Coordinatori: R. Zandonini, R. Landolfo - reluis.it · Osservazioni sperimentali Dati sperimentali...

Progetto esecutivo 2009/2012AT-2 Innovazioni normative e tecnologiche in ingegneria sismica

Linea 2.1. Aspetti nella progettazione sismica delle nuove costruzioni

Task 2.1.2 Strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo

Coordinatori: Coordinatori:

R. Zandonini, R. LandolfoR. Zandonini, R. LandolfoPrima riunione di coordinamento

Trento, 7-8 Luglio 2011

1.1. UniversitUniversitàà di Napoli Federico II di Napoli Federico II –– IngegneriaIngegneria ((UNINAUNINA--INGING))2. Universit2. Universitàà di Trento (di Trento (UNITNUNITN))3.3. UniversitUniversitàà di Napoli Federico IIdi Napoli Federico II––Architettura Architettura ((UNINAUNINA--ARCH)ARCH)4. Univerist4. Univeristàà di Salerno (di Salerno (UNISAUNISA) ) 5. Universit5. Universitàà del Sannio (del Sannio (UNISANNIOUNISANNIO))6. Universit6. Universitàà di Chietidi Chieti““Gabriele DGabriele D’’AnnunzioAnnunzio”” ((UNICHUNICH))7. Universit7. Universitàà di Trieste (di Trieste (UNITSUNITS))8. Seconda Universit8. Seconda Universitàà di Napoli (di Napoli (UNINA2UNINA2))9. Universit9. Universitàà Politecnica delle Marche (Politecnica delle Marche (POLIMAPOLIMA))10. Universit10. Universitàà di Pisa (di Pisa (UNIPIUNIPI))

Composizione del gruppo di ricercaComposizione del gruppo di ricerca

BackgroundBackground

Il Task 2.1.2 del progetto Il Task 2.1.2 del progetto Reluis 2009/2012 ha come Reluis 2009/2012 ha come basi lbasi l’’attivitattivitàà di ricerca di ricerca svolta nella linea 5 del svolta nella linea 5 del precedente progetto precedente progetto (2005(2005--2008). 2008).

Formulazione di proposte per lFormulazione di proposte per l’’aggiornamento della NTC aggiornamento della NTC 2008 per quanto concerne le strutture di acciaio e miste 2008 per quanto concerne le strutture di acciaio e miste acciaioacciaio--calcestruzzo in zona sismica, ovvero: calcestruzzo in zona sismica, ovvero:

Modifica e/o integrazione delle regole progettuali sia per le Modifica e/o integrazione delle regole progettuali sia per le tipologie strutturali correntemente gitipologie strutturali correntemente giàà considerate dalla considerate dalla Norma che con riferimento a tipologie strutturali innovativeNorma che con riferimento a tipologie strutturali innovative..

ObiettiviObiettivi

Il materialeIl materiale:

Tematiche di ricercaTematiche di ricerca

Analisi degli effetti della variabilitAnalisi degli effetti della variabilitààdelle proprietdelle proprietàà meccaniche meccaniche delldell’’acciaio sulla risposta acciaio sulla risposta strutturalestrutturale

Acciai ad alta resistenza – HSS (High Strength Steel)

Le membratureLe membrature


Risposta di Profili sottili Cold Formed e Profili Cavi Risposta di Profili sottili Cold Formed e Profili Cavi

Membrature composte acciaioMembrature composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzo

I collegamenti:I collegamenti:


Risposta di nodi traveRisposta di nodi trave--colonna e colonna fondazione interamente di acciaiocolonna e colonna fondazione interamente di acciaio

Risposta di nodi composti acciaioRisposta di nodi composti acciaio--calcestruzzocalcestruzzo

I sistemi strutturali:I sistemi strutturali:


Strutture a controventi tradizionali (concentrici, eccentrici) eStrutture a controventi tradizionali (concentrici, eccentrici) ed innovativi (ad instabilitd innovativi (ad instabilitàà impedita)impedita)

Strutture a telaioStrutture a telaio

Strutture a pannelliStrutture a pannelli


Sistemi in coldSistemi in cold--formedformed

Ponti ad impalcato composto acciaioPonti ad impalcato composto acciaio--calcestruzzo calcestruzzo

I sistemi strutturali:I sistemi strutturali:

