Costruzioni in Acciaio

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 Costruzioni in Acciaio Prof. Felice Carlo PONZO Docente di Costruzioni in acciaio e legno, Università della Basilicata. Ing. Antonio DI CESARE Dottore di Ricerca in Ingegneria delle Strutture, Università della Basilicata.

Concezione strutturale Acciaio caratterizzato da un elevato rendimento meccanico (R/g); La realizzazione di membrature molto snelle porta a problemi di instabilità e di eccessiva deformabilità; Grazie alla notevole duttilità l acciaio risulta essere particolarmente idoneo nelle applicazioni progettuali che richiedono capacità di dissipazione di energia, come le costruzioni in zona sismica; Il sistema strutturale nasce dall assemblaggio di elementi monodimensionali e bidimensionali prodotti in luoghi diversi da quello di costruzione della struttura, pertanto il grado di vincolo tra le parti componenti la struttura risulta essere un ulteriore parametro di progetto. La scelta dei sistemi di collegamento rappresenta un aspetto chiave e condiziona la scelta della tipologia del sistema strutturale Kobe Bridge

Le Basi della Progettazione NUOVI ORIENTAMENTI PER PROGETTAZIONE ANTISISMICA: I moderni codici sismici adottano quale criterio di progetto quello che prevede, in caso di evento sismico distruttivo, che il sistema strutturale sismo-resistente sia in grado di dissipare energia senza giungere a collasso Affinché sia garantito tale livello prestazionale è necessario che le strutture chiamate a far fronte alle azioni di natura sismica abbiano adeguata duttilità globale Il concetto di duttilità è legato, in generale, alla capacità di un sistema strutturale di subire deformazioni elastoplastiche senza significative perdite di capacità portante

Le Basi della Progettazione NUOVI ORIENTAMENTI: Performance Based Design (PBD): accettabilità dei livelli di danno - Completamente operativo (nessun danno) - Operativo (danno moderato degli elementi non strutturali danno lieve elem. Strutt. ) - Sicurezza della vita (danno moderato degli elementi strutturali e non) - Vicino al collasso (resistenza compromessa) Si configura un approccio progettuale definito multilivello : - Resistere a eventi sismici di bassa intensità senza significativi danneggiamenti - Resistere a eventi sismici di moderata intensità con danni riparabili - Resistere a eventi sismici di notevole intensità prevenendo il collasso FDB (Force Based Design): consiste nell assumere che lo spettro di risposta in termini di accelerazione costituisca un indicatore adeguato della domanda sismica DBD (Displacement Based Design): lo spostamento di progetto corrisponde al livello di prestazione da assicurare e l effettivo smorzamento è legato all energia isteretica assorbita durante la risposta inelastica

Le Basi della Progettazione Progettazione antisismica basata sulla resistenza richiesta all edificio: Gli edifici sismo-resistenti in acciaio devono essere progettati in accordo con uno dei seguenti comportamenti strutturali: - COMPORTAMENTO STRUTTURALE DISSIPATIVO: strutture concepite in modo che l energia di input del terremoto sia dissipata mediante cicli di deformazioni inelastiche di predisposti elementi strutturali o di parte di essi con l obiettivo di ottimizzare la duttilità globale del sistema: - controllo del meccanismo di collasso locale e/o globale - criterio della gerarchia delle resistenze - importanza dei particolari esecutivi - fattore di struttura > 1 - COMPORTAMENTO STRUTTURALE NON DISSIPATIVO strutture progettate per resistere alle azioni sismiche attraverso un comportamento di tipo elastico: strutture con risorse duttili limitate fattore di struttura unitario

Le Fasi della Progettazione Descrizione e progettazione dell edificio - Materiale - Tipologia strutturale e Fattore di struttura - Solaio tipo e Analisi dei carichi Criteri generali di progettazione e modellazione - Principi di progettazione: Classe di duttilità - Azione sismica per i diversi Stati Limite - Predimensionamento degli elementi strutturali - Modellazione della struttura: Modello 3D Masse sismiche e Analisi modale Metodi di analisi e criteri di verifica - Analisi lineare statica o dinamica - Verifica agli SL Ultimi e di Esercizio Regole di progetto e disegni esecutivi: - Generali per elementi strutturali - Specifiche per la tipologia di struttura - Esecutivi degli elementi progettati

D.M. 4 Febbraio 2008 Norme Tecniche per le Costruzioni DM 14/1/08 e Circ 2/2/09 1. Oggetto 2. Sicurezza e prestazioni attese 3. Azioni sulle costruzioni 4. Costruzioni civili ed industriali 5. Ponti 6. Progettazione geotecnica 7. Progettazione per azioni sismiche 8. Costruzioni esistenti 9. Collaudo statico 10. Redazione dei progetti strutturali esecutivi e delle relazioni di calcolo 11. Materiali e Prodotti per uso strutturale 12. Riferimenti tecnici

D.M. 14 gennaio 2008 Premessa Le presenti Norme tecniche per le costruzioni, raccolgono in un unico organico tutte le norme prima distribuite in diversi decreti ministeriali. 1. Oggetto Le presenti Norme tecniche per le costruzioni definiscono i principi per il progetto, l esecuzione e il collaudo delle costruzioni, nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di requisiti essenziali di resistenza meccanica e stabilità, anche in caso di incendio, e di durabilità. Esse forniscono quindi i criteri generali di sicurezza, precisano le azioni che devono essere utilizzate nel progetto, definiscono le caratteristiche dei materiali e dei prodotti e, più in generale, trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza strutturale delle opere. Circa le indicazioni applicative per l ottenimento delle prescritte prestazioni, per quanto non espressamente specificato nel presente documento, ci si può riferire alla Circolare 2/2/09 Istruzioni per l applicazione delle nuove norme tecniche per le costruzioni oppure a normative di comprovata validità e ad altri documenti tecnici elencati nel Cap. 12. In particolare, quelle fornite dagli Eurocodici (3 e 8) con le relative Istruzioni Nazionali costituiscono indicazioni di comprovata validità e forniscono il sistematico supporto applicativo delle presenti norme.

D.M. 14 gennaio 2008 7.5 COSTRUZIONI D ACCIAIO La resistenza delle membrature e dei collegamenti deve essere valutata in accordo con le regole presentate nella vigente normativa, integrate dalle regole di progettazione e di dettaglio fornite dal 7.5.4 al 7.5.6. Nel caso di comportamento strutturale non dissipativo la resistenza delle membrature e dei collegamenti deve essere valutata in accordo con le regole di cui al 4.2. delle presenti norme, non essendo necessario soddisfare i requisiti di duttilità. Nel caso di comportamento strutturale dissipativo le strutture devono essere progettate in maniera tale che le zone dissipative si sviluppino ove la plasticizzazione o l instabilità locale o altri fenomeni di degrado dovuti al comportamento isteretico non influenzano la stabilità globale della struttura. Nelle zone dissipative, al fine di assicurare che le stesse si formino in accordo con quanto previsto in progetto, la possibilità che il reale limite di snervamento dell acciaio sia maggiore del nominale deve essere tenuta in conto attraverso un opportuno coefficiente di sovraresistenza del materiale g Rd, definito al 7.5.1. Le parti non dissipative delle strutture dissipative ed i collegamenti tra le parti dissipative ed il resto della struttura devono possedere una sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo della plasticizzazione ciclica delle parti dissipative.

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.1 Caratteristiche dei materiali

7.5.1. Caratteristiche dei materiali - le zone dissipative di strutture a comportamento dissipativo devono consentire lo sviluppo di ampie deformazioni in campo plastico prima dell insorgere di fenomeni di instabilità - Per soddisfare ai particolari requisiti di duttilità previsti dal progetto antisismico, l acciaio deve rispettare particolari prescrizioni nelle zone dissipative: f t e su,k > 20% f t / f y > 1,20 e su >20% f y,max 1,2f yk - i collegamenti bullonati devono essere realizzati con bulloni ad alta resistenza di classe 8.8 o 10.9 comunque serrati in maniera tale da raggiungere un precarico pari a quello prescritto per le giunzioni ad attrito.

7.5.1. Caratteristiche dei materiali

7.5.1. Caratteristiche dei materiali f t e su >20%

7.5.1. Caratteristiche dei materiali -Per il calcolo della sovraresistenza di progetto è prescritto che la resistenza plastica delle zone dissipative venga amplificata di un coefficiente definito come: g Rd f y, m f yk -f y,m, valore medio atteso della tensione di snervamento: -f yk, valore caratteristico della tensione di snervamento: COV f y.m c 1 1 2COV -COV, coefficiente di variazione, scarto quadratico medio della tensione di snervamento -c, fattore di aleatorietà Acciaio COV c g Rd S235 (Fe360) 8% 1.19 1.20 S275 (Fe430) 7% 1.16 1.15 S355 (Fe510) 6% 1.14 1.10 S420 1.10 S460 1.10 - Se la tensione di snervamento f yk dell acciaio delle zone non dissipative e delle connessioni è superiore alla f y,max delle zone dissipative, è possibile assumere g Rd =1.0

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.2 Tipologie strutturali e fattore di struttura

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura Le strutture sismo-resistenti in acciaio possono essere distinte nelle seguenti tipologie strutturali: 1) STRUTTURE INTELAIATE: composte da telai che resistono alle forze orizzontali con un comportamento prevalentemente flessionale. 2) STRUTTURE CON CONTROVENTI CONCENTRICI: nei quali le forze orizzontali sono assorbite principalmente da membrature soggette a forze assiali. - Controventi con diagonale tesa attiva; - Controventi a V; - Controventi a K; 3) STRUTTURE CON CONTROVENTI ECCENTRICI: nei quali le forze orizzontali sono principalmente assorbite da membrature caricate assialmente, ma la presenza di eccentricità di schema permette la dissipazione di energia nei traversi per mezzo del comportamento ciclico a flessione e/o taglio. 4) STRUTTURE A MENSOLA O A PENDOLO INVERSO: costituite da membrature pressoinflesse in cui le zone dissipative sono collocate alla base. 5) STRUTTURE INTELAIATE CON CONTROVENTI CONCENTRICI: nelle quali le azioni orizzontali sono assorbite sia da telai che da controventi agenti nel medesimo piano. 6) STRUTTURE INTELAIATE CON TAMPONATURE: costituite da tamponature in muratura o calcestruzzo non collegate ma in contatto con le strutture intelaiate.

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 1) STRUTTURE INTELAIATE: Continuità strutturale tra membrature orizzontali e verticali garantita da nodi trave colonna tipo rigido; risposta strutturale caratterizzata da un regime di sollecitazione prevalentemente flessionale negli elementi portanti; La principale risorsa di rigidezza e resistenza laterale è legata al regime flessionale che si instaura nelle membrature strutturali; problema della deformabilità e dell effetto p-

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 1) STRUTTURE INTELAIATE: Le zone dissipative sono numerose e concentrate in regioni discrete alle estremità delle aste, dove si formano le cerniere plastiche; Al fine di conseguire un comportamento duttile le cerniere plastiche devono svilupparsi prevalentemente nelle travi e all attacco tra colonne e fondazioni; Tale tipologia è preferita per la sua versatilità architettonica in quanto consente la massima flessibilità nello sfruttamento degli spazi; Per contro la rigidezza laterale dell intera struttura è modesta; le dimensioni delle membrature sono condizionate dal controllo degli spostamenti laterali; Si ottengono strutture caratterizzate da una significativa sovraresistenza rispetto a quella strettamente necessaria per il soddisfacimento dello stato limite ultimo.

C7.5.2.1 Tipologie strutturali e fattori di struttura 1) STRUTTURE INTELAIATE: Formazione delle cerniere plastiche nelle colonne: Nelle zone critiche predisposte alla dissipazione (cerniere plastiche); N ED 0.3 x N PL,Rd

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura EDIFICI CON STRUTTURA PENDOLARE E CONTROVENTI VERTICALI I collegamenti trave colonna tipo nodo-cerniera; la necessaria rigidezza laterale della struttura è conferita da sistemi di controventamento verticale realizzati mediante pareti e/o nuclei in c.a. o attraverso sistemi reticolari in acciaio con aste inclinate disposte in varie configurazioni

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 2) STRUTTURE A CONTROVENTI RETICOLARI CONCENTRICI Diagonale tesa attiva A V A V rovescia A K Resistono alle forze orizzontali principalmente attraverso un regime di sforzi assiali; Dissipano energia prevalentemente quando le diagonali tese si plasticizzano; Il comportamento ciclico inelastico è caratterizzato dal degrado della capacità di dissipazione di energia a causa del ripetersi dell instabilità delle aste diagonali compresse; Le membrature diagonali conferiscono alla struttura un elevata rigidezza elastica.

