flangia Sezioni laminate Flangia Stress distribution (compression positive) 2 b eff 1 c Sezioni saldate Effective width b eff 1 0: b eff = c Flangia Flangia c / t f 10 e c / t f 11 e c / t f 15 e Anima soggetta a flessione d / t w 72 e d / t w 83 e d / t w 124 e 2 b t b c 1 0: b b c / ( 1) eff c Anima soggetta a compressione d / t w 33 e d / t w 38 e d / t w 42 e 2 / 1 Buckling factor k b eff 1 0,43 0 0,57-1 0,85 1 1 0, 57 0, 21 0, 07 2 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 26 b eff 1 0: 1 2 c b eff = c

Considerazioni Introduttive La classificazione delle sezioni trasversali Incrudimento Fattore di forma M ult M pl M y M rid Rapporti b/t delle parti compresse Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 27

Massimi rapporti b/t Considerazioni Introduttive La classificazione delle sezioni trasversali Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 28

Massimi rapporti b/t Considerazioni Introduttive La classificazione delle sezioni trasversali Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 29

Considerazioni Introduttive La classificazione secondo NTC/08: La capacità rotazionale Le sezioni trasversali degli elementi strutturali si classificano in funzione della loro capacità rotazionale C J = J I / J Y -1 dove J I / J Y sono le curvature corrispondenti rispettivamente al raggiungimento della deformazione ultima ed allo snervamento. COMPATTE MODERATAMENTE SNELLE CLASSE 1 CLASSE 2 CLASSE 3 SNELLE CLASSE 4 la sezione è in grado di sviluppare una cerniera plastica avente capacità rotazionale adeguata C J 3 la sezione è in grado di sviluppare il proprio momento resistente plastico, ma con capacità rotazionale limitata nella sezione le tensioni calcolate nelle fibre estreme compresse possono raggiungere la tensione di snervamento, ma l instabilità locale impedisce lo sviluppo del momento resistente plastico C J 1,5 C J = 0 nel calcolo della resistenza la sezione geometrica effettiva può sostituirsi con una sezione efficace C J = 0 La norma italiana recepisce la classificazione delle sezioni secondo i rapporti b/t dell EC3 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 30

Considerazioni Introduttive TIPOLOGIE STRUTTURALI Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 31

Considerazioni Introduttive Strutture Intelaiate Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 32

Considerazioni Introduttive Strutture Controventate Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 33

Considerazioni Introduttive Strutture Controventate Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 34

Considerazioni Introduttive Controventi Concentrici Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 35

Considerazioni Introduttive Controventi Eccentrici Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 36

Criteri di progetto per le strutture di acciaio CRITERI DI PROGETTO PER LE STRUTTURE DI ACCIAIO Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 37

Criteri di progetto per le strutture di acciaio I Principi di Progettazione I sistemi strutturali Dissipative q > 1 Bassa duttilità (CD B ) Alta duttilità (CD A ) Il dimensionamento delle membrature avviene nel rispetto del criterio di Gerarchia delle Resistenze: le membrature non dissipative (Gerarchia Globale) ed i collegamenti delle parti dissipative al resto della struttura (Gerarchia Locale) devono possedere, nei confronti delle zone dissipative, una sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica. Non dissipative q = 1 La sovraresistenza è valutata moltiplicando la resistenza nominale di calcolo delle zone dissipative per un opportuno coefficiente di sovraresistenza g RD g RD = 1,3 per CD A g RD = 1,1 per CD B se non diversamente specificato Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 38

Criteri di progetto per le strutture di acciaio Il Capacity Design In un approccio alle forze, si controlla il meccanismo di collasso distribuendo in modo opportuno le resistenze Le zone dissipative (zone critiche) fungono da fusibili favorendo la formazione di meccanismi di collasso globali Le parti non dissipative ed i collegamenti delle parti dissipative al resto della struttura devono possedere sufficienti sovraresistenze Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 39

Criteri di progetto per le strutture di acciaio Il fattore di struttura L espressione generale q = f Tipologia strutturale Criteri di dimensionamento New q = K D K R q 0 OPCM 3274 Valore di base Regole di dettaglio q = K R q 0 NTC / 08 K D = duttilità locale zone dissipative K R = 0.8 1 regolarità dell edificio Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 40