I sistemi strutturaliI sistemi strutturali

Compiti delle UnitCompiti delle Unitàà di ricercadi ricerca

(UNINA(UNINA--ARCH)ARCH)

(POLIMA)(POLIMA)

(UNINA(UNINA--ING)ING)(UNINA2)(UNINA2)

(UNICH)(UNICH)

I collegamentiI collegamenti(UNITS)(UNITS)(UNISA)(UNISA)

Le membratureLe membrature(UNISANNIO)(UNISANNIO)

Il materialeIl materiale (UNIPI)(UNIPI)

(UNITN)(UNITN)


Il materialeIl materiale

Titolo: Titolo: Analisi degli effetti della variabilitAnalisi degli effetti della variabilitàà delle proprietdelle proprietàà meccaniche dei materialimeccaniche dei materiali

UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)

Resp. scientifico: Resp. scientifico: Walter SalvatoreWalter Salvatore

Problematiche da investigareProblematiche da investigare::Caratterizzazione probabilistica della variabilitCaratterizzazione probabilistica della variabilitàà delle delle proprietproprietàà meccaniche dei prodotti in acciaio per le meccaniche dei prodotti in acciaio per le costruzioni (lamiera, profili ad I ed H)costruzioni (lamiera, profili ad I ed H)

ObiettiviObiettivi::Valutazione della variabilitValutazione della variabilitàà reale delle proprietreale delle proprietàà

meccaniche dei prodotti in acciaio.meccaniche dei prodotti in acciaio.Regole di progettazione sismica per strutture a Regole di progettazione sismica per strutture a

telaio/controventate ottimizzate.telaio/controventate ottimizzate.Armonizzazione della norma di progettazione con le Armonizzazione della norma di progettazione con le

norme di produzione dei prodotti in acciaio.norme di produzione dei prodotti in acciaio.


Il problema della sovraresistenza del materiale: il valore medio della tensione di snervamento può essere molto maggiore del valore di progetto

Problematica da investigare

NTC 11.3.4.9(acciaio per zonedissipative): 20.1≥

yk

tk

ff

yky ff ⋅≤ 2.1max, EN 10025-2:2005:(Tensione di snervamento nominale)

alpha-numeric numerical ≤16

S235JR 1.0038 235S235J0 1.0114 235S235J2 1.0117 235S275JR 1.0044 275S275J0 1.0143 275S275J2 1.0145 275S355JR 1.0045 355S355L0 1.0553 355S355J2 1.0577 355S355K2 1.0596 355

25.1

1.1max,

=

⋅⋅≤

Ov

yOvy ffγ

γEurocode 8: NTC 7.5.1:

yk

myRd f

f ,=γ


1. Caratterizzazione statistica e modellazione delle proprietà meccaniche dell’acciaio (tensione di snervamento, di rottura e allungamento ultimo)

Attività del primo anno

0

50

100

150

200

250

300

277 292 307 323 338 353 368 384 399 414 430 445 460Tensione di Snervamento [MPa]

Oss

erva

zion

i spe

rimen

tali

Dati sperimentali

Distribuzione Normale

Distribuzione Log-Normale

f ym: 358.93 MPaσ fy : 20.78 MPa

0

50

100

150

200

250

437 444 451 458 465 472 479 486 493 500 507 513 520 527

Dati sperimentaliDistribuzione NormaleDistribuzione Log-Normale

f tm : 477.58 MPaDat

i spe

rimen

tali

Tensione di Rottura [MPa]

0

50

100

150

200

250

300

350

27.8 28.8 29.7 30.7 31.7 32.6 33.6 34.6 35.6 36.5 37.5 38.5 39.4 40.4 41.4Allungamento ultimo a rottura A%

Dat

i spe

rimen

tali

A : 34.13%

Dati sperimentaliDistribuzione NormaleDistribuzione Log-Normale

Rm = 0.3007Re + 369.65R2 = 0.2922

400

420

440

460

480

500

520

540

560

580

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450Tensione di Snervamento [Mpa]

Tens

ione

di R

ottu

ra [M

pa]

Rm Limite superiore EN 10025

Rm lower limit EN 10025

Re limite inferiore

EN 100251.15X1.1=1.265

1.431

1.15

0

50

100

150

200

250

1.10 1.14 1.18 1.21 1.25 1.29 1.32 1.36 1.39 1.43 1.47 1.50 1.54 1.58 1.61 1.65

Snervamento: Reale/Nominale = γOV

Dat

i spe

rimen

tali

Dati sperimentali

Distribuzione Normale

Distribuzione Log-Normale

Re/Renom (0.95)