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 2) STRUTTURE A CONTROVENTI RETICOLARI CONCENTRICI Le zone dissipative sono limitate e concentrate in regioni discrete alle estremità delle aste, dove si formano le cerniere plastiche; Al fine di conseguire un comportamento duttile le cerniere plastiche devono svilupparsi prevalentemente nei controventi tesi; Tale tipologia non consente il massimo sfruttamento degli spazi; Per contro la rigidezza laterale dell intera struttura è elevata; le dimensioni delle membrature e dei collegamenti sono ridotte; Si ottengono strutture caratterizzate da una bassa sovraresistenza rispetto a quella strettamente necessaria per il soddisfacimento dello stato limite ultimo.

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 3) STRUTTURE A CONTROVENTI RETICOLARI ECCENTRICI Combinano i vantaggi dei sistemi a controventi concentrici assicurando al contempo elevata rigidezza elastica e buone doti di duttilità e capacità di dissipare energia; La caratteristica eccentricità dello schema consente la dissipazione di energia nei traversi in zone dette link 4) STRUTTURE A MENSOLA O A PENDOLO INVERSO Si definiscono a pendolo inverso i sistemi strutturali in cui almeno il 50% della massa è concentrata nel terzo superiore dell altezza dell edificio, o in cui la dissipazione di energia ha luogo alla base dell edificio nelle membrature pressoinflesse.

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura 5) STRUTTURE INTELAIATE CONTROVENTATE Si tratta di sistemi duali in cui le forze orizzontali sono assorbite in parte dai telai e in parte dai sistemi di controventi agenti nel medesimo piano.

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura Fattore di struttura a u /a 1 edifici con struttura a mensola 1.0

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura

7.5.2 Tipologie strutturali e fattori di struttura q = K R. q o 1 f ( C 1 K N 1 p Li C N i 1 L p V KV ) 1 N K R associato al grado di regolarità strutturale. c Numericamente è stato valutato un indice di irregolarità f: N c i 1 H H i N p : numero di piani con arretramento orizz. N c : numero di campate con arretramento vert. L i : lunghezza arretramento orizz. all iesimo piano H i : altezza arretramento verticale alla i-esima campata K: costante =2 Edifici regolari in altezza KR = 1, non regolari in altezza KR = 0.8 f

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.3 Regole di progetto generali per elementi strutturali dissipativi

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi Le regole di progetto seguenti si applicano alle parti delle strutture sismo-resistenti progettate per avere un comportamento strutturale dissipativo. Le zone dissipative devono avere un adeguata duttilità ed una sufficiente resistenza, come specificato in 4.2.2.1

Collegamenti: tipologie e comportamenti Sperimentazione: UCSD - Caltrans facility AISC Steel Column 7 Steel Column with different sections May June 2006

Collegamenti: tipologie e comportamenti Sperimentazione: UCSD - Caltrans facility May June 2006

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi 4.2.3.1. Classificazione delle sezioni Le sezioni trasversali degli elementi strutturali si classificano in funzione della loro capacità rotazionale C q definita come: Classe 1: quando la sezione è in grado di sviluppare una cerniera plastica avente la capacita rotazionale richiesta senza subire riduzioni di resistenza C θ 3. Classe 2: quando la sezione è in grado di sviluppare il proprio momento resistente plastico, ma con capacità rotazionale limitata C θ 1,5. Classe 3: quando nella sezione le tensioni calcolate nelle fibre esterne compresse possono raggiungere la tensione di snervamento, ma l instabilità locale impedisce lo sviluppo del momento resistente plastico. Classe 4: quando, per determinare la resistenza flettente, tagliante o normale, è necessario tener conto degli effetti dell instabilità locale in fase elastica nelle parti compresse che compongono la sezione. In tal caso nel calcolo della resistenza la sezione geometrica effettiva può sostituirsi con una sezione efficace.

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi 4.2.3.1. Classificazione delle sezioni Classificazione delle sezioni Sezioni: 1- Duttili 2- Compatte 3- semicompatte 4- Snelle Definizione di classe di appartenenza delle sezioni basata sul calcolo delle snellezze delle parti compresse della sezione trasversale. Si distinguono elementi interni e flange esterne. Tale classificazione è dunque basata esclusivamente sui rapporti di snellezza c/t dei piatti costituenti la sezione trasversale. L anima e la flangia vengono, inoltre, considerate indipendenti.

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi ac 4.2.3.1. Classificazione delle sezioni

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi 4.2.3.1. Classificazione delle sezioni

4.2.3.1. Classificazione delle sezioni 7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi

7.5.3 Tipologie Regole strutturali di prog. per e elem. fattore strutt. di struttura dissipativi 7.5.3.1 Parti compresse e/o inflesse delle zone dissipative Si deve garantire una duttilità locale sufficiente degli elementi che dissipano energia in compressione e/o flessione limitando il rapporto larghezza-spessore c/t secondo le classi di sezioni trasversali specificate nel 4.2.2.1. delle presenti norme. In funzione della classe di duttilità e del fattore di struttura q 0 usato in fase di progetto, le prescrizioni relative alle classi di sezioni trasversali di elementi in acciaio che dissipano energia, sono quelle indicate in Tab. 7.5.III.

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi 7.5.3.2 Parti tese delle zone dissipative Nel caso di membrature tese con collegamenti bullonati, 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: essendo A l area lorda e A res l area resistente costituita dall area netta in corrispondenza dei fori integrata da un eventuale area di rinforzo e i fattori parziali g M0 e g M2 sono definiti nella Tab. 4.2.V del 4.2.3.1.1. delle presenti norme.

7.5.3 Regole di prog. per elem. strutt. dissipativi 7.5.3.3 Collegamenti in zone dissipative I collegamenti in zone dissipative devono avere sufficiente sovraresistenza per consentire la plasticizzazione delle parti collegate. Si ritiene che tale requisito di sovraresistenza sia soddisfatto nel caso di saldature a completa penetrazione. Nel caso di collegamenti con saldature a cordoni d angolo e nel caso di collegamenti bullonati il seguente requisito deve essere soddisfatto: dove: R j,d è la resistenza di progetto del collegamento; R pl,rd è la resistenza plastica di progetto della membratura collegata (da valutarsi secondo le indicazioni del 4.2; R U,Rd è il limite superiore della resistenza plastica della membratura collegata.

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.4. Regole di progetto specifiche per strutture intelaiate

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 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. Meccanismi di sviluppo delle plasticizzazioni c.p. u l p u q pb ( ) l ub yb p q pb = q pc H yb l p ( b 1) l c q pc l p q pc q pc ( ) l uc yc l p yc ( c p 1) l b a travi plasticizzate a colonne plasticizzate ST 4 r 3 7 a 1 ST q 1 pc y H ST q pc 1 (l c l p ) c 11 12, b 16 17 c 34 84 y r piano critico a c yb

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate Il comportamento strutturale dissipativo prevede che alcune parti della struttura (zone dissipative) plasticizzino sotto le azioni sismiche di progetto. Le rimanenti parti (zone non dissipative) devono essere conseguentemente progettate con un adeguata sovraresistenza, in modo da resistere in campo elastico alle azioni trasmesse ad esse durante un terremoto violento.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate Telai a bassa duttilità: sono progettati senza alcun controllo del meccanismo di collasso. Pertanto le sezioni delle membrature dovranno essere verificate assumendo come valori di progetto delle azioni di sforzo normale N sd e momento flettente M sd derivanti dalla analisi elastica globale. Per la verifica al taglio valgono i requisiti ai punti precedenti Telai ad alta duttilità

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate Al fine di conseguire un comportamento duttile, i telai devono essere progettati in maniera tale che le cerniere plastiche si formino nelle travi piuttosto che nelle colonne. 7.5.4.1 Travi Nelle sezioni in cui è attesa la formazione delle cerniere plastiche devono essere verificate le seguenti relazioni: dove: Flessione Sforzo assiale Taglio M Ed, N Ed e V Ed sono i valori di progetto del momento flettente, della sollecitazione assiale e del taglio; M pl,rd, N pl,rd e V pl,rd sono i valori delle resistenze plastiche di progetto, flessionale, assiale e tagliante determinate secondo criteri di cui al 4.2.4.1.2; V Ed,G è la sollecitazione di taglio di progetto dovuta alle azioni non-sismiche; V Ed,M è la forza di taglio dovuta all applicazione di momenti plastici equiversi M pl,rd nelle sezioni in cui è attesa la formazione delle cerniere plastiche. V Ed,M V Ed,M In assenza di ritegni trasversali, le travi devono avere resistenza sufficiente nei confronti dell instabilità flessionale e flesso-torsionale, assumendo la formazione della cerniera plastica nella sezione più sollecitata in condizioni sismiche.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.2 Colonne Le colonne devono essere verificate in compressione considerando la più sfavorevole combinazione di sollecitazioni assiali e flessionali: Sforzo assiale Flessione Taglio in cui N Ed,G,M Ed,G,V Ed,G sono le sollecitazioni di compressione, flessione e taglio dovute alle azioni non sismiche; N Ed,E,M Ed,E,V Ed,E sono le sollecitazioni dovute alle azioni sismiche; g Rd è il fattore di sovraresistenza; W è il minimo valore tra gli W i = M pl,rd,i / M Ed,i di tutte le travi in cui si attende la formazione di cerniere plastiche, essendo M Ed,i il momento flettente di progetto della i-esima trave in condizioni sismiche e M pl,rd,i il corrispondente momento plastico.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.2 Colonne Per colonne in cui si attende la formazione di cerniere plastiche le sollecitazioni devono essere calcolate nell ipotesi che nelle cerniere plastiche il momento flettente sia pari a: M = M pl,rd : Il taglio di progetto deve rispettare la seguente limitazione: I pannelli nodali dei collegamenti trave-colonna devono essere progettati in modo tale da escludere la loro plasticizzazione e instabilizzazione a taglio. Tale requisito si può ritenere soddisfatto quando: essendo V vp,ed, V vp,rd e V vb,rd rispettivamente la forza di progetto e la resistenza a taglio per plasticizzazione e la resistenza a taglio per instabilità del pannello, queste ultime valutate come in 4.2.4.1.2 e 4.2.4.1.3.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.3 Gerarchia delle resistenze trave-colonna Per assicurare lo sviluppo del meccanismo globale dissipativo è necessario rispettare la seguente gerarchia delle resistenze tra la trave e la colonna dove, oltre ad aver rispettato tutte le regole di dettaglio previste nella presente norma, si assicuri per ogni nodo trave-colonna del telaio che dove g RD = 1,3 per strutture in classe CD A e 1,1 per CD B, M C,pl,Rd è il momento resistente della colonna calcolato per i livelli di sollecitazione assiale presenti nella colonna nelle combinazioni sismiche delle azioni M b,pl,rd è il momento resistente delle travi che convergono nel nodo travecolonna.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.4 Collegamenti trave-colonna I collegamenti trave-colonna devono essere progettati in modo da possedere una adeguata sovraresistenza per consentire la formazione delle cerniere plastiche alle estremità delle travi secondo le indicazioni di cui al 7.5.3.3. In particolare, il momento flettente resistente del collegamento, M j,rd, trave-colonna deve soddisfare la seguente relazione: dove M b,pl,rd è il momento resistente della trave collegata e g Rd è il coefficiente di sovra-resistenza indicato nella tabella 7.5.I. Acciaio COV c g Rd Fe360 (S235) 8% 1.19 1.20 Fe430 (S275) 7% 1.16 1.15 Fe510 (S355) 6% 1.14 1.10 S420 1.10 S460 1.10

Collegamenti: tipologie e comportamenti Collegamenti trave colonna

Collegamenti: tipologie e comportamenti Collegamenti trave colonna

Collegamenti: tipologie e comportamenti Valori tipici della rigidezza e resistenza m = M u / M pl,b M u : momento ultimo del collegamento M pl,b : momento plastico della trave - Collegamento a cerniera: m<0.25 - Collegamento rigido a parziale ripristino di resistenza: 0.25<m<1 - Collegamento a completo ripristino di resistenza: m 1 K = K rot / K flex K rot : rigidezza rotaz. del collegamento K flex : rigidezza flessionale della trave collegata

Collegamenti: tipologie e comportamenti Legami forza-spostamento sperimentali

Collegamenti: tipologie e comportamenti Legami forza-spostamento sperimentali

Collegamenti: tipologie e comportamenti

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.5 Pannelli nodali Nei nodi trave-colonna, i pannelli d anima delle colonne devono possedere una resistenza sufficiente e consentire lo sviluppo del meccanismo dissipativo della struttura a telaio, e cioè la plasticizzazione delle sezioni delle travi convergenti nel nodo travecolonna. La forza di taglio agente sul pannello d anima del nodo trave-colonna deve essere determinata assumendo la completa plasticizzazione delle travi in esso convergenti secondo lo schema e le modalità previste in fase di progetto.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.5 Pannelli nodali

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.5 Pannelli nodali M d 1 1 M d 2 2 t w h w f y, c / 3

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.5 Pannelli nodali

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione Il collegamento colonna-fondazione deve essere progettato in modo tale da risultare sovra-resistente rispetto alla colonna ad esso collegata. In particolare, il momento resistente plastico del collegamento deve rispettare la seguente disuguaglianza: dove M c,pl,rd è il momento resistente plastico di progetto della colonna, calcolato per lo sforzo normale di progetto N Ed che fornisce la condizione più gravosa per il collegamento di base. Il coefficiente g Rd è fornito nel 7.5.1.

