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COSTRUZIONI METALLICHEIN ZONA SISMICA – PARTE IICOSTRUZIONI METALLICHEIN ZONA SISMICA – PARTE II
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CORSO DI COSTRUZIONI METALLICHE a.a. 2013/2014Prof. F. BontempiIng. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma www.francobontempi.org
1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
2Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
1.1 – Capacity design o Gerarchia delle Resistenze
Gli elementi, o parte di essi, destinati alla dissipazione
devono essere scelti e progettati in modo da favorire una particolare
tipologia di collasso globale
In condizioni limite, quale tipologia di collasso globale è auspicabile?
Gli elementi, o parte di essi, non destinati alla dissipazione
devono essere progettati in modo da fornire un’adeguata sovraresistenza
1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
3Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
1.2 – Principi base sulla duttilità
Il coefficiente di sicurezza a, che può essere usato per aumentare la resistenza dell’elemento duttile (caso A) o per ridurre la resistenza dell’elemento fragile (caso B), è
introdotto per tener in conto le incertezze sulle resistenze degli elementi.
1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
4Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
1.2 – Principi base sulla duttilità
L’OPCM 3274 prevede che la resistenza Rfi dell’i-esimo elemento fragile deve essere maggiore delle sollecitazioni Sfi,G dovute ai carichi gravitazionali, sommate a quelle dovute
all’azione sismica Sfi,E amplificate dal fattore a
Come si vedrà meglio in seguito, con significato analogo a a nelle NTC08 viene introdotto il fattore W
1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
5Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
1.3 – Panoramica dei sistemi di dissipazione
a
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
6Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.1 – Strutture intelaiate (Moment Resisting frames – MRF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
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2.2 – Strutture intelaiate – meccanismi di collasso
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2.3 – Strutture intelaiate: le travi
Il requisito 7.5.5 è per evitare che la rottura fragile, per taglio, nella trave
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
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2.4 – Strutture intelaiate: le colonne
Refuso su NTC08
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
10Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
Minore è il tasso di sfruttamento delle travi e maggiore sarà il fattore W , e dunque maggiori saranno le sollecitazioni di progetto da considerare per le colonne. Il sovradimensionamento delle travi può quindi essere controproducente.
QUESITO: Qual è il caso in cui si attendono cerniere plastiche nelle colonne?
2.4 – Strutture intelaiate: le colonne
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Gerarchia Trave-Colonna
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2.5 – Strutture intelaiate: i nodi
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Sovraresistenza collegamento
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2.5 – Strutture intelaiate: i nodi
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
13Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
14Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
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2.7 – Strutture intelaiate: scelte progettuali per favorire la GdR
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
“Dog-Bone” section
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2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
17Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
18Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
19Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
20Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
21Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.10 – Due fasi di comportamento
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Diagonali compressi ancora stabili Diagonali instabilizzati
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2.11 – Strutture con controventi concentrici – i diagonali
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Cfr. par. 7.5.5 della Circolare n.617 del 2009
23Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.12 – Strutture con controventi concentrici –Verifica dei diagonali
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
1. Si calcolano la sollecitazioni assiali NEd in ogni diagonale teso dovute all’azione sismica
2. Si effettua la verifica di resistenza per ogni diagonale teso secondo la
dove Nt,Rd è la resistenza di calcolo a trazione del diagonale
4. Si calcolano i coefficienti di sovra-resistenza
per ogni diagonale e si controlla che non differiscano tra loro di non più del 25%,dove Npl,Rd è la resistenza dei controventi nei confronti dell’instabilità
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2.13 – Strutture con controventi concentrici – travi e colonne
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
NEd,E,2=NRd,2senb2+NEd,E,3
NEd,E,3=NRd,3senb3
NEd,E,1=NRd,1senb1+NEd,E,2
1. Si calcolano le sollecitazioni assiali NEd,Enelle colonne, dovute all’azione sismica
2. Si calcolano la sollecitazioni assiali NEd,Gnelle colonne, dovute ai carichi gravitazionali
3. Si calcolano la sollecitazioni assiali NEd di progetto, definite come
con già definito in precedenza, riferito ai diagonali
4. Si verificano le colonne secondo la
dove è la resistenza della colonna nei confronti dell’instabilità tenendo conto dei momenti flettenti Med anch’essi amplificati da W secondo
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2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.14 – Strutture con controventi concentrici –Verifica delle colonne secondo GdREsempio di calcolo delle NEd,Enell’ipotesi cautelativa che ogni
diagonale i-esima sia tesa al suo limite di snervamento NRd,i
26Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.15 – Strutture a controventi concentrici: esempi di unioni
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
27Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16– Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica
28Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica
29Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica
30Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica
31Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.17 – Strutture con controventi eccentrici (Eccentric Braced Frames – EBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
32Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.18 – Strutture con controventi eccentrici - GdR
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Le porzioni di trave esterne ai link, i diagonali, le colonne e i collegamenti si progettano per rimanere in campo elastico
33Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
34Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
35Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
36Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
Il meccanismo conlink corti (plasticizz ataglio) è piu duttile.Perchè?
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2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
Il meccanismo conlink corti (plasticizz ataglio) è piu duttile.Perchè?Perché la plasticizzazione è più uniforme
38Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
39Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
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2.19 – Strutture con controventi eccentrici: irrigidimenti e saldature
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
41Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.20 – Strutture con controventi eccentrici: dettaglio unione
42Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.21 – Strutture con controventi eccentrici: scelte progettuali per favorire la GdR
43Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.22 – Collegamenti
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
44Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.22 – Collegamenti
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
45Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
3 – RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
Mazzolani, F.M., Landolfo, R., Della Corte, G., Faggiano, B. (2006) Edifici con Struttura di Acciaioin Zona Sismica. IUSS PRESS, Pavia.
Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri, N. 3274 del 20/03/2003: Primi Elementiin Materia di Criteri Generali per la Classificazione Sismica del Territorio Nazionale e di NormativeTecniche per le Costruzioni in Zona Sismica.
prEN 1993-1:2003. Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1: General structural rules
prEN 1998-1:2003. Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1:General rules. CEN, January2003
Sabelli R., Roeder C.W., Hajjar J.F. (2013) Seismic Design of Steel Special ConcentricallyBraced Frame Systems: a guide for Practicing Engineers. NEHRP Seismic Design TechnicalBrief no.8. National Institute of Standards andTechnology, U.S.Department of Commerce
Hamburger R.O., Krawinkler H., Malley J.O., Adan S.M. (2009) Seismic Design of SteelSpecial Moment Frames: a guide for Practicing Engineers. NEHRP Seismic Design TechnicalBrief no.8. National Institute of Standards andTechnology, U.S.Department of Commerce