HEA; 30.3%

HEB; 27.7%

UPN; 17.7%

IPE; 12.4%

HEA; 644

HEB; 589

UPN; 377

IPE; 264


2. Definizione e progetto di casi studio da analizzare

400

40080

0

1000 800 800 1000800 800 800

400

800

1050 1050 1050105010506300

1050

400

HEB320 e=600mm

HEB360 e=600mm

Braces HEB280 Beams without link IPE360

HEB300 e=700mm

HEB320 e=700mm

Columns HEB240

6000

Braces HEB260 Beams without link IPE600 Columns HEB240

350

350

350

350

350

1750

600 600 600 6002400

HEB300 HEB300 HEB300

HEB100 e=250mm

HEB140 e=350mm

HEB160 e=450mm

HEB200 e=600mm

HEB200 e=600mm

BracesHEB240

Beams withoutlink IPE360

350

350

350

350

350

1750

700 700 700

HEB300 HEB300HEB280 HEB280BracesHEB240


HEB120 e=450mm

HEB140 e=450mm

HEB160 e=550mm

HEB180 e=700mm

HEB200 e=700mm

2100

350

350

350

350

350

1750

600 600 600 6002400

700 7002100

350

350

350

350

350

1750

700

HEB240 HEB240

IPE160 e=1000mm

IPE220 e=1000mm

IPE240 e=1000mm

IPE270 e=1000mm

IPE270 e=1000mm

BracesHEB200


IPE160 e=1000mm

IPE220 e=1000mm

IPE240 e=1000mm

IPE270 e=1000mm

IPE270 e=1000mm

HEB240HEB260HEB240BracesHEB200




STEP 1 Caratterizzazione del rischio sismicoSTEP 2. Analisi sismica dei casi studio;STEP 3. Definizione dei criteri di collasso e dei relativi livelli di PGA per ogni sistema strutturale;STEP 4. Modello probabilistico delle varibili meccaniche;STEP 5. Correlazione tra domanda sismica e risposta strutturale attraverso la tecnica delle IDA;STEP 6. Definizione delle curve di fragilità per ogni modo di collasso.

Attività pianificate per i prossimi 2 anni


Le membratureLe membrature

UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)

Titolo: Titolo: Uso di acciai ad alta resistenza in zona sismicaUso di acciai ad alta resistenza in zona sismicaResp. scientifico: Resp. scientifico: Riccardo ZandoniniRiccardo Zandonini

Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà sismica e nuovi criteri di progettazione per sismica e nuovi criteri di progettazione per colonne aventi sezioni circolari cave in HSS e composte colonne aventi sezioni circolari cave in HSS e composte acciaio HSSacciaio HSS--calcestruzzocalcestruzzo

ObiettiviObiettivi::Dimostrare che lDimostrare che l’’uso di acciai HSS uso di acciai HSS èè estremamente estremamente

vantaggiosa da un punto di vista progettuale e vantaggiosa da un punto di vista progettuale e realizzativo nellrealizzativo nell’’ applicazione ella gerarchia delle applicazione ella gerarchia delle resistenze imposta nella progettazione sismica, in special resistenze imposta nella progettazione sismica, in special modo per le colonne di strutture controventate che sono modo per le colonne di strutture controventate che sono soggetti prevalentemente ad azioni assialisoggetti prevalentemente ad azioni assiali


La classificazione delle sezioni circolari cave in acciaio HSS

La snellezza a cui fare riferimento è definita come:

La classificazione delle sezioni (EC3 e NTC 2008), essendo funzione del fattore penalizza gli HSS poiché hanno un elevato valore di resistenza a snervamento fye perché il rapporto D/t (diametro su spessore di parete), è elevato per sezioni in HSS.

22

250s

y

Dt

fλ ε

ε= ↔ =



Esame dei dati sperimentali esistenti e modellazione numerica finalizzata ad una riclassificazione delle sezioni in HSS.