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione

7.5.4 Regole di progetto per strutture intelaiate 7.5.4.6 Collegamenti colonna-fondazione

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.5. Regole di progetto specifiche per strutture con controventi concentrici

7.5.5 Strutture con controventi concentrici - Ie 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; - Ie diagonali hanno essenzialmente funzione portante nei confronti delle azioni sismiche e, a tal fine, tranne che per i controventi a V, devono essere considerate le sole diagonali tese; - Ie membrature di controvento devono appartenere alla classe 1 o 2; - la risposta carico-spostamento laterale deve risultare sostanzialmente indipendente dal verso dell azione sismica; - nel caso di utilizzo di sezioni circolare cave il rapporto tra diametro d e lo spessore t deve risultare d / t 36; - per sezioni tubolari rettangolari i rapporti larghezza-spessore delle pareti non devono eccedere 18, a meno che le pareti del tuo non siano irrigidite

7.5.5 Strutture con controventi concentrici

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Per edifici con più di due piani, la snellezza adimensionale delle diagonali deve rispettare le seguenti condizioni: - In telai con controventi ad X: - In telai con controventi ad V:

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Per garantire un comportamento dissipativo omogeneo delle diagonali all interno della struttura, il coefficiente di sovra-resistenza W i = N pl,rd,i / N Ed,i calcolati per tutti gli elementi di controvento, devono differire tra il massimo ed il minimo di non più del 25%. Travi e colonne considerate soggette prevalentemente a sforzi assiali in condizioni di sviluppo del meccanismo dissipativo devono rispettare la condizione: in cui N Ed è la sollecitazione di progetto valutata come le strutture intelaiate (espressione 7.5.6) e N pl,rd è la resistenza nei confronti dell instabilità, tenendo conto dell interazione con il momento flettente M Ed (espressione 7.5.7).

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Nei telai con controventi a V le travi devono resistere agli effetti delle azioni di natura non sismica, senza considerare il supporto dato dalle diagonali, e alle forze verticali squilibrate che si sviluppano per effetto delle azioni sismiche a seguito della plasticizzazione delle diagonali tese e dell instabilizzazione delle diagonali compresse. Per determinare questo effetto si può considerare una forza pari a N pl,rd nelle diagonali tese e a g pb N pl,rd nelle diagonali compresse, essendo g pb = 0,3 il fattore che permette di stimare la resistenza residua dopo l instabilizzazione. I collegamenti delle diagonali alle altre parti strutturali devono garantire il rispetto del requisito di sovra-resistenza

7.5.5 Strutture con controventi concentrici 7.5.4.6 Resistenza dei collegamenti Rj,d è la resistenza di progetto del collegamento; R pl,rd è la resistenza plastica di progetto della membratura collegata (da valutarsi secondo le indicazioni del 4.2; R U,Rd è il limite superiore della resistenza plastica della membratura collegata.

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Regole di dettaglio per strutture ad Alta e Bassa duttilità Al fine di fornire una adeguata duttilità alle diagonali, la loro sezione trasversale deve essere sufficientemente compatta:

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Regole di dettaglio per strutture ad Alta e Bassa duttilità

7.5.5 Strutture con controventi concentrici Regole di dettaglio per strutture e Bassa duttilità Le travi e le colonne dei controventi concentrici a bassa duttilità possono essere progettati sulla base delle sollecitazioni derivanti dalla analisi elastica globale. I collegamenti delle diagonali alle altre parti strutturali devono soddisfare i requisiti sopra esposti. Regole di dettaglio per strutture e Alta duttilità

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 7.5.6 Regole di progetto per strutture con controventi eccentrici

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici (Più duttili) M l,rd e V l,rd sono, rispettivamente la resistenza flessionale e a taglio di progetto del link, quest ultima calcolata assumendo come area resistente a taglio quella dell anima, a è il rapporto tra il minore ed il maggiore dei momenti flettenti attesi alle due estremità dell elemento di connessione

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici Per le sezioni a doppio T, il momento resistente M l,rd ed il taglio resistente V l,rd dell elemento di connessione sono definiti, in assenza di sollecitazione assiale, rispettivamente da: t w t f Per N Ed maggiore del 15% della resistenza plastica assiale N pl,rd, bisogna tener conto della riduzione della resistenza plastica a taglio V l,rd e flessione, M l,rd L angolo di rotazione rigida q p tra elemento di connessione e l elemento contiguo non deve eccedere i seguenti valori: <<intermedi>> si interpola linearmente

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici La resistenza ultima degli elementi di connessione (M u, V u ), a causa di diversi effetti, quali l incrudimento, la partecipazione della soletta dell impalcato e l aleatorietà della tensione di snervamento, è maggiore di M e V. Sulla base dei risultati sperimentali disponibili, la sovraresistenza può essere calcolata mediante le seguenti relazioni: Nel caso di link intermedi la resistenza ultima può essere ricavata per interpolazione. Per garantire un comportamento dissipativo omogeneo degli elementi di collegamento, i coeff. di sovraresistenza W calcolati per tutti gli elementi di collegamento devono differire tra il massimo e il minimo di non più del 25% dove M l,rd e V l,rd sono momento e taglio resistenti dell elemento di collegamento, M Ed,i e V Ed,i sono le sollecitazioni di calcolo ottenute dalla combinazione sismica.

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici La modalità di collasso dei link corti è rappresentata dalla instabilità inelastica a taglio dell anima. Necessità di impiegare irrigidimenti d anima il cui interasse deve soddisfare le seguenti limitazioni: t w : spessore dell anima h b : altezza della trave b f : larghezza ala Con riferimento al dettaglio costruttivo degli irrigidimenti, nel caso di «elementi di connessione corti» e travi di modesta altezza (600 mm) è sufficiente che gli irrigidimenti siano disposti da un solo lato dell anima, impegnando almeno i 3/4 della altezza dell anima. Tali irrigidimenti devono avere spessore non inferiore a tw, e comunque non inferiore a 10 mm, e larghezza pari a (bf/2)-tw.

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici Il comportamento degli elementi di connessione lunghi è dominato dalla plasticizzazione per flessione collasso per instabilità locale piattabanda compressa: Gli irrigidimenti hanno lo scopo di ritardare l instabilità locale e pertanto devono impegnare l intera altezza dell anima: Le saldature che collegano il generico elemento di irrigidimento all anima devono essere progettate per sopportare una sollecitazione pari a A st f y, essendo A st l area dell elemento di irrigidimento; le saldature che lo collegano alle piattabande devono essere progettate per sopportare una sollecitazione pari a A st f y /4.

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici

7.5.6 Strutture con controventi eccentrici

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 ANALISI STRUTTURALE E VERIFICHE Cap 4.

4.2.2 Valutazione della sicurezza I requisiti richiesti di resistenza, funzionalità, durabilità e robustezza si garantiscono verificando il rispetto degli stati limite ultimi e di esercizio. 4.2.2.1 Stati limite STATI LIMITE ULTIMI: -Stato limite di equilibrio: controllare l equilibrio globale della struttura e delle sue parti durante tutta la vita nominale comprese le fasi di costruzione e di riparazione; - Stato limite di collasso: corrispondente al raggiungimento della tensione di snervamento oppure delle deformazioni ultime del materiale e quindi della crisi o eccessiva deformazione di una sezione, di una membratura o di un collegamento. - Stato limite di fatica: controllando le variazioni tensionali indotte dai carichi ripetuti in relazione alle caratteristiche dei dettagli strutturali interessati.

4.2.2 Valutazione della sicurezza 4.2.2.1 Stati limite STATI LIMITE DI ESERCIZIO: Deformazione e/o spostamento: al fine di evitare deformazioni e spostamenti che possano compromettere l uso efficiente della costruzione e dei suoi contenuti, nonché il suo aspetto estetico. Vibrazione: al fine di assicurare che le sensazioni percepite dagli utenti garantiscano accettabili livelli di confort ed il cui superamento potrebbe essere indice di scarsa robustezza e/o indicatore di possibili danni negli elementi secondari; Plasticizzazioni locali: al fine di scongiurare deformazioni plastiche che generino deformazioni irreversibili ed inaccettabili; Scorrimento dei collegamenti ad attrito con bulloni ad alta resistenza: nel caso che il collegamento sia stato dimensionato a collasso per taglio dei bulloni.

4.2.3 Analisi strutturale Il metodo di analisi deve essere coerente con le ipotesi di progetto. L analisi deve essere basata su modelli strutturali di calcolo appropriati, a seconda dello stato limite considerato. Le ipotesi scelte ed il modello di calcolo adottato devono essere in grado di riprodurre il comportamento della struttura globale e quello locale delle sezioni adottate, degli elementi strutturali, dei collegamenti e degli appoggi. Nell analisi globale della struttura, in quella dei sistemi di controvento e nel calcolo delle membrature si deve tener conto delle imperfezioni geometriche e strutturali di cui al 4.2.3.5.

4.2.3 Analisi strutturale 4.2.3.2 Classificazione delle sezioni 4.2.3.2 Capacità resistente delle sezioni La capacità resistente delle sezioni deve essere valutata nei confronti delle sollecitazioni di trazione o compressione, flessione, taglio e torsione, determinando anche gli effetti indotti sulla resistenza dalla presenza combinata di più sollecitazioni La capacità resistente della sezione si determina con uno dei seguenti metodi: Metodo elastico (E): si assume un comportamento elastico lineare del materiale, sino al raggiungimento della condizione di snervamento. Il metodo può applicarsi a tutte le classi di sezioni, con l avvertenza di riferirsi al metodo delle sezioni efficaci o a metodi equivalenti, nel caso di sezioni di classe 4. Metodo plastico (P): si assume la completa plasticizzazione del materiale. Il metodo può applicarsi solo a sezioni di tipo compatto, cioè di classe 1 e 2. Metodo elasto-plastico (EP): si assumono legami costitutivi tensione-deformazione del materiale di tipo bilineare o più complessi. Il metodo può applicarsi a qualsiasi tipo di sezione.

4.2.3 Analisi strutturale 4.2.3.3 Metodi di analisi globale Metodo elastico: si valutano gli effetti delle azioni nell ipotesi che il legame tensione deformazione del materiale sia indefinitamente lineare. Il metodo è applicabile a strutture composte da sezioni di classe qualsiasi. La resistenza delle sezioni può essere valutata con il metodo elastico, plastico o elasto-plastico per le sezioni (classe 1 o 2), con il metodo elastico o elasto-plastico per le sezioni (classe 3 o 4). Metodo plastico: gli effetti delle azioni si valutano trascurando la deformazione elastica degli elementi strutturali e concentrando le deformazioni plastiche nelle sezioni di formazione delle cerniere plastiche. Il metodo è applicabile a strutture interamente composte da sezioni di classe 1. Metodo elasto-plastico: gli effetti delle azioni si valutano introducendo nel modello il legame costitutivo tensione-deformazione di tipo bilineare o più complesso. Il metodo è applicabile a strutture composte da sezioni di classe qualsiasi.