Criteri di progetto per le strutture di acciaio Le tipologie strutturali ed il fattore di struttura Strutture a Telaio Controventi Concentrici Controventi Eccentrici Strutture a pendolo inverso q 0 TIPOLOGIA STRUTTURALE Classe Duttilità CD B CD A Strutture Intelaiate 4 5a u /a 1 Controventi Eccentrici 4 5a u /a 1 Controventi Concentrici a diagonale tesa attiva 4 4 Controventi Concentrici a V 2 2,5 Strutture a mensola o a pendolo inverso 2 2a u /a 1 Strutture Intelaiate con controventi concentrici 4 4a u /a 1 Strutture Intelaiate con tamponature in muratura 2 2 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 41

Criteri di progetto per le strutture di acciaio Le tipologie strutturali ed il fattore di struttura a TIPOLOGIA COSTRUTTIVA a u /a 1 Edifici a un piano 1,1 Edifici a telaio a più piani, con sola campata 1,2 Edifici a telaio con più piani e più campate 1,3 Edifici con controventi eccentrici a più piani 1,2 Edifici a mensola o a pendolo invertito 1,0 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 42

Regole di dettaglio per strutture dissipative REGOLE DI DETTAGLIO PER STRUTTURE DISSIPATIVE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 43

Regole di dettaglio per strutture dissipative Criteri di progetto per le strutture dissipative Criteri di progetto Il progetto delle strutture di tipo dissipativo deve garantire una risposta globale stabile anche in presenza di fenomeni locali di plasticizzazione, instabilità o altri connessi al comportamento isteretico della struttura Zone dissipative Zone NON dissipative Resistenza D.M. 14-01-08; CNR 10011; Eurocodice 3 Duttilità Requisiti Efficaci dettagli costruttivi Capacità dissipativa attribuibile sia agli elementi che ai collegamenti Sovraresistenz a D.M. 14-01-08; CNR 10011; Eurocodice 3 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 44

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di Dettaglio I criteri di progetto si considerano soddisfatti se lo sono opportune Regole di dettaglio.. A) Regole valide per ogni tipologia strutturale Regole di dettaglio B) Regole specifiche per le singole tipologie Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 45

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio valide per ogni tipologia Prerequisiti delle zone dissipative per il progetto duttile 1. Il materiale 2. Le connessioni 3. Le membrature Sovraresistenza f f tk yk 1.20 Def. a rottura e t 20% Tensione max di snerv. f y, max 1, 2 f y, k Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 46

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio valide per ogni tipologia Prerequisiti delle zone dissipative per il progetto duttile 1. Il materiale 2. Le connessioni 3. Le membrature g Rd f f y, m coefficiente di sovraresistenza del materiale y, k Acciaio g Rd S235 1.20 S275 1.15 S355 1.10 S420 1.10 S460 1.10 Se nelle zone non dissipative e nelle connessioni f y, k f y,max si assume g Rd 1, 00 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 47

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio valide per ogni tipologia Collegamenti nelle zone dissipative 1. Il materiale Collegamenti dotati di adeguata sovraresistenza: a) Saldature a completa penetrazione 2. Le connessioni b) Saldature a cordoni d angolo e collegamenti bullonati (bulloni 8.8-10.9): R d g 1, 1 R Rd pl 3. Le membrature R d resistenza di progetto del collegamento R pl resistenza plastica della membratura collegata Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 48

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio valide per ogni tipologia Parti compresse delle zone dissipative 1. Il materiale Web Outstand Internal Web Internal Outstand Web Internal Internal Instabilità locale 2. Le connessioni Flange Rolled I-section Flange Flange Hollow section Welded box section La snellezza locale b/t e la duttilità locale In funzione della classe di duttilità e del valore di q 0 usati in fase di progetto sono determinate le classi di sezioni trasversali da usare per le parti dissipative 3. Le membrature Classe di duttilità Valore di riferimento del fattore di struttura q 0 Classe di sezione trasversale richiesta CD B 2 < q 0 4 Classe 1 o 2 CD A q 0 > 4 Classe 1 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 49