Task 2 – Fase 1: Classificazione delle sezioni trasversali per colonne circolari in HSS



Scelta e ottimizzazione dei campioni da sottoporre a prova, sulla base di risultati di analisi numeriche condotte su tipologie standard di edifici soggetti a carico sismico

Pianta piani 1 e 2 Pianta piani 3,4 e 5STRUTTURA DI RIFERIMENTO: Edificio Pubblico STRUTTURA DI RIFERIMENTO: Edificio Pubblico

Attività del primo annoTask 2 – Fase 2: Progetto Struttura di riferimento


Prove Sperimentali su sottostruttura: Prove Sperimentali su sottostruttura: Collegamenti trave-controvento-colonna

1.Prove cicliche ECCS-SAC2.Prove Random 3.Prove monotone

• Colonne Tubolari 161x3.2 – acciaio S590

• Travi IPE 400 – acciaio S355

• Controventi UPN 180 – acciao S275

Attività pianificate per i prossimi 2 anniTask 2 – Fase 3: Campioni e Indagini Sperimentali

UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)

Titolo: Titolo: Membrature composte acciaioMembrature composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Maria Rosaria PecceMaria Rosaria Pecce

Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà deformativa di travi composte acciaiodeformativa di travi composte acciaio--calcestruzzo calcestruzzo progettazione di collegamenti tipo socket per colonne progettazione di collegamenti tipo socket per colonne partially encased e concrete filledpartially encased e concrete filled

ObiettiviObiettivi::Indicazioni sulla capacitIndicazioni sulla capacitàà rotazionale delle travi rotazionale delle travi

composte e del collegamento della colonna in composte e del collegamento della colonna in fondazione e della loro influenza sul fattore di struttura fondazione e della loro influenza sul fattore di struttura

Indicazioni progettuali per il collegamento alla base Indicazioni progettuali per il collegamento alla base di tipo socketdi tipo socket


Capacità rotazionale di travi composte acciaio-calcestruzzo

nodo esternotrave

nodo interno colonna

collegamento alla base della colonna

trave



Nodo rigido

PILASTRO COMPOSTO

TRAVE COMPOSTA

Lunghezza cerniera plastica

acciaio

travi composte mom. negativo

È stato progettato conNTC2008 un telaio composto di riferimentoAttività del primo anno


Sono stati ottenuti i diagrammi momento-rotazioneAttività del primo anno

M+

M-

M+

M-

Per le travi a momento positivo e negativo

Per le colonne in funzione dello sforzo normale e del confinamento


È stata analizzata l’influenza della larghezza efficaceAttività del primo anno

Beff da sisma per

M negativo

Beff dacondizione staticaper M positivo in

campata

L/4

L/4

Beff da sisma perM negativo

Beff da condizionesismica per M positivo

Beff da condizione statica perM positivo in campata


Definizione della capacità rotazionale e messa a punto di modelli FEMAttività pianificate per i prossimi 2 anni

elemento beam per acciaio

elemento solid per cls

Trave


I collegamentiI collegamenti

UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)

Titolo: Titolo: Collegamenti in solo acciaioCollegamenti in solo acciaioResp. scientifico: Resp. scientifico: Vincenzo PilusoVincenzo PilusoProblematiche da investigareProblematiche da investigare::Analisi della risposta sismica e criteri di progettazione di Analisi della risposta sismica e criteri di progettazione di nodi travenodi trave--colonna e colonnacolonna e colonna--fondazione momentofondazione momento--resistentiresistenti

ObiettiviObiettivi::Indagine teoricoIndagine teorico--sperimentale della risposta sismica dei sperimentale della risposta sismica dei

nodi di acciaionodi di acciaioMessa a punto di criteri di progettazione, basata sulle Messa a punto di criteri di progettazione, basata sulle

prestazioni ultime atteseprestazioni ultime atteseModellazione per componenti dei nodi per la previsione Modellazione per componenti dei nodi per la previsione

della capacitdella capacitàà di rotazione plasticadi rotazione plasticaProposta di regole di progettazione per il controllo delle Proposta di regole di progettazione per il controllo delle

modalitmodalitàà di collasso e della previsione del comportamento di collasso e della previsione del comportamento ultimo ultimo


risposta sismica e criteri di progettazione di nodi trave-colonna e colonna-fondazione momento-resistenti



LVDT 1

Load / DisplacementActuator 1000 kN

Load / DisplacementActuator 250 kN Transd. 3

Transd. 1 Transd. 2

LVDT 2

LVDT 3 e 4 LVDT 5 e 6

Trasducer

LVDT

270015

57

3

4

6

5

Apparato di prova

Prove sperimentali su collegamenti trave-colonna bullonati


Estrazione del sub-asseblaggio dal telaio di riferimento


Sono state condotte 4 prove sperimentaliAttività del primo anno


Messa a punto di criteri di progettazione dei nodi basata sulle prestazioni ultime attese