4.2.3 Analisi strutturale 4.2.3.4 Effetti delle deformazioni In generale, è possibile effettuare: - l analisi del primo ordine, imponendo l equilibrio sulla configurazione iniziale della struttura; - l analisi del secondo ordine, imponendo l equilibrio sulla configurazione deformata della struttura. L analisi globale può condursi con la teoria del primo ordine nei casi in cui possano ritenersi trascurabili gli effetti delle deformazioni sull entità delle sollecitazioni, sui fenomeni di instabilità e su qualsiasi altro rilevante parametro di risposta della struttura. Tale condizione si può assumere verificata se risulta soddisfatta la seguente relazione: dove a cr è il moltiplicatore dei carichi applicati che induce l instabilità globale della struttura, F Ed è il valore dei carichi di progetto e F cr è il valore del carico instabilizzante calcolato considerando la rigidezza iniziale elastica della struttura.

4.2.3 Analisi strutturale dove H Ed è la somma delle reazioni orizzontali alla base delle colonne del piano (taglio di piano) per effetto dei carichi orizzontali e Q Ed è il carico verticale complessivamente agente nella parte inferiore del piano considerato (sforzi assiali nelle colonne).. 4.2.3.5 effetti delle imperfezioni Mancanza di verticalità o di rettilineità, di accoppiamento ed eccentricità minori presenti nei collegamenti reali. Nell analisi si adottano adeguate imperfezioni geometriche equivalenti, in alternativa si includono gli effetti delle imperfezioni nel calcolo della resistenza degli elementi strutturali. Si devono considerare nel calcolo: - le imperfezioni globali per i telai o per i sistemi di controvento; - le imperfezioni locali per i singoli elementi strutturali. Gli effetti delle imperfezioni globali per telai sensibili agli effetti del secondo ordine possono essere riprodotti introducendo un errore iniziale di verticalità della struttura ed una curvatura iniziale degli elementi strutturali costituenti. L errore iniziale di verticalità in un telaio può essere trascurato quando: H Ed 0,15 Q Ed

C4.2.3.5 Effetti delle imperfezioni C4.2.3 Analisi strutturale

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi 4.2.4.1.1 Resistenza di calcolo 4.2.4.1.2 Resistenza delle membrature Verifiche in campo elastico

Verifica a trazione 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi 4.2.4.1.2 Resistenza delle membrature La resistenza di calcolo a trazione N t,rd di membrature indebolite da fori per collegamenti bullonati o chiodati deve essere assunta pari al minore dei valori: a) Resistenza plastica della sezione lorda b) Resistenza a rottura della sezione netta, A net, in corrispondenza dei fori per i collegamenti Qualora si debba rispettare la gerarchia delle resistenze (in zona sismica) N pl,rd = resistenza plastica della sezione lorda N u,rd = resistenza a rottura delle sezioni indebolite dai fori per i collegamenti

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Verifica a compressione Non è necessario detrarre l area dei fori per i collegamenti bullonati o chiodati Flessione monoassiale (retta) Negli elementi inflessi caratterizzati da giunti strutturali bullonati, la presenza dei fori nelle piattabande dei profili può essere trascurata nel calcolo del momento resistente se è verificata la seguente relazione:

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi M y =W f y M p =W pl f y = a W f y Flessione monoassiale (retta)

4.2.4 VERIFICHE Calcolo Modulo elastico efficace W eff 4.2.4.1.3.4 Stabilità dei pannelli Sforzi in direzione longitudinale allo stato limite ultimo (1) Nel calcolo degli sforzi in direzione longitudinale si raccomanda di considerare gli effetti della diffusione per taglio di carico ("shear lag") e dell'instabilità locale attraverso l'uso di una larghezza efficace, vedere 3.5. (2) Si raccomanda di determinare normalmente l'area efficace A eff assumendo una sezione trasversale soggetta solo agli sforzi dovuti alla compressione assiale N Sd. Per sezioni trasversali non simmetriche il possibile spostamento en del baricentro dell'area efficace Aeff rispetto al baricentro della sezione lorda (vedere figura 2.1) induce un momento addizionale che si raccomanda venga portato in conto nella verifica della sezione trasversale adoperando l'espressione [2.1]. (3) Si raccomanda di determinare il modulo di resistenza efficace W eff assumendo una sezione trasversale soggetta solo agli sforzi di flessione dovuti a M Sd, vedere figura 2.2. (4) Come alternativa ai punti 2.2.2(2) e 2.2.2(3) la sezione trasversale efficace può essere determinata per lo stato di sforzo dovuto a N Sd e M Sd agenti simultaneamente. Si raccomanda di considerare gli effetti di e N come in (2). (5) Si raccomanda di calcolare lo sforzo in una flangia usando il modulo di resistenza elastico della sezione con riferimento al piano medio della flangia. (6) Il materiale delle flange di travi costituite da diversi tipi di acciaio può avere resistenza allo snervamento yf fino a yw a patto che: a) l'incremento degli sforzi nelle flange causato dallo snervamento dell'anima venga portato in conto; b) yf (piuttosto che yw) venga adoperata nella determinazione dell'area efficace dell'anima. (7) L'incremento di deformazione dovuto allo snervamento dell'anima può essere ignorato nelle travi ibride secondo il punto (6).

4.2.4.1.3.4 Stabilità dei pannelli 4.2.4 VERIFICHE Riferimento UNI En1993-1-5 Il modulo W eff viene calcolato escludendo le zone non efficaci per instabilità locale

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1.3.4 Stabilità dei pannelli Riferimento UNI En1993-1-5 Sezione trasversale efficace di sezioni di Classe 4 senza irrigidimenti longitudinali (1) Si raccomanda di basare la determinazione della sezione trasversale efficace delle sezioni di Classe 4 sulle aree efficaci degli elementi compressi e sulla loro posizione all'interno della sezione trasversale efficace. (2) Si raccomanda di usare i prospetti 4.1 (per elementi interni) e 4.2 (per elementi esterni) per ottenere le aree efficaci di elementi piatti in compressione. Si raccomanda inoltre di calcolare l'area efficace di un piatto o della parte compressa di un piatto con area Ac attraverso l'espressione [4.1] dove: r è il fattore di riduzione per l'instabilità locale. (3) In via approssimata il fattore di riduzione r può essere ottenuto nel seguente modo: [4.2] [4.3] con: [4.4] b p è la larghezza appropriata riportata come segue (per le definizioni, vedere prospetto 5.3.1 della ENV 1993-1-1); b w per le anime; b per elementi interni di flange (escluse le sezioni rettangolari cave); b - 3 t per le flange delle sezioni rettangolari cave; c per flange esterne.

Riferimento UNI En1993-1-5 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1.3.4 Stabilità dei pannelli Calcolo della larghezza efficace per la determinazione di W eff.

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Verifica a taglio Per profili ad I e ad H Per profili a C e ad U Per profili a I e ad H caricati nel piano delle ali Per profili a T caricati nel piano dell anima Per profili rettangolari cavi Per sezioni circolari cave

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Verifica a taglio Riduzione della resistenza al taglio in presenza di torsione Per profili ad I e ad H Per sezioni cave t t,ed : tensione tang. max dovuta a torsione uniforme Verifica a taglio condotta in termini tensionali Verifica all instabilità dell anima senza irrigidimenti

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Verifica a torsione Torsione uniforme Torsione ingobbamento impedito

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Verifica a torsione

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Flessione e Taglio Si può trascurare l influenza del taglio sulla resistenza a flessione Relazione non verificata Tensione di snervamento ridotta per l area resistente A v Per le sezioni ad I o ad H di classe 1 e 2 doppiamente simmetriche

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Presso o tenso flessione retta Sezioni ad I o ad H di classe 1 e 2 doppiamente simmetriche, sollecitate nel piano dell anima Sezioni ad I o ad H di classe 1 e 2 doppiamente simmetriche, sollecitate nel piano delle ali Sezioni generiche di classe 1 e 2 la verifica si conduce controllando che il momento di progetto sia minore del momento plastico di progetto, ridotto per effetto dello sforzo normale di progetto M N,y,Rd

Presso o tenso flessione biassiale 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Sezioni ad I o ad H di classe 1 e 2 doppiamente simmetriche, soggette a presso o tenso flessione biassiale, valida per n 0.2 per n < 0.2, e comunque per sezioni generiche di classe 1 o 2, la verifica può essere condotta cautelativamente controllando che: Sezioni generiche di classe 1 e 2. Per le sezioni di classe 3, in assenza di azioni di taglio, la verifica a presso o tensoflessione retta o biassiale è condotta in termini tensionali utilizzando le verifiche elastiche;. Per le sezioni di classe 4, le verifiche devono essere condotte con riferimento alla resistenza elastica (verifica tensionale);

INSTABILITÀ PIANA Aste compresse Raccomandazioni CECM ECCS adottate dalla CNR 10011 N=N c /N pl l=l/l c Per colonne semplici compresse Funzione del tipo di spessore e asse di riferimento

4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature Aste Compresse 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Coefficienti dipendenti dal tipo sezione, acciaio e dalla snellezza Sezioni di classe 1, 2 e 3 a = fattore di imperfezione Sezioni di classe 4 Sezioni di classe 1, 2 e 3 Sezioni di classe 4

4.2.4 VERIFICHE STABILITA DELLE MEMBRATURE Dalla tabella si ricava il fattore di imperfezione a Lunghezza libera di inflessione Snellezza dell asta Limitare la snellezza al valore di 200 per le membrature principali ed a 250 per quelle secondarie

4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Travi inflesse Momento resistente di progetto per instabilità Fattore di riduzione per l instabilità flesso-torsionale, dipendente dal tipo di profilo impiegato Tabella per ricavare il fattore di imperfezione alt b = 1 e comunque b > 0.75

4.2.4 VERIFICHE STABILITA DELLE MEMBRATURE Travi inflesse Fattore che considera la reale distribuzione del momento flettente tra i ritegni torsionali

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.2 Verifiche agli stati limite di esercizio Spostamenti verticali

4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.2 Verifiche agli stati limite di esercizio Spostamenti laterali

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI I bulloni sono organi di unione costituiti da: - vite, con testa per lo più esagonale e gambo completamente o parzialmente filettato (fig. a); - dado, anch esso di forma per lo più esagonale (fig. b); - rondelle di forma per lo più circolare (fig. c). La bulloneria e divisa in varie classi a secondo del materiale usato.

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI GEOMETRIA DEI BULLONI p passo della filettatura. d diametro nominale del gambo. dn diametro del nocciolo. dm diametro medio. dres = (dn + dm)/2 diametro della sezione resistente. A = π d²/4 area della parte non filettata del gambo. Ares = π d²res/4 area resistente della parte filettata.

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI SERRAGGIO Stato di autotensioni prodotte dal serraggio: - Pretrazione del bullone precompressione delle piastre -Torsione del bullone attrito piastra bullone Benefici derivanti dalla precompressione delle piastre - Eliminazione degli scorrimenti tra le piastre (deformazione globale) - Eliminazione del distacco piastra-piastra (corrosione) La curva (1) si riferisce ad una trazione pura, mentre la curva (2) ad una trazione + torsione.

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI 1a fase: Scorrimento nullo al crescere del carico - trasmissione delle forze per attrito tra le lamiere. La fase termina per un valore FV, f del carico che corrisponde al superamento dell attrito fra le lamiere. 2a fase: Brusco scorrimento della giunzione in corrispondenza del carico esterno FV FV, f. La fase ha termine con la ripresa del gioco foro-bullone. 3a fase: Lo scorrimento è proporzionale al carico, evidenziando il comportamento elastico dell unione. La fase ha termine al raggiungimento del limite elastico o nelle piastre o nel bullone. 4a fase: Grandi scorrimenti per piccoli incrementi di carico. La fase ha termine con il collasso della giunzione in corrispondenza di un carico ultimo FV, u.