Regole di dettaglio per strutture dissipative Regole di dettaglio valide per ogni tipologia Parti tese delle zone dissipative 1. Il materiale Web Outstand Internal Web Internal Outstand Web Internal Internal Instabilità locale 2. Le connessioni Flange Rolled I-section Flange Flange Hollow section Welded box section La snellezza locale b/t e la duttilità locale 3. Le membrature La resistenza plastica di progetto deve risultare inferiore alla resistenza ultima di progetto della sezione netta in corrispondenza dei fori per i dispositivi di collegamento Pertanto si deve verificare che: A res = area resistente netta A A = area lorda res g f M 2 yk 1,1 g M0 = coeff sicurezza per resistenza della membratura senza fori A g M 0 ftk g M2 = coeff sicurezza per resistenza della membratura con fori Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 50

Regole di dettaglio per le strutture intelaiate REGOLE DI DETTAGLIO PER STRUTTURE INTELAIATE (MRF) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 51

Moment Resisting Frame - MRF Regole di dettaglio per le strutture intelaiate Le Strutture Intelaiate M Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 52

Regole di dettaglio per le strutture intelaiate Il Principio di Base Il dimensionamento delle membrature avviene nel rispetto del criterio di Gerarchia delle Resistenze: Al fine di conseguire un comportamento duttile i telai devono essere progettati in modo che le cerniere plastiche si formino nelle travi piuttosto che nelle colonne, tranne che per le sezioni delle colonne alla base ed alla sommità dei telai multipiano e per tutte le sezioni degli edifici monopiano. Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 53

I Sistemi Sismoresistenti in Acciaio MRF SOVRARESISTENTE (Gerarchia locale) g 1,1M Rd b, Rd SOVRARESISTENTE (Gerarchia globale) 54

Regole di dettaglio per le strutture intelaiate Il Principio di Base SOVRARESISTENTE (Gerarchia Globale) g RD = 1,3 per CD A g RD = 1,1 per CD B g 1,1 Rd M b, Rd SOVRARESISTENTI (Gerarchia Locale) Acciaio g Rd S235 1.20 S275 1.15 S355 1.10 S420 1.10 S460 1.10 min max 1,21 M 1,32 M b, Rd b, Rd Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 55

Regole di dettaglio per strutture intelaiate Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 56

Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici REGOLE DI DETTAGLIO PER STRUTTURE A CONTROVENTI CONCENTRICI (CBF) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 57

Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Le Strutture a Controventi Concentrici Concentrically Braced Frame - CBF N Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 58

Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Il Principio di Base Il dimensionamento delle membrature avviene nel rispetto del criterio di Gerarchia delle Resistenze: Al fine di conseguire un comportamento duttile, le strutture con controventi concentrici devono essere progettate in modo che la plasticizzazione delle diagonali tese preceda la rottura delle connessioni e l instabilizzazione di travi e colonne. Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 59

I Sistemi Sismoresistenti in Acciaio CBF SOVRARESISTENTE (Gerarchia globale) SOVRARESISTENTE (Gerarchia locale) g 1,1 N Rd pl, Rd 60

Gerarchia Globale Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Il Principio di Base N pl N pl Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 61

Gerarchia Locale Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Il Principio di Base N pl Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 62

Regole di dettaglio per strutture a controventi concentrici (CBF) Controventi Concentrici a V Concentrically Braced Frame - CBF N Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 63

Regole di dettaglio per strutture a controventi concentrici (CBF) Il Principio di Base Il dimensionamento delle membrature avviene nel rispetto del criterio di Gerarchia delle Resistenze: Al fine di conseguire un comportamento duttile, le strutture con controventi concentrici devono essere progettate in modo che la plasticizzazione delle diagonali tese preceda la rottura delle connessioni e l instabilizzazione di travi e colonne. Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 64

Regole di dettaglio per strutture a controventi concentrici (CBF) La Resistenza delle Diagonali In fase di progetto, come già detto, sono tenute in conto sia le diagonali tese che quelle compresse. N pl In fase di verifica, la diagonale compressa è considerata instabilizzata. Occorre quindi verificare anche che le aste tese siano in grado di resistere da sole alla forze sismiche di progetto precedentemente determinate. Tuttavia nei telai con controventi a V non si trascura del tutto la resistenza della diagonale compressa e si considera una forza pari a: N pl,rd nelle diagonali tese; g pb N pl,rd nelle diagonali compresse. N pl 0,3 N pl 0,3 N pl Con g pb = 0,30 fattore che permette di stimare la resistenza residua dopo l instabilizzazione. Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 65