Modellazione per componenti dei nodi per la previsione della capacità di rotazione plastica

Proposta di regole di progettazione per il controllo delle modalità di collasso e della previsione del comportamento ultimo di strutture con nodi semi-rigidi


UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)

Titolo: Titolo: Collegamenti in strutture composte acciaioCollegamenti in strutture composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Caudio AmadioCaudio Amadio

Problematiche da investigareProblematiche da investigare::Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte acciaioacciaio--calcestruzzo.calcestruzzo.Valutazione del reale fattore di struttura di un edificio a Valutazione del reale fattore di struttura di un edificio a telai compostitelai composti

ObiettiviObiettivi::Definizione di modelli semplificati per lo studio del nodo Definizione di modelli semplificati per lo studio del nodo

e del telaio compostoe del telaio compostoFattori di struttura per telai compostiFattori di struttura per telai compostiMetodi semplificati valutazione punti di performance Metodi semplificati valutazione punti di performance

curva di capacitcurva di capacitàà


Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte acciaio-calcestruzzo.



È stata definito un modello meccanico per giunti a completo, parziale ripristino e per nodi cerniera.



È stata sviluppato un modello per la soletta


Confined

Non confined


È stata sviluppato semplificato per i nodi


Giunto esternoGiunto esterno Giunto internoGiunto interno


I sistemi strutturaliI sistemi strutturali

UnitUnitàà di ricerca 1 (UNINAdi ricerca 1 (UNINA--ING)ING)

Titolo: Titolo: Strutture con controventiStrutture con controventiResp. scientifico: Resp. scientifico: F.M. Mazzolani / B. FaggianoF.M. Mazzolani / B. Faggiano

Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà sismica di controventi classici concentrici sismica di controventi classici concentrici ed eccentricied eccentriciCapacitCapacitàà sismica di controventi innovativi sismica di controventi innovativi

ObiettiviObiettivi::Sviluppo di proposte di correzioni per i punti Sviluppo di proposte di correzioni per i punti

critici individuati della NTC 2008 e revisione dei critici individuati della NTC 2008 e revisione dei criteri di progettazione per strutture a controventi criteri di progettazione per strutture a controventi concentrici. concentrici.



Capacità sismica di strutture controventate


Attività del primo anno1.Revisione della stato dell’arte2.Selezione dei casi studio3.Progetto di strutture di riferimento in accordo alla NTC2008

35500

3500

60004000

3500

3500

3500

3500

3500

3500

3500

3500

24000

6000

6000

6000

31000

6000

70006000500060007000

beams columns bracesfloor S355 S355 S2351 2HEM500 HEB360 HEB2002 2HEM500 HEB360 HEB2003 2HEM500 HEB340 HEB2004 2HEB600 HEB340 HEB1805 2HEB600 HEB280 HEB1806 2HEB600 HEB280 HEB1807 2HEB600 HEB200 HEB1608 2HEB500 HEB200 HEA1609 2HEB500 HEB160 HEA14010 2HEB500 HEB160 HEA120


Attività del secondo anno:Analisi nonlineari statiche e dinamiche dei casi studio progettati

Attività del terzo anno:Elaborazione dei risultati e messa a punto di un aggiornamento della

norma


Titolo: Titolo: Sistemi costruttivi e membrature in acciaio cold formedSistemi costruttivi e membrature in acciaio cold formed

UnitUnitàà di ricerca 3 (UNINAdi ricerca 3 (UNINA--ARCH)ARCH)

Resp. scientifico: Resp. scientifico: Raffaele LandolfoRaffaele LandolfoProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:Progettazione sismica per di sistemi costruttivi Progettazione sismica per di sistemi costruttivi realizzati con profili in acciaio coldrealizzati con profili in acciaio cold--formedformed

Obiettivi:Obiettivi:Indagini numericoIndagini numerico--sperimentali della risposta sperimentali della risposta

sismica di elementi di base (profili, connessioni, sismica di elementi di base (profili, connessioni, elementi bidimensionali)elementi bidimensionali)

Messa a punto di strumenti progettuali: Messa a punto di strumenti progettuali: i)i) abachi progettuali basati su analisi lineare (statica o abachi progettuali basati su analisi lineare (statica o dinamica), dinamica), ii)ii) definizione dei fattori di struttura; definizione dei fattori di struttura; iii)iii) nomogrammi avanzati basati sulle proprietnomogrammi avanzati basati sulle proprietàà postpost--elastiche (analisi non lineare statica e analisi non elastiche (analisi non lineare statica e analisi non lineare dinamica).lineare dinamica).