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Non precaricati possibilità di impiego di viti dal 4.9 al 10.9 Precaricati possibilità impiego esclusivo di viti dal 8.8 al 10.9 Valore della forza di precarico Il coefficiente di attrito tra le piastre a contatto nelle unioni pre-caricate vale:

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Posizione dei fori

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Posizione dei fori

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Unioni con bulloni o chiodi soggetti a taglio e/o trazione Resistenza di calcolo a taglio dei bulloni Quando il piano di taglio interessa il gambo non filettato della vite

4.2.8.1 Unioni bullonate Unioni con bulloni o chiodi soggetti a taglio e/o trazione Verifica a rifollamento 4.2.8 UNIONI

4.2.8.1 Unioni bullonate Resistenza di calcolo a trazione 4.2.8 UNIONI Unioni con bulloni o chiodi soggetti a taglio e/o trazione - Resistenza a punzonamento del piatto collegato - Presenza combinata di azione di taglio e trazione: - Presenza combinata di azione di taglio e trazione, ulteriore limitazione:

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Unioni con bulloni o chiodi soggetti a taglio e/o trazione Unioni a taglio per attrito con bulloni ad alta resistenza F p,c Forza di Pre-carico Nel caso di collegamento ad attrito soggetto a trazione, la resistenza di calcolo allo scorrimento F s,rd si riduce secondo la relazione seguente: Nel caso di verifica allo scorrimento nello stato limite di esercizio, si può assumere:

4.2.8.1 Unioni bullonate 4.2.8 UNIONI Collegamenti con perni La resistenza al taglio del perno è pari a: La resistenza a rifollamento è pari a: La resistenza a flessione del perno è pari a: Per perni per i quali si prevede la sostituzione. Limitazione delle sollecitazioni sul perno e sul contorno dei fori in condizione di esercizio, Limitazione delle tensioni di contatto, affinchè il perno possa essere sostituito. <

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate FENOMENI METALLURGICI Solidificazione del materiale fuso Trattamento termico del materiale base circostante il cordone di saldatura CRICCHE A CALDO Nella zona fusa Segregazione di impurezze che solidificano a temperature più basse dell acciaio Rimedio preventivo: Saldare con passate molteplici e di limitata sezione

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate CRICCHE A FREDDO Nel materiale base ai margini della saldatura Processo termico produce un effetto di tempera con notevole aumento della durezza Rimedio preventivo: Raddolcimento del processo termico mediante preriscaldo

Progetto e verifica dei collegamenti Classifica delle unioni saldate: - Unioni a piena penetrazione; - Unioni a parziale penetrazione; - Unioni a cordone d angolo. Unioni saldate

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Unioni con saldature a piena penetrazione Lo stato di sollecitazione può considerarsi uguale a quello di un pezzo continuo SEZIONE RESISTENTE: Sezione longitudinale della saldatura LUNGHEZZA: Lunghezza della saldatura SPESSORE: - Testa a testa: il minore degli spessori degli elementi collegati - A T: Lo spessore dell elemento a completa penetrazione

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Unioni con saldature a piena penetrazione La resistenza di calcolo dei collegamenti a piena penetrazione si assume eguale alla resistenza di progetto del più debole tra gli elementi connessi. Una saldatura a piena penetrazione è caratterizzata dalla piena fusione del metallo di base attraverso tutto lo spessore dell elemento da unire con il materiale d apporto.

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Unioni con saldature a parziale penetrazione e a cordoni d angolo Distribuzione delle tensioni Si assume una distribuzione uniforme delle tensioni nel cordone d angolo (Effetti della plasticizzazione)

Si considera come sezione resistente la sezione di gola del cordone di saldatura Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Unioni con saldature a cordoni d angolo Altezza di gola

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Unioni con saldature a cordoni d angolo,, t '' t : tensioni riferite alla sezione di gola nella reale posizione n,, t '' t : tensioni riferite alla sezione di gola ribaltata

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Resistenza delle saldature a cordoni d angolo Considerando la sezione di gola nella sua effettiva posizione. - Allo stato limite ultimo le azioni di calcolo sui cordoni d angolo si distribuiscono uniformemente sulla sezione di gola; Tensione normale perpendicolare all asse del cordone d angolo; Tensione tangenziale perpendicolare all asse del cordone d angolo; Tensione normale parallela all asse del cordone d angolo; Tensione tangenziale parallela all asse del cordone d angolo;

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Resistenza delle saldature a cordoni d angolo Considerando la sezione di gola nella sua effettiva posizione. - Allo stato limite ultimo le azioni di calcolo sui cordoni d angolo si distribuiscono uniformemente sulla sezione di gola; Criterio semplificato: Dove Fw,Ed è la forza di calcolo che sollecita il cordone d angolo per unità di lunghezza e Fw,Rd è la resistenza di calcolo del cordone d angolo per unità di lunghezza.

Progetto e verifica dei collegamenti Unioni saldate Resistenza delle saldature a cordoni d angolo Considerando la sezione di gola in posizione ribaltata. - Allo stato limite ultimo le azioni di calcolo sui cordoni d angolo si distribuiscono uniformemente sulla sezione di gola; Tensione normale perpendicolare all asse del cordone d angolo; Tensione tangenziale perpendicolare all asse del cordone d angolo; La verifica dei cordoni d angolo si effettua controllando che siano soddisfatte simultaneamente le due condizioni:

Progetto e verifica dei collegamenti CORDONI LATERALI Ribaltamento sul piano װ e lamiera t // F F L a 4L a Unioni saldate t F 4L a // 0.85 0.70 CORDONI FRONTALI f f yk yk (S235) (S275, S355) Ribaltamento װ t F L a F 2L a Ribaltamento n F L a F 2L a t n F 2L a 0.85 f 0.70 f d d

Progetto e verifica dei collegamenti Cordoni frontali longitudinali Unioni saldate V= F M= FL n max W t V / 2ah // M / W 2ah 2 / 6 3FL 2 ah ah 2 /3 n 2 t 2 // 0.85 f 0.70 f yk yk (S235) (S275, S355)

Norme Tecniche per le Costruzioni Decreto Ministeriale del 14 gennaio 2008 Circolare del C.S.LL.PP. n. 617 del 02/02/09 4.3. Costruzioni composte acciaiocalcestruzzo

4.3.1 Valutazione della sicurezza Definizione: Le strutture composte sono costituite da parti realizzate in acciaio per carpenteria e da parti realizzate in calcestruzzo armato (normale o precompresso) rese collaboranti fra loro con un sistema di connessione appropriatamente dimensionato. I requisiti richiesti di resistenza, funzionalità, durabilità e robustezza si garantiscono verificando il rispetto degli stati limite ultimi e degli stati limite di esercizio della struttura, dei componenti strutturali e dei collegamenti 4.3.1.1 Stato Limite ultimo Stato limite di resistenza della connessione acciaio calcestruzzo, al fine di evitare la crisi del collegamento tra elementi in acciaio ed elementi in calcestruzzo con la conseguente perdita del funzionamento composto della sezione. 4.3.1.2 Stato Limite di esercizio Stato limite di esercizio della connessione acciaio calcestruzzo, al fine di evitare eccessivi scorrimenti fra l elemento in acciaio e l elemento in calcestruzzo durante l esercizio della costruzione. 4.3.1.3 Fasi costruttive Le fasi costruttive, quando rilevanti, devono essere considerate nella progettazione, nell analisi e nella verifica delle strutture composte.

4.3.3 Resistenze di calcolo Si assumono per i differenti materiali le resistenze caratteristiche f k : f yk resistenza caratteristica dell acciaio strutturale f sk resistenza caratteristica delle barre d armatura f pk resistenza caratteristica della lamiera grecata f ck, resistenza caratteristica del calcestruzzo. Nelle verifiche agli SLU: g C (calcestruzzo) = 1,5; g A (acciaio da carpenteria) = 1,05; g S (acciaio da armatura) = 1,15; g V (connessioni) = 1,25. Nelle verifiche agli SLE: g M = 1.

4.3.6 Solette composte con lamiera grecata Si definisce come composta una soletta in calcestruzzo gettata su una lamiera grecata, in cui quest ultima, ad avvenuto indurimento del calcestruzzo, partecipa alla resistenza dell insieme costituendo interamente o in parte l armatura inferiore. La trasmissione delle forze di scorrimento all interfaccia fra lamiera e calcestruzzo non può essere affidata alla sola aderenza, ma si devono adottare sistemi specifici che possono essere: a ingranamento meccanico fornito dalla deformazione del profilo metallico o ingranamento ad attrito nel caso di profili sagomati con forme rientranti, (a) e (b); ancoraggi di estremità costituiti da pioli saldati o altri tipi di connettori, purchè combinati a sistemi ad ingranamento, (c); - ancoraggi di estremità ottenuti con deformazione della lamiera, purchè combinati con sistemi a ingranamento per attrito, (d).

4.3.6 Solette composte con lamiera grecata 4.3.6.1 Analisi per il calcolo delle sollecitazioni Nel caso in cui le solette siano calcolate come travi continue si possono fare: (a) analisi lineare con o senza ridistribuzione; (b) analisi globale plastica, a condizione che, dove vi sono richieste di rotazione plastica, le sezioni abbiano sufficiente capacità rotazionale; (c) analisi elasto-plastica che tenga conto del comportamento non lineare dei materiali. I metodi lineari di analisi sono idonei sia per gli stati limite ultimi, sia per gli stati limite di esercizio. Una soletta continua può essere progettata come una serie di campate semplicemente appoggiate; in corrispondenza degli appoggi intermedi si raccomanda di disporre armature secondo le indicazioni del 4.3.6.3.1. Larghezza efficace per forze concentrate o lineari Diffusione a 45 sino al lembo superiore

4.3.6 Solette composte con lamiera grecata 4.3.6.2 Verifiche di resistenza allo stato limite ultimo - resistenza a flessione; - resistenza allo scorrimento; - resistenza al punzonamento ed al taglio. Ai fini della verifica allo scorrimento occorre conoscere la resistenza a taglio longitudinale di progetto t u,rd tipica della lamiera grecata prevista. 4.3.6.3 Verifiche di resistenza allo stato limite di esercizio - Verifiche a fessurazione: nelle regioni di momento negativo di solette continue nella mezzeria di solette semplicemente appoggiate - Verifiche di deformabilità: Effetto dello scorrimento Calcolo delle frecce 4.3.6.4 Verifiche della lamiera grecata nella fase di getto - Verifiche agli stati limite di esercizio < L/180 o 20 mm - Verifiche di resistenza della lamiera grecata (UNI EN1993-1-3) Se si consideri efficace la sola lamiera grecata, attribuendo al calcestruzzo esclusivamente la funzione di contrasto all imbozzamento locale profilati sottili di acciaio formati a freddo (UNI EN1993-1-3)

4.3.6 Solette composte con lamiera grecata *solette composte sostenute da elementi di diverso materiale 4.3.6.5 Dettagli costruttivi Spessore minimo delle lamiere grecate: non deve essere inferiore a 0,8 mm, potrà essere ridotto a 0,7 mm quando in fase costruttiva vengano studiati idonei provvedimenti atti a consentire il transito in sicurezza di mezzi d opera e personale. Spessore della soletta: - altezza complessiva del solaio composto non deve essere minore di 80mm (*90mm); - spessore del calcestruzzo h c non deve essere minore di 40 mm (*50mm). *soletta e trave:membratura composta; soletta: utilizzata come diaframma orizzontale Inerti: La dimensione nominale dell inerte dipende dalla più piccola dimensione dell elemento strutturale nel quale il calcestruzzo è gettato. Appoggi: - larghezza di appoggio minima di 75mm (*100mm); - dimensione di appoggio del bordo della lamiera grecata di almeno 50mm (*70mm)

ESEMPIO: Solaio misto acciaio-cls DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA Pianta orditura solaio Y Pavimento in linoleum X Massetto Soletta collaborante Rete elettrosaldata Lamiera grecata Solaio tipo