I Sistemi Sismoresistenti in Acciaio CBF SOVRARESISTENTE (Gerarchia globale) SOVRARESISTENTE (Gerarchia locale) g 1,1 N Rd pl, Rd 66

Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 67

Regole di dettaglio per strutture con controventi concentrici Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 68

Regole di dettaglio per strutture con controventi eccentrici REGOLE DI DETTAGLIO PER STRUTTURE A CONTROVENTI ECCENTRICI (EBF) Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 69

Regole di dettaglio per strutture con controventi eccentrici Le Strutture a Controventi Eccentrici Eccentrically Braced Frame - EBF V Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 70

Regole di dettaglio per strutture con controventi eccentrici Il Principio di Base Il dimensionamento delle membrature avviene nel rispetto del criterio di Gerarchia delle Resistenze: Al fine di conseguire un comportamento duttile, le strutture con controventi eccentrici devono essere progettate in modo che la plasticizzazione degli elementi di connessione o link preceda la rottura delle connessioni e l instabilizzazione delle altre membrature. Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 71

I Sistemi Sismoresistenti in Acciaio EBF SOVRARESISTENTE (Gerarchia globale) (link corto) 1,5 V l,rd 1,5 V l,rd SOVRARESISTENTE (Gerarchia locale) N g 1,11,5 V sena a Ed, G Rd l, Rd 72

Stati limite di esercizio CRITERI DI VERIFICA AGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 73

Stati limite di esercizio SLD: Verifiche di danneggiamento elementi non strutturali Limitazioni sugli spostamenti relativi ECCS n.54 d r n lim pr EN 1998-1 r d lim NTC 2008 dr d lim r ; d r è lo spostamento di relativo valutato attraverso analisi lineari elastiche eseguite con uno spettro di risposta pari a S d q n; è un fattore di riduzione che tiene conto del più basso periodo di ritorno associato con lo SLD d r è lo spostamento di relativo valutato attraverso analisi lineari elastiche eseguite con lo spettro di risposta corrispondente allo SLD SPOSTAMENTI DI INTERPIANO LIMITE Tipologia ECCS pr EN O.P.C. NTC tamponatura n.54 1998-1 n.3274 2008 Scorrimenti di Tamp. collegati Interpiano rigidamente alla 0,003 h 0,005 h 0,005 h o struttura Interstorey Tamp.collegati drifts elasticamente alla 0,006 h 0,0075 h 0,0075 h 0,010 h struttura Tamponatura scollagata alla _ 0,010 h _ struttura Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 74

Stati limite di servizio SLD: Verifiche di danneggiamento elementi strutturali Per costruzioni di Classe III e IV, se si vogliono limitare i danneggiamenti strutturali, per tutti gli elementi strutturali, inclusi nodi e connessioni tra elementi, deve essere verificato che il valore di progetto di ciascuna sollecitazione (Ed) calcolato in presenza delle azioni sismiche corrispondenti allo SLD ed attribuendo ad il valore di 2/3, sia inferiore al corrispondente valore della resistenza di progetto (Rd) calcolato con riferimento alle situazioni eccezionali. Strutture in acciaio sismoresistenti: criteri di progetto e riferimenti normativi 75

Considerazioni conclusive CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 76

Considerazioni conclusive Considerazioni Conclusive Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni approvate con D.M. 14.01.2008, nelle parti dedicate alle strutture in acciaio ed alla progettazione per azioni sismiche recepiscono in pieno le vigenti Norme Europee per l acciaio e per la sismica. D.M. 14.01.2008 EC3 EC8 Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 77

Considerazioni conclusive IUSS Press Pavia info@iusspress.it www.iusspress.it Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 78

Considerazioni conclusive www.acaiacs.it Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 79

Considerazioni conclusive GRAZIE PER L ATTENZIONE Strategie di progettazione antisismica per le costruzioni metalliche 80