Analisi del comportamento sismico di pareti in profili formati aAnalisi del comportamento sismico di pareti in profili formati a freddo freddo progettate in accordo ad un approccio progettate in accordo ad un approccio ““All SteelAll Steel”” e e ““Sheathing Braced Sheathing Braced DesignDesign””


X bracing


Analisi della risposta locale di pannelli, connessioni e collegamentiAttività del primo anno


02468

101214161820

0 10 20 30 40 50d (mm)

V (KN/m) OSB// + GWB (a=20mm)Experimental


F=Saw/gR

k

Ts

Pianificazione e sviluppo di una campagna sperimentale per la valutazione sismica di pareti in profili formati a freddo con controventi ad X.Messa a punto di una metodologia per la predizione della curva di risposta di pareti in cold formed con pannelli strutturali, basata sulla conoscenza della risposta locale delle connessioniTutti i risultati sono tesi all’aggiornamento delle NTC.

UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)

Titolo: Titolo: Fattori di struttura per edifici a telaio in acciaioFattori di struttura per edifici a telaio in acciaioResp. scientifico: Resp. scientifico: Alberto MandaraAlberto MandaraProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:Analisi e criteri di progetto antisimici di strutture di Analisi e criteri di progetto antisimici di strutture di acciaioacciaio

Obiettivi:Obiettivi:Formulazione di una procedura basata sullFormulazione di una procedura basata sull’’analisi di analisi di

spinta per la valutazione della risposta inelastica delle spinta per la valutazione della risposta inelastica delle strutture in acciaio.strutture in acciaio.

Messa a punto di una metodologia per la Messa a punto di una metodologia per la progettazione su base prestazionale delle strutture in progettazione su base prestazionale delle strutture in acciaioacciaio

Definizione dei fattori di struttura per le strutture in Definizione dei fattori di struttura per le strutture in acciaio.acciaio.


Ricerca dei fattori di struttura per edifici a telaio in acciaio


0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.00 1.50 3.00 4.50 6.00

PG

A(g

)

ROOF DISPLACEMENT/HEIGHT (%)

INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS (IDA)ATC 40-FMDATC 40-UDFEMA 356FEMA 440-CMCSM-N2 (FMD)CSM-N2 (UD)FEMA 440-CSM (FMD)FEMA 440-CSM (UD)

LSs

IO

CPLSns0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0.00 1.50 3.00 4.50 6.00

PG

A(g

)

ROOF DISPLACEMENT/HEIGHT (%)

INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS (IDA)ATC 40-FMDATC 40-UDFEMA 356FEMA 440-CMCSM-N2 (FMD)CSM-N2 (UD)FEMA 440-CSM (FMD)FEMA 440-CSM (UD)

LSs

IO

CPLSns

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00FL

OO

R

LATERAL DISPLACEMENT (m)

ATC40FEMA 273FEMA 440-CSMFEMA 440 CMCSM-N2IDAACSM

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00FL

OO

R

LATERAL DISPLACEMENT (m)

ATC40FEMA 273FEMA 440-CSMFEMA 440 CMCSM-N2IDAACSM


Formulazione di una procedura basata sull’analisi di spinta per la valutazione della risposta inelastica delle strutture in acciaio(Adaptive Capacity Spectrum Method - ACSM).Aspetti critici dell’applicazione dell’analisi di pushover alle strutture in acciaio, analisi multimodale, analisi adattiva in spostamento, variante adattiva del metodo dello spettro di capacità e degli spettri inelastici, valutazione dell’accuratezza delle procedure statiche non lineari (nsps), analisi parametrica.