ESEMPIO: Solaio misto acciaio-cls Analisi dei carichi Peso del solaio del piano tipo Carichi fissi lamiera grecata (spessore 1.5mm ed altezza 75 mm) 20.65 kg/m 2 riempimento in cls (spessore di 5.5 cm) 0,055m 2500kg/m 3 133.50 kg/m 2 riempimento degli alveoli in cls 48.75 kg/m 2 Carichi semifissi massetto in cls alleggerito 0,03m 2100 kg/m 3 63.00 kg/m 2 pavimentazione [2] (spessore 3cm) 30.00 kg/m 2 controsoffittatura 20.00 kg/m 2 incidenza tramezzi 150.00 kg/m 2 Carichi accidentali carico di esercizio sul solaio per civile abitazione 200.00 kg/m 2 VERIFICA ALLO SLE carico totale 666.00 kg/m 2 SCHEMA STATICO (SLE) q freccia Freccia elastica f 5 384 4 q l E I

ESEMPIO: Solaio misto acciaio-cls VERIFICA ALLO SLU Condizioni di carichi CONDIZIONI DI CARICO (SLU) MOMENTO AGENTE SOLAIO A 5 CAMPATE SOLAIO A 5 CAMPATE SOLAIO A 5 CAMPATE campata 1-3-5 campata 1-2109.24-2109.24-2109.24-1749.11-2109.24-1749.11-2109.24-1749.11-1749.11-1749.11-2109.24 appoggio 2 appoggio 2 1 2 3 4 5 978.14 1 21 32 1175.02 978.14 43 54 65 1653.00 1653.00 978.14 1175.02 978.14 978.14 1175.02 978.14 1653.00 1653.00 1653.00 SOLAIO A 2 CAMPATE campata 2-4 campata 2 SOLAIO A 2 CAMPATE SOLAIO A 2 CAMPATE -2375.22-2375.22-2375.22 1 2 3 appoggio 3 1 1533.9621 1533.96 32 3 1533.96 1533.96 1533.96 1533.96 appoggio 4 appoggio 5 + Mmax def. tensione T C MOMENTO RESISTENTE f d f y 1.15 2750 1.15 2392kg/ cm 2 - Mmax def. tensione C T cu 110kg/ cm 2

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 del 20 marzo 2003 ESEMPIO DI EDIFICIO IN ACCIAIO CON CONTROVENTI CONCENTRICI Tratto dalla Collana di Manuali per la Progettazione secondo le Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica di cui all Ordinanza 3274/03 Edifici con struttura in Acciaio in Zona Sismica di F.M. Mazzolani, R. Landolfo, G. Della Corte, B. Faggiano Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 4 febbraio 2008

Esempio con Controventi Concentrici NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le verifiche strutturali sono condotte in accordo alle prescrizioni dell Ordinanza e della normativa Europea rappresentata dai seguenti Eurocodici: - OPCM 3431/05 - DM 04/02/08 EN 1991-1-1: 2002 Eurocode 1: Actions on Structures Part 1-1: General actions- Densities, self-weight, imposed loads for buildings; EN 1992-1-1: 2003 Eurocode 2: Design of concrete structures Part 1-1: General rules end rules for buildings; EN 1993-1-1: 2003 Eurocode 3: Design of Steel structures Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1994-1-1: 2004 Eurocode 4: Design of Composit Steel and Concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1998-1-1: 2004 Eurocode 8: Designe of structures for earthquake resistance Part 1-1: General rules, seismic actions and rules for buildings;

Esempio con Controventi Concentrici EDIFICIO CON CONTROVENTI CONCENTRICI AD X DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA AD ALTA DUTTILITA : 1) Pianta rettangolare di dimensioni 20,40m X 12,30m; 2) Numero di piani pari a 5, con altezza interpiano di 3,50m, ad eccezione del primo interpiano di 4,00m; 3) Destinazione d uso per civile abitazione; 4) La parte sismoresistente è realizzata attraverso l introduzione di un adeguato numero di controventi concentrici ad X, opportunamente distribuiti in pianta; 5) Gli impalcati, che hanno la duplice funzione di portare i carichi verticali e di trasmettere le azioni orizzontali agli elementi di controvento, sono realizzati con lamiera grecata in acciaio e getto di calcestruzzo collaborante.

Esempio con Controventi Concentrici MATERIALI UTILIZZATI I materiali adottati sono quelli indicati nella seguente tabella, insieme alle relative caratteristiche meccaniche e ai coefficienti parziali di sicurezza, in accordo alle prescrizioni del DM 08. Nel progetto sono state impiegate tre classi di acciaio ( S235, S275, S355) sfruttando, così, la quarta dimensione delle costruzioni metalliche

Esempio con Controventi Concentrici 3.2.4 Combinazione dell azione sismica con le altre azioni

Esempio con Controventi Concentrici 2.5.3 Combinazione delle azioni (per carichi gravitazionali)

Esempio con Controventi Concentrici 2.5.3 Combinazione delle azioni (per carichi gravitazionali)

7.3 Metodo di analisi e criteri di verifica 7.3.5 Risposta alle diverse componenti dell azione sismica ed alla variabilità spaziale del moto 7.3.7.2 Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali La verifica allo stato limite di danno si effettua controllando che le azioni sismiche di esercizio SLD inducano spostamenti compatibili con la normale funzionalità della struttura Spostamento interpiano d r d r < 0.005h, per edifici con tamponamenti collegati rigidamente alla struttura, che interferiscono con la deformabilità stessa; d r d rp 0.01h, per edifici con tamponamenti progettati in modo da non subire danni a seguito di spostamenti di interpiano, per effetto della loro deformabilità intrinseca ovvero dei collegamenti alla struttura

Regole di dettaglio valide per ogni tipologia

Esempio con Controventi Concentrici VERIFICA PER CARICHI VERTICALI

Esempio con Controventi Concentrici ANALISI DEI CARICHI UNITARI SOLAIO DI LAMIERA GRECATA E CALCESTRUZZO: Si utilizza una lamiera grecata di spessore 1mm, alta 55mm e con passo tra le nervature di 600mm. La soletta di calcestruzzo collaborante ha spessore di 65mm, in modo tale che il solaio composto possa essere considerato diaframma rigido secondo le indicazioni dell eurocodice 4. Le tamponature esterne si ipotizzano realizzate con pannelli prefabbricati leggeri il cui peso unitario è uguale a 1,5 KN/mq. Il peso della tamponatura distribuito a metro lineare lungo la trave è quindi uguale a 5,25 KN/m o 5,65 KN/m, per altezza di interpiano rispettivamente pari a 3,50 e 4,00m. Per la copertura si considera un carico neve pari a 2,00 KN/mq. Si riportano in tabella i valori caratteristici dei carichi permanenti e variabili per il solaio tipo, di copertura e per le scale.

VERIFICA DEL SOLAIO SLU SLE Verifiche in fase di getto Verifiche a maturazione avvenuta - resistenza a flessione; - resistenza al taglio - resistenza a flessione; - resistenza allo scorrimento; - resistenza al punzonamento ed al taglio - deformabilità - deformabilità - fessurazione Verifiche della lamiera in fase di getto - Verifica di deformabilità: freccia massima dovuta al carico permanente caratteristico inferiore al minore tra i seguenti limiti: f lim = min (L/180; 20mm); - Verifica di resistenza: per tale verifica si deve tener conto dei seguenti carichi agenti sulla lamiera: 1) carico permanente dovuto al peso proprio del calcestruzzo e della lamiera; 2) sovraccarichi variabili in fase di costruzione, inclusi eventuali accumuli locali di calcestruzzo.

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DEL SOLAIO Verifica del solaio a maturazione avvenuta - Verifica di resistenza a flessione: lo stato limite ultimo di resistenza flessionale corrisponde alla completa plasticizzazione della sezione. - Verifica di resistenza a taglio: la resistenza a taglio di un solaio in sezione composta, relativa ad una larghezza pari all interasse tra le nervature, si determina considerando gli stessi meccanismi che si possono manifestare in una sezione in C.A. equivalente. - Verifica di deformabilità: la freccia massima in campata per la combinazione frequente deve essere inferiore a L/250, in aggiunta nel caso di solai caricati da tramezzi non flessibili, tale limite sale a L/350.

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI: Calcolo delle sollecitazioni Per tutte le membrature costituenti l impalcato si può assumere il modello di calcolo di trave semplicemente appoggiata. Schema 1) travi secondarie Schema 2) travi principali Contributo travi secondarie

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI AGLI STATI LIMITE ULTIMI Verifica di resistenza a flessione - M Ed è il massimo momento flettente sollecitante; - M c,rd è il valore di progetto del momento flettente resistente della sezione trasversale; Il Momento resistente dipende dalla classe di duttilità della sezione trasversale della membratura, che si definisce in base al valore della snellezza locale delle parti compresse della sezione. Nel caso di appartenenza alla classe 1 (sezione duttile) la resistenza trasversale è data dal momento di piena plasticizzazione: pl, Rd -M pl,rd è il momento di plasticizzazione della sezione; -W pl è il modulo di resistenza plastico della sezione; M W g pl f mo y

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI AGLI STATI LIMITE ULTIMI Verifica di resistenza a taglio -Dove: V c,rd è la resistenza plastica a taglio della sezione, che si può calcolare in accordo con l EC3 mediante la formula seguente: v V pl, Rd A v f f y / g w 3 Mo A A 2bt t 2r t f Area resistente a taglio per profili laminati ad I ed H con carico parallelo all anima della trave

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI AGLI STATI LIMITE ULTIMI Verifica di resistenza combinata taglio momento flettente In accordo con l EC3, il momento resistente plastico della sezione trasversale di una trave deve essere ridotto per la contemporanea presenza del taglio (V sd ) quando il valore di quest ultimo supera metà della resistenza plastica a taglio ( V pl,rd ). Che vale nel rispetto della seguente limitazione:

4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Travi inflesse Momento resistente di progetto per instabilità Fattore di riduzione per l instabilità flesso-torsionale, dipendente dal tipo di profilo impiegato Tabella per ricavare il fattore di imperfezione alt b = 1 e comunque b > 0.75

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI AGLI STATI LIMITE ULTIMI Verifica di stabilità flesso - torsionale La verifica di stabilità flesso torsionale è soddisfatta, in accordo all EC3, se risulta: M b,rd è il valore di progetto del momento flettente resistente nei confronti dell instabilità flesso torsionale (svergolamento), esso si esprime come segue: g M1 : coeff. parziale di sicurezza a LT : fattore di imperfezioni

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE TRAVI AGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO Verifica di deformabilita E necessario controllare che spostamenti e vibrazioni siano contenuti entro limiti prestabiliti allo scopo di scongiurare danni alle finiture o agli elementi non strutturali, in modo tale che la funzionalità della struttura non sia pregiudicata. Per tale verifica si considera la combinazione di carico frequente.

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE COLONNE CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI Le colonne che appartengono allo schema pendolare sono soggette prevalentemente a sforzo normale di compressione dovuto ai carichi gravitazionali. Lo sforzo normale di progetto delle colonne si può determinare adottando la metodologia basata sulle aree d influenza. Il carico di progetto è comprensivo dei carichi permanenti e di quelli variabili.

4.2.4.1.3 Stabilità delle membrature Aste Compresse 4.2.4 VERIFICHE 4.2.4.1 Verifiche agli stati limite ultimi Coefficienti dipendenti dal tipo sezione, acciaio e dalla snellezza Sezioni di classe 1, 2 e 3 a = fattore di imperfezione Sezioni di classe 4 Sezioni di classe 1, 2 e 3 Sezioni di classe 4

VERIFICA PER CARICHI VERTICALI VERIFICA DELLE COLONNE AGLI STATI LIMITE ULTIMI Verifica di stabilità In accordo con l EC 3, la verifica di stabilità a compressione centrata di una colonna risulta soddisfatta se:

TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO Collegamento trave secondaria trave principale Le travi secondarie sono collegate a quelle principali tramite squadrette angolari bullonate.

TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO COLLEGAMENTO TRAVE - COLONNA Esso è realizzato mediante l impiego di squadrette angolari bullonate. Si evidenzia l importanza di avere un collegamento sufficientemente approfondito su tutta l altezza dell anima della trave, in modo da vincolare adeguatamente la trave stessa contro la rotazione torsionale della sua sezione di estremità.

TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO COLLEGAMENTO COLONNA - COLONNA Le colonne soggette ai soli carichi gravitazionali lavorano in regime prevalente di sforzo normale. Il collegamento tra i tronchi di colonna appartenenti allo stesso allineamento verticale di pilastri può essere realizzato con un giunto flangiato, con bulloni progettati a taglio. E comunque opportuno garantire una resistenza flessionale minima, per tenere conto di momenti secondari dovuti all eccentricità degli scarichi delle travi e per dare stabilità in fase di costruzione.

