le strutture dal passato al futuro sempre in...

www.holzbau.rubner.com

le strutture dal passato al futuro

sempre in salita

Rubner Holzbau Sud S.p.A.

Mirabella Eclano (AV), 06.06.2014

Maria Rosaria Pecce Dipartimento di Ingegneria

Università del Sannio

Introduzione, Maria Rosaria Pecce, 06.06.2014


tradizione ed evoluzione

dal passato al futuro

I

n

g

e

g

n

e

r

senza

confini

L’ingegneria delle strutture, e più

in generale l’ingegneria civile, ha

una tradizione millenaria ma non

per questo la sua evoluzione è

più lenta di altri settori

dell’ingegneria.



Le costruzioni metalliche

Iron Bridge Il primo ponte metallico

(in ghisa) in Inghilterra nel 1779

Solo con l’avanzamento della tecnologia di produzione dell’acciaio con apposite tecniche di produzione nella seconda metà dell’ottocento si arriva a

Cupola di Reichstag – Berlino -2000

Forno Siemens del 1885



Il cemento armato

Primo edificio in c.a. 1853 (Francois Coignet)

Sistema Hennebique

anche in questo caso l’evoluzione dei materiali ha consentito di arrivare ad opere molto più complesse



Le Corbousier - Expo Bruxelles 1958

François Hennebique - Fiat Lingotto 1922

Il cemento armato

Ingalls Buildings – Cincinnati 1902



Acciaio e cemento armato



Ponte di Eiffel - 1877

L’antico e il nuovo insieme

Dom Luís I - 2003

i ponti sul fiume Douro



2 strati di QUADRI-AX 1140/48

-semplice da montare - incremento di duttilità -trascurabile incremento di rigidezza - trascurabile incremento di azioni in fondazione -non è efficace per forme irregolari o rettangolari molto allungate

I materiali compositi

L’innovazione nel settore del recupero e adeguamento sismico di edifici esistenti



Nastri di acciaio di spessore 0,8-1,0mm e larghezza 18-20mm con elementi in acciaio verticali

Sistema CAM (brevetto Dolce-Marnetto)

Si applicano con una macchina in grado di imprime pretensione in modo da applicare una compressione laterale e quindi un confinamento attivo

L’innovazione nel settore del recupero e adeguamento sismico di edifici esistenti



Materiale fibrorinforzato naturale

Il legno

Legno massiccio

Legno lamellare



Un materiale fibrorinforzato artificiale

Profili pultrusi in FRP (Plastica fibrorinforzata)



Ponte in Danimarca Edificio

dove sono arrivati I profili in FRP



Venezia è stata costruita su pali in legno

Ancora oggi si usano per i pontili



I ponti in legno

per i ponti la storia del legno è la più antica

U- Bein Bridge – Birmania Il ponte più lungo 1200m



I ponti in legno Ponte di Palladio sul Brenta

(dal disegno originale del 1500)

Ponte dell’Accademia – Venezia ‘800

Ponte in Cina



quando il legno si unisce con l’acciaio

Ponte Monna Lisa in Norvegia

ispirato ad un disegno di Leonardo Da Vinci



nel recupero delle strutture esistenti

Il legno si unisce al calcestruzzo

nelle strutture nuove



Le case baraccate (in Calabria dal XVIII sec)

La grande tradizione del legno nell’ingegneria sismica

testimonianza del loro impiego anche in Portogallo nel ‘700



Finalmente con il DM 14 gennaio 2008 le norme per le strutture in legno in Italia

Ricerche in Canada

Melbourne in Australia

Gli edifici in legno antisimici



Sistemi innovativi per le costruzioni in zona sismica

Controventi dissipativi



Soluzioni per tutti i problemi locali e globali

Isolamento sismico

riduzione dell’effetto dell’azione sismica sulla costruzione

Controventi dissipativi

dissipatori ad attrito



Il legno nelle coperture ha pochi rivali

Parasoles di Fernando Alda Siviglia 2011


www.holzbau.rubner.com Introduzione, Maria Rosaria Pecce, 06.06.2014


PhD. Ing. Massimo Latour

Dipartimento di Ingegneria Civile – Università degli Studi di Salerno

Mirabella Eclano, 06 Giugno 2014

Elementi per il progetto e il dimensionamento secondo le NTC.

Tipologia Costruttiva in zona sismica e Fattore di Struttura

Elementi per il progetto e il dimensionamento secondo le NTC

Tipologia Costruttiva in zona sismica e fattore di Struttura


Il calcolo delle strutture in legno

Peculiarietà del materiale

• Elevato rapporto Resistenza/Peso specifico



𝑓

𝜌~60.000 ;

𝐸

𝑓~400 − 500

𝑓

𝜌~10.000 ;

𝐸

𝑓~1200

𝑓

𝜌~55.000 ;

𝐸

𝑓~400 − 500

Le sezioni degli elementi in legno hanno normalmente dimensioni paragonabili a

quelle del c.a. e massa paragonabile a quella dell’acciaio (Leggerezza strutturale)




• Materiale ortotropo: proprietà meccaniche funzione della direzione

di sollecitazione rispetto all’asse delle fibre



• Parallela alle fibre - Longitudinale

• Ortogonale alle fibre – Radiale &

Tangenziale

• Resistenze in direzione ortogonale

molto più basse;

• Le verifiche devono essere svolte

separatamente per le tensioni agenti

nelle due direzioni

NTC 2008 – Le modalità di verifica tengono conto dell’anisotropia del materiale






• Resistenza influenzata dal contenuto d’acqua e dalla durata di applicazione

del carico

Sotto il punto di saturazione (condizioni in cui il legno viene messo in opera) le caratteristiche meccaniche vengono

notevolmente influenzate dall’umidità a causa di variazioni del reticolo cristallino

Flessione

Comp //

Comp ort

Trazione

Con

diz

ion

i n

orm

ali

La durata di applicazione del carico influenza in maniera significativa la resistenza del materiale e

ciò è causato dagli effetti di tipo viscoso

Istantaneo

Media

Permanente

Km

od

Per fissata classe di servizio 3 Classi di servizio




• Effetto scala: influenza della difettosità (comportamento migliore di

elementi di piccola sezione – teoria di Weibull)



LEGNO NETTO

LEGNO STRUTTURALE