Definizione dei fattori di struttura per le strutture in acciaioApproccio statico, approccio dinamico, approccio misto, analisi parametrica



Ductility reduction factor

1

1

ye ew

d y d

VV V VR R R RV V V V μ Ω= = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

RμOverstrength reduction factorRΩAllowable stress reduction factorwR

STATIC APPROACH

* *1

1

u

d

VR q CV

αα

= ⋅ = ⋅

RESPONSE FACTOR

u

d

PG AqPG A

=

Vd = base shear force asspecified in the earthquakeloading code.

PGAu = Peak ground acceleration at collapsePGAd = Peak ground accelerationcorresponding to first design yielding.

FATHI (2006)

DYNAMIC APPROACH

MIXED APPROACH

BEHAVIOUR FACTOR




BEHAVIOUR FACTOR5P3C

7P3C

3P3C

7P7C

9P3C 9P5C

0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,00

10,0011,0012,0013,0014,0015,0016,0017,00

3P3C 5P3C 7P3C 9P3C 7P5C 9P5C

dinamico

statico

misto

qd=6,5 dynamicstatic

mixed

UnitUnitàà di ricerca 8 (UNICH)di ricerca 8 (UNICH)

Titolo: Titolo: Strutture con pannelli a taglioStrutture con pannelli a taglioResp. scientifico: Resp. scientifico: Gianfranco De MatteisGianfranco De Matteis

Problematiche da investigare:Problematiche da investigare:Analisi, valutazione della capacitAnalisi, valutazione della capacitàà e criteri di progetto e criteri di progetto di telai in acciaio sismicamente protetti attraverso ldi telai in acciaio sismicamente protetti attraverso l’’uso uso di pannelli metallicidi pannelli metallici

Obiettivi:Obiettivi:Risultati di analisi non lineari sul comportamento Risultati di analisi non lineari sul comportamento strutturale di telai in acciaio dotati di pannelli metallicistrutturale di telai in acciaio dotati di pannelli metalliciProposta dei fattori di struttura per telai in acciaio Proposta dei fattori di struttura per telai in acciaio protetti mediante pannelli metalliciprotetti mediante pannelli metalliciDefinizione di regole progettuali per telai di acciaio Definizione di regole progettuali per telai di acciaio sismo resistenti protetti mediante pannelli metallicisismo resistenti protetti mediante pannelli metallici


Analisi del comportamento di telai in acciaio protetti da lastre metalliche (acciaio e alluminio) rese dissipative attraverso diverse strategie



1. Esecuzione di prove sperimentali su lastre metalliche (acciaio e alluminio) rese dissipative attraverso diverse strategie



2. Analisi statiche e dinamiche nonlineari su telai di acciaio controventati con pannelli metallici


Telai analizzati2 piani 1 campata 4 piani 1 campata 2 campate6 piani 1 campata 2 campate

Input sismicoEl CentroHachinoNewalPetrovacShandonTaft

UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)

Titolo: Titolo: Comportamento sismico degli impalcati da ponte in sezione composComportamento sismico degli impalcati da ponte in sezione composta ta acciaioacciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Luigino DeziLuigino DeziProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:progettazione sismica dei ponti con impalcato continuo progettazione sismica dei ponti con impalcato continuo composto acciaiocomposto acciaio--calcestruzzo calcestruzzo Comportamento trasversale dellComportamento trasversale dell’’impalcato nella impalcato nella valutazione della risposta sismica dvalutazione della risposta sismica d’’assiemeassieme

Obiettivi:Obiettivi:Definizione di metodi semplificati per lDefinizione di metodi semplificati per l’’analisi lineare analisi lineare della risposta sismica di ponti con impalcati continui della risposta sismica di ponti con impalcati continui composticomposti


Problematica da investigareAnalisi e progettazione sismica dei ponti con impalcato continuocomposto acciaio-calcestruzzo

kc ,i

cc ,i

kc,i

cc,i

kc,i

cc,i

md,EI

d



1. Selezione e progetto di tipologie ricorrenti di impalcato


(D=1.8 m, rl=1%, rw=0.5%)

COMPOSITE DECK (B=12m)R.C. PIERSGk= 138 kN/m

H(m) 5.4 7.2 9 10.8 12.6 14.4 16.2H/D 3 4 5 6 7 8 9

50.00 40.0040.00

• Analisi parametrica

• Influenza del rapporto geometria pile-impalcatosulla risposta sismica(Incremental Dynamic Analysis, IDA)– Reazioni trasversali pile e spalle e momenti trasversali impalcato e pile– Modalità di rottura (pile o impalcato)– Fattore di struttura (Rapporto tra i risultati dell’analisi lineare e non lineare)