TIPOLOGIE DI COLLEGAMENTO COLLEGAMENTO COLONNA - FONDAZIONE Analogamente al collegamento colonna colonna, la piastra di base è soggetta prevalentemente a sforzo normale, per cui le dimensioni in pianta devono essere tali da trasferire una pressione di contatto sul calcestruzzo inferiore a quella massima consentita in compressione.

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE DISPOSIZIONE PLANIMETRICA DEI CONTROVENTI E REGOLARITA STRUTTURALE La disposizione planimetrica dei controventi verticali gioca un ruolo molto importante sulla regolarità strutturale. Tale disposizione, in genere, discende da un compromesso tra l esigenza statica di realizzare un edificio torsio rigido, in cui gli elementi resistenti alle azioni orizzontali sono quanto più possibile centrifugati, ed esigenze architettoniche funzionali, quali ad esempio l apertura di finestre.

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE REGOLARITA STRUTTURALE L edificio è regolare in pianta essendo rispettate le seguenti condizioni: - La configurazione in pianta è compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze; - Il rapporto tra i lati del rettangolo in pianta in cui l edificio risulta inscritto è inferiore a 4 (20400/12300=1,66); - Sono assenti sporgenze e rientranze; - I solai possono essere considerati infinitamente rigidi nel proprio piano rispetto agli elementi verticali, essendo realizzati in lamiera grecata con soletta collaborante di spessore >50 mm ;

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE REGOLARITA STRUTTURALE L edificio è regolare anche in altezza essendo rispettate le seguenti condizioni: - I sistemi resistenti verticali dell edificio si estendono per tutta l altezza dell edificio; - Massa e rigidezza variano gradualmente lungo l elevazione, dalla base alla cima dell edificio; - l edificio non presenta restringimenti della pianta lungo l altezza; Ai soli fini della valutazione della regolarità strutturale, appare lecito semplificare e calcolare la rigidezza di piano considerando solo il contributo delle diagonali.

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE MODELLAZIONE STRUTTURALE Il principio alla base del progetto dei controventi concentrici è di affidare la dissipazione dell energia sismica in ingresso alla plasticizzazione delle diagonali, mentre le travi e le colonne, nonché i collegamenti tra le membrature, devono rimanere in campo elastico. La capacità di dissipazione di energia di una diagonale è maggiore nelle fasi in cui essa risulta tesa rispetto a quella esibita nelle fasi in cui essa è compressa, a causa del manifestarsi dell instabilità in compressione. Il comportamento dei sistemi con controventi concentrici può essere schematizzato con riferimento a due fasi di comportamento limite: A) Fase di comportamento elastico: tutte le diagonali compresse sono stabili; le proprietà di vibrazione sono determinate sul modello a doppia diagonale. B) Fase di comportamento plastico: le diagonali compresse si considerano tutte instabilizzate e la loro resistenza residua si considera trascurabile, cosicché la resistenza di piano è determinata mediante un modello con sole diagonali tese.

FASE (A): Si calcolano le proprietà di vibrazione elastica, e attraverso la conoscenza delle frequenze e dei modi, è possibile quindi determinare le forze di progetto. Si effettua la verifica di stabilità delle diagonali compresse. FASE (B): VERIFICA PER AZIONI SISMICHE MODELLAZIONE STRUTTURALE Modello a sole diagonali tese; si applicano le forze di progetto determinate nella fase (A), e si controlla che le diagonali tese siano in grado, da sole, di equilibrare le forze di progetto.

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE MODELLAZIONE STRUTTURALE Lo stato di sforzo nelle diagonali di controvento è stato determinato considerando l azione delle sole forze orizzontali. I carichi verticali sono stati considerati agenti su uno schema pendolare privo di diagonali e composto dalle travi nelle quali i carichi verticali producono flessione e taglio e dalle colonne, nelle quali essi producono sforzo normale.

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE MODELLAZIONE STRUTTURALE

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE MODELLAZIONE STRUTTURALE Per quanto riguarda l analisi strutturale, occorre considerare che per una struttura regolare in fase di predimensionamento è possibile ricondurre l analisi tridimensionale dell intero edificio allo studio di due modelli piani separati, uno per ogni direzione principale. Se i periodi di vibrazione associati ai primi due modi traslazionali in direzione X e Y risultano non troppo alti (T<2,5T c ) è possibile effettuare l analisi strutturale con il metodo delle forze statiche equivalenti. La valutazione del periodo può essere condotta preliminarmente in via approssimata, utilizzando la seguente formula suggerita dall ordinanza: T1 C1H Tale formula è valida per edifici di altezza H<40m; nel caso di edifici con controventi concentrici il coefficiente C 1 si assume uguale a 0,05. 3 4

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE GERARCHIA DELLE RESISTENZE Nelle strutture a controventi concentrici le travi e le colonne, nonché i collegamenti tra gli elementi strutturali, in corrispondenza dei campi controventati devono rimanere in campo elastico. Per soddisfare tale requisito, lo stato di sforzo nelle travi e nelle colonne, cosi come determinato dal modello elastico (B) sottoposto alle forze sismiche di progetto, deve essere opportunamente amplificato di un fattore a, per tener conto della risposta inelastica della struttura. La resistenza assiale delle colonne e delle travi deve soddisfare la seguente relazione: N Rd NSd NSd, G ansd, E N Ed,i è lo sforzo normale sollecitante l i-esima diagonale senza considerare il contributo dei carichi verticali; N Rd,i è lo sforzo normale resistente funzione del momento agente;

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE GERARCHIA DELLE RESISTENZE Sforzo normale nelle travi

VERIFICA PER AZIONI SISMICHE GERARCHIA DELLE RESISTENZE Sforzo normale nelle travi

AZIONE SISMICA Coordinate geografiche del sito

Spettro di risposta elastico AZIONE SISMICA

AZIONE SISMICA Amplificazione stratigrafica Amplificazione topografica

AZIONE SISMICA ZONA SISMICA E SPETTRO DI PROGETTO SLV: sostituire con 1/q nella formula dello spettro elastico FATTORE DI STRUTTURA q = K R. q o K R associato al grado di regolarità strutturale in altezza 1.0 (oppure 0.8)

AZIONE SISMICA FORZE STATICHE EQUIVALENTI

AZIONE SISMICA FORZE STATICHE EQUIVALENTI

AZIONE SISMICA FORZE STATICHE EQUIVALENTI

VERIFICA DELLE DIAGONALI Le diagonali di controvento devono essere dimensionate e collocate nella struttura in modo che essa esibisca, ad ogni piano, una risposta carico-spostamento laterale indipendente dal verso dell azione sismica.

VERIFICA DELLE DIAGONALI Le diagonali devono anche soddisfare le due verifiche seguenti.

VERIFICA DELLE DIAGONALI

VERIFICA DELLE DIAGONALI Valutazione della lunghezza di libera inflessione per le diagonali compresse.

VERIFICA DELLE DIAGONALI Diagonali della struttura sismoresistente.

VERIFICA DELLE TRAVI Le travi appartenenti al sistema di controvento devono essere proporzionate in funzione del momento flettente e del taglio indotti dai carichi verticali, nonché dello sforzo normale derivante dalla trasmissione delle forze sismiche orizzontali.

VERIFICA DELLE COLONNE Per le colonne delle campate controventate si deve effettuare la verifica di stabilità a compressione, considerando come sforzo normale di progetto quello indotto dai carichi verticali e dalle azioni sismiche di progetto

VERIFICA DELLE COLONNE

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI Essendo le diagonali tese gli elementi dissipativi, in accordo al criterio di gerarchia delle resistenze, i collegamenti devono rimanere in campo elastico e quindi essere progettati per le sollecitazioni massime prevedibili indotte dall elemento dissipativo. COLLEGAMENTO DIAGONALE TRAVE - COLONNA

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO DIAGONALE TRAVE - COLONNA Collegamento bullonato diagonale fazzoletto.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO DIAGONALE TRAVE - COLONNA Per membrature tese con collegamenti bullonati, affinché possa svilupparsi la resistenza plastica della diagonale, la sezione netta forata deve avere sufficiente resistenza a rottura.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO BULLONATO DELLA FLANGIA Per il collegamento bullonato della flangia si procede alle usuali verifiche a taglio, trazione e rifollamento.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO BULLONATO DELLA FLANGIA ESEMPIO DI CALCOLO

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO SALDATO DELLA FLANGIA I fazzoletti di collegamento delle diagonali sono saldati alla flangia verticale di estremità della trave e alle sue ali con cordoni d angolo. Anche tali saldature devono essere progettate in accordo al criterio della gerarchia delle resistenze, fornendo ai cordoni resistenza sufficiente ad assorbire il massimo sforzo plastico della diagonale tesa.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO DIAGONALE - DIAGONALE Il collegamento diagonale diagonale si realizza saldando ad albero, su una diagonale integra, monconi del profilato costituente l altra diagonale, con saldature a completa penetrazione di classe I, e realizzando poi in opera un giunto bullonato con coprigiunto, per il collegamento delle due restanti parti della seconda diagonale. Sforzo assorbito dal piatto d ala Sforzo assorbito dal piatto d anima N N A N ala ala, Sd Pl,max Asezione A N anima anima, Sd Pl,max Asezione

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO COLONNA - COLONNA Le sollecitazioni di progetto si ottengono dal calcolo elastico, considerando il contributo dei carichi verticali e il contributo delle azioni orizzontali, Per la verifica del collegamento le sollecitazioni agenti sono state ripartite affidando ai bulloni d anima dello sforzo normale della colonna e l azione tagliante, mentre ai bulloni d ala gli sforzi derivanti dal momento flettente.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI COLLEGAMENTO COLONNA - FONDAZIONE Per il calcolo del collegamento si deve considerare la combinazione dello scarico indotto dai carichi verticali N Sd,G sommato alla massima azione plastica trasmissibile dalla diagonale tesa, cui corrispondono due componenti, una di trazione ed una di taglio;

VERIFICA ALLO STATO LIMITE DI DANNO Gli elementi strutturali e quelli non strutturali, ivi comprese le apparecchiature particolari, non devono subire danni gravi in conseguenza di eventi sismici che hanno una probabilità di occorrenza più elevata di quella della azione sismica di progetto.

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 del 20 marzo 2003 ESEMPIO DI EDIFICIO IN ACCIAIO CON CONTROVENTI A V ROVESCIA Tratto dalla Collana di Manuali per la Progettazione secondo le Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica di cui all Ordinanza 3274/03 Edifici con struttura in Acciaio in Zona Sismica di F.M. Mazzolani, R. Landolfo, G. Della Corte, B. Faggiano Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 4 febbraio 2008

Esempio con Controventi Concentrici NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le verifiche strutturali sono condotte in accordo alle prescrizioni dell Ordinanza e della normativa Europea rappresentata dai seguenti Eurocodici: - OPCM 3431/05 - DM 04/02/08 EN 1991-1-1: 2002 Eurocode 1: Actions on Structures Part 1-1: General actions- Densities, self-weight, imposed loads for buildings; EN 1992-1-1: 2003 Eurocode 2: Designe of concrete structures Part 1-1: General rules end rules for buildings; EN 1993-1-1: 2003 Eurocode 3: Designe of Steel structures Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1994-1-1: 2004 Eurocode 4: Designe of Composit Steel and Concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings;

EDIFICIO CON CONTROVENTI CONCENTRICI A V DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA: 1) Pianta rettangolare di dimensioni 10,00m X 23,30m; 2) Numero di piani pari a 7, con altezza di primo interpiano pari a 3,75m, e le restanti parti a 3,50m; 3) Destinazione d uso per civile abitazione; 4) La parte sismoresistente è realizzata attraverso l introduzione di un adeguato numero di controventi concentrici ad V rovescia;

MODELLAZZIONE DELLA STRUTTURA Le paculiarità del comportamento sismico dei controventi concentrici a V derivano dalla particolarità dello schema strutturale, che prevede il punto di intersezione degli assi baricentrici delle diagonali localizzato sull asse baricentrico della trave. - La rigidezza e la resistenza flessionale della trave sono fondamentali nel determinare la risposta alle azioni sismiche dei controventi a V rovescia. - La risposta sismica migliora all aumentare della rigidezza della trave e che si deve evitare la sua plasticizzazione. - Nelle verifiche di resistenza delle diagonali, si deve sempre considerare presente sia la diagonale tesa che quella compressa.

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Momento flettente nelle travi L instabilità della diagonale compressa, che può verificarsi in occasione di un terremoto violento, determina un brusco aumento delle sollecitazioni flessionali nella trave. Tale incremento è conseguenza di una forza concentrata agente nella mezzeria della trave, corrispondente alla differenza tra la resistenza della diagonale tesa e quella residua della diagonale compressa dopo l instabilità. Quest ultima è posta forfettariamente pari al 30% della resistenza a trazione.

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Sforzo normale nelle travi La forza di piano da considerare è quella derivante dall equilibrio alla traslazione orizzontale con la somma algebrica delle componenti orizzontali degli sforzi nelle diagonali ESEMPIO 1

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Sforzo normale nelle travi Le verifiche di resistenza e stabilità delle travi appartenenti alle campate controventate vanno condotte con riferimento al momento flettente derivante dai carichi verticali, sommato a quello determinato e trasmesso dalle diagonali durante il terremoto, e combinando tale momento flettente con lo forzo normale calcolato con l equilibrio. ESEMPIO 2

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Gerarchia delle resistenze nelle colonne nei campi controventati

AZIONE SISMICA ZONA SISMICA E SPETTRO DI PROGETTO SLV: sostituire con 1/q nella formula dello spettro elastico FATTORE DI STRUTTURA q = K R. q o K R associato al grado di regolarità strutturale. q = 2.5

AZIONE SISMICA Ripartizione delle forze sismiche tra i controventi La forza sismica totale di piano, dovrà essere preliminarmente divisa per il numero di controventi piani reagenti nella direzione principale considerata, ottenendo cosi la forza sismica media sul singolo controvento. Quest ultima poi andrà moltiplicata per il fattore di amplificazione che tiene conto degli effetti della torsione di piano.

VERIFICA DELLE DIAGONALI Poiché le diagonali presentano, a due a due per ciascun piano, la stessa inclinazione e la stessa sezione, la risposta sismica del sistema di controventi è indipendente dal verso delle forze. In aggiunta deve essere soddisfatta la verifica di stabilità della diagonale compressa sotto le forze sismiche di progetto.

VERIFICA DELLE COLONNE Per la verifica delle colonne occorre utilizzare il modello strutturale con entrambe le diagonali e sottoposta alle forze sismiche di progetto.

VERIFICA DEI COLLEGAMENTI Collegamento diagonali - trave Le condizioni di progetto più gravose per il collegamento corrispondono alla massimizzazione delle sollecitazioni di taglio e trazione. Il massimo valore della sollecitazione di trazione, si ottiene con la condizione di carico utilizzata per il dimensionamento della trave; mentre la massima sollecitazione di taglio potrebbe corrispondere alla condizione limite in cui la diagonale compressa è sull incipienza dello sbandamento laterale per instabilità.

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 del 20 marzo 2003 ESEMPIO DI EDIFICIO IN ACCIAIO CON CONTROVENTI ECCENTRICI Tratto dalla Collana di Manuali per la Progettazione secondo le Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica di cui all Ordinanza 3274/03 Edifici con struttura in Acciaio in Zona Sismica di F.M. Mazzolani, R. Landolfo, G. Della Corte, B. Faggiano Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 4 febbraio 2008

Esempio con Controventi Eccentrici NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le verifiche strutturali sono condotte in accordo alle prescrizioni dell Ordinanza e della normativa Europea rappresentata dai seguenti Eurocodici: - OPCM 3431/05 - DM 04/02/08 EN 1991-1-1: 2002 Eurocode 1: Actions on Structures Part 1-1: General actions- Densities, self-weight, imposed loads for buildings; EN 1992-1-1: 2003 Eurocode 2: Designe of concrete structures Part 1-1: General rules end rules for buildings; EN 1993-1-1: 2003 Eurocode 3: Designe of Steel structures Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1994-1-1: 2004 Eurocode 4: Designe of Composit Steel and Concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings;

EDIFICIO CON CONTROVENTI ECCENTRICI DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA: 1) Pianta rettangolare di dimensioni 31,00m X 24,00m; 2) Numero di piani pari a 9, con altezza di primo interpiano pari a 4,00m, e le restanti parti a 3,50m; 3) Destinazione d uso per uffici; 4) La parte sismoresistente è realizzata attraverso l introduzione di un adeguato numero di controventi verticali di tipo eccentrico;

MODELLAZIONE STRUTTURALE La risposta sismica delle strutture con controventi eccentrici è governata dai link, che sono i tronchi di trave che connettono due diagonali di controvento al generico piano. - Link corto: la plasticizzazione sarà prevalentemente a taglio, con inizio nella mezzeria del link ; - Link lungo: la plasticizzazione si verifica per flessione delle sue sezioni di estremità. Allo stato attuale delle conoscenze, lo schema strutturale di link in adiacenza alle colonne, è fortemente sconsigliato. Questo perché le sollecitazioni flessionali nelle sezioni di collegamento dei link alle colonne, comportano quasi sempre il collasso del collegamento e di conseguenza una limitata duttilità della struttura.

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Nei controventi eccentrici le parti di travi esterne ai link, le diagonali e le colonne, nonché i collegamenti tra queste parti strutturali, devono rimanere in campo elastico. Per soddisfare tale requisito è necessario amplificare in tali elementi le sollecitazioni derivanti dal modello elastico, in modo da tenere in conto la plasticizzazione dei link.

ZONA SISMICA E SPETTRO DI PROGETTO SLU: sostituire con 1/q nella formula dello spettro elastico FATTORE DI STRUTTURA q = K R. q o K R associato al grado di regolarità strutturale. q = 5 * 1.2 = 6

VERIFICA DEI LINK Link corti (plasticizzazione iniziale a taglio) Resistenza a flessione Resistenza a taglio t w t f

VERIFICA DELLE TRAVI Lo schema strutturale previsto esclude la presenza di carichi verticali sulle travi dei controventi. Di conseguenza, non si devono fare verifiche supplementari, oltre quelle già effettuate per i link.

COLLEGAMENTO DIAGONALI LINK Il collegamento diagonale link si progetta utilizzando le stesse sollecitazioni adottate per la verifica delle diagonali. Si evidenzia la presenza degli irrigidimenti d anima del link, i quali, hanno la funzione di garantire una risposta ciclica inelastica stabile, consentendo la plasticizzazione per taglio e massimizzando così la capacità di dissipazione dell energia.

Ordinanza del Presidente del Consiglio dei Ministri n 3274 del 20 marzo 2003 ESEMPIO DI EDIFICIO IN ACCIAIO CON STRUTTURA A TELAIO Tratto dalla Collana di Manuali per la Progettazione secondo le Norme tecniche per le costruzioni in zona sismica di cui all Ordinanza 3274/03 Edifici con struttura in Acciaio in Zona Sismica di F.M. Mazzolani, R. Landolfo, G. Della Corte, B. Faggiano Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 4 febbraio 2008

Esempio intelaiati NORMATIVE DI RIFERIMENTO Le verifiche strutturali sono condotte in accordo alle prescrizioni dell Ordinanza e della normativa Europea rappresentata dai seguenti Eurocodici: - OPCM 3431/05 - DM 04/02/08 EN 1991-1-1: 2002 Eurocode 1: Actions on Structures Part 1-1: General actions- Densities, self-weight, imposed loads for buildings; EN 1992-1-1: 2003 Eurocode 2: Designe of concrete structures Part 1-1: General rules end rules for buildings; EN 1993-1-1: 2003 Eurocode 3: Designe of Steel structures Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1994-1-1: 2004 Eurocode 4: Designe of Composit Steel and Concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings;

EDIFICIO CON STRUTTURA INTELAIATA DESCRIZIONE DELLA STRUTTURA: 1) Pianta rettangolare di dimensioni 31,00m X 24,00m; 2) Numero di piani pari a 6, con altezza di primo interpiano pari a 4,00m, e le restanti parti a 3,50m; 3) Destinazione d uso per civile abitazione; 4) L ossatura portante è un telaio spaziale di acciaio, che costituisce il sistema strutturale resistente sia ai carichi verticali sia al sisma agente nelle due direzioni X e Y ;

MODELLAZIONE STRUTTURALE Nel modello di calcolo della struttura, tutti i collegamenti trave colonna sono schematizzati come nodi rigidi, mentre il collegamento colonna fondazione è concepito come vincolo cerniera. Essendo il telaio spaziale, ogni elemento è chiamato a dare il suo contributo specifico all assorbimento dell azione contemporanea del sisma nelle due direzioni principali del piano.

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Le deformazioni plastiche devono manifestarsi alle estremità delle travi, mentre le colonne e i collegamenti trave colonna devono restare in campo elastico. Per assicurare lo sviluppo del meccanismo globale dissipativo è necessario rispettare la seguente gerarchia delle resistenze tra la trave e la colonna dove, oltre ad aver rispettato tutte le regole di dettaglio previste nella presente norma, si assicuri per ogni nodo trave-colonna del telaio che I collegamenti trave-colonna devono essere progettati in modo da possedere una adeguata sovraresistenza per consentire la formazione delle cerniere plastiche alle estremità delle travi secondo le indicazioni di cui al 7.5.3.3. In particolare, il momento flettente resistente del collegamento, M j,rd, trave-colonna deve soddisfare la seguente relazione:

GERARCHIA DELLE RESISTENZE Al fine di favorire la formazione delle cerniere plastiche flessionali, evitando la crisi per taglio della trave, l ordinanza prescrive di controllare che la sollecitazione di taglio, nella trave, nella condizione di plasticizzazione delle estremità, risulti sufficientemente contenuta.

VERIFICA DELLE TRAVI Le travi secondarie sono collegate alle travi principali mediante squadrette bullonate sulle anime, in modo da realizzare collegamenti approssimabili a cerniere. Le travi principali del telaio devono essere proporzionate in funzione del momento flettente e del taglio indotti dai carichi verticali e dalle forze sismiche orizzontali. Si evidenzia che nel caso in esame, per le verifiche di stabilità flesso torsionale delle travi, i controventi orizzontali realizzano dei ritegni torsionali nelle sezioni di mezzeria, con conseguente riduzione della lunghezza di libera inflessione da considerare nei calcoli. Ciò ha reso in tal modo trascurabili le verifiche di stabilità flesso torsionale delle travi del telaio.

VERIFICA DELLE COLONNE Verifica delle membrature a presso flessione flessione deviata Essendo il telaio spaziale, la colonna risulta inflessa per effetto sia del sisma principale sia del 30% del sisma agente nella direzione ortogonale a quella assunta come principale ai fini del calcolo delle sollecitazioni. Allo stesso tempo deve essere verificato il criterio di gerarchia delle resistenze trave colonna. La verifica a presso flessione deviata si effettua secondo le indicazioni dell Eurocodice 3, considerando come sollecitazioni di progetto gli sforzi normali e i momenti flettenti indotti dalle azioni sismiche di progetto Le colonne sono realizzate con sezione a croce Austriaca, che presenta l indubbio vantaggio di avere la stessa rigidezza flessionale nei due piani principali.

COLLEGAMENTO TRAVE - COLONNA Esso consiste nel saldare in officina alla colonna tronchi di trave ad ogni interpiano, predisponendo una giunzione bullonata trave trave in opera del tipo a coprigiunto d ala e d anima. Tale collegamento è progettato a completo ripristino di resistenza. Esso deve essere in grado di trasmettere un momento flettente pari alla massima resistenza flessionale plastica della sezione della trave e lo sforzo di taglio corrispondente, nonché uno sforzo normale pari almeno alla resistenza plastica dell anima.

COLLEGAMENTO COLONNA - FONDAZIONE Il collegamento colonna fondazione deve realizzare una condizione di vincolo cerniera.

VERIFICA ALLO STATO LIMITE DI DANNO La verificha impone che lo spostamento d interpiano soddisfi il limite dr<0,0075h per edifici con tamponature collegate elasticamente alla struttura. Il progetto delle strutture sismoresistenti a telaio è fortemente condizionato dalla verifica allo stato limite di danno.