C35/45S355

B450C

C30/37B450C

Concrete:

MATERIALS

DECK

Concrete:Steel (reinforcement):

Steel (girders):Steel (reinforcement):

PIERS

H

2. Analisi mediante spettro di risposta ridotto (approccio alle forze)



- All’aumentare delle campate il vincolo offerto dalle pile diventa praticamente ininfluente sulla deformata trasversale, che può essere descritta con una sinusoide:

00.020.040.060.080.1

0.12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]

d [m

]

0.01 0.11 24 68 10

2α ↑

0.01 0.11 24 68 10

2α ↑

0.020.040.060.080.10.12

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]

d [m

]

0.01 0.11 24 68 10

0.100 0

0.020.040.060.080.10.12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]

d [m

]

2α ↑3

124

pN

Pii

d

k L

EIα

π=

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠=∑

kc,ikc,ikc,i kc,ikc,i kc,i

Modello lineare equivalente per il progetto dei ponti con pile dissipative kc,i cc,i kc,i cc,ikc,i cc,i

md,EId


3. Progettazione mediante approccio agli spostamentiDefinizione di un modello semplificato (1-dof) per il progetto della capacità

AttivitAttivitàà delle URdelle UR nel primo annonel primo anno

NellNell’’ambito del primo anno, tutte le UR ambito del primo anno, tutte le UR hanno rispettato il cronoprogramma delle hanno rispettato il cronoprogramma delle

attivitattivitàà

Tutte le Tutte le URUR hanno interagito tra loro durante il primo annohanno interagito tra loro durante il primo anno

Alcune Alcune URUR aventi tematiche affini hanno lavorato in sinergia:aventi tematiche affini hanno lavorato in sinergia:

Interazioni tra le URInterazioni tra le UR

1.1. UNINAUNINA--ING + UNINAING + UNINA--ARCH+ UNISA ARCH+ UNISA = per la revisione = per la revisione delldell’’EC8EC8 e della e della NTC2008NTC2008. .

2.2. UNISANNIO + UNITS UNISANNIO + UNITS = Mettere a punto modelli per = Mettere a punto modelli per sviluppare sviluppare analisi non lineari a plasticitanalisi non lineari a plasticitàà concentrata concentrata e e valutare i valutare i fattori di strutturafattori di struttura tenendo conto delltenendo conto dell’’effetto effetto composto.composto.

Future interazioni: Future interazioni: Linea 1.2 (Sviluppo di approcci agli spostamenti per la valutaziLinea 1.2 (Sviluppo di approcci agli spostamenti per la valutazione della one della vulnerabilitvulnerabilitàà) dell) dell’’AT1 AT1 Task 1.2.5 (Strutture in acciaio e miste acciaioTask 1.2.5 (Strutture in acciaio e miste acciaio--calcestruzzo) appartenente calcestruzzo) appartenente alla.alla.

Prodotti della ricercaProdotti della ricerca

I prodotti della ricerca previsti dal progetto:I prodotti della ricerca previsti dal progetto:

Prodotti della ricercaProdotti della ricerca

9

13

91

conferenza nazionaleconferenza internazionalerivista

capitoli di libro

9

13

91

conferenza nazionaleconferenza internazionalerivista

capitoli di libro

Produzione scientifica del primo anno:Produzione scientifica del primo anno:Nel 1° anno di ricerca sono state prodotte 32 pubblicazioni, con una media di 3.2 paper x UR

TC13: Technical Committee 13 TC13: Technical Committee 13 ““Seismic DesignSeismic Design”” of the of the European Convention for Constructional Steelwork (ECCS)European Convention for Constructional Steelwork (ECCS)

Ricaduta InternazionaleRicaduta Internazionale

• Material overstrength• Selection of steel toughness • Local ductility• Connections in dissipative zones• Behaviour factors • Capacity-design rules• Design of moment resisting frames • Design of concentrically braced frames • New links in eccentrically braced frames • Dual structures – MRFs with CBFs/EBFs • Drift limitations and second-order effects• New structural types • Low-dissipative structures • Displacement Based Design

Chairman: Raffaele Landolfo

Grazie per Grazie per ll’’attenzioneattenzione

Coordinatori: R. Zandonini, R. Landolfo - reluis.it · Osservazioni sperimentali Dati sperimentali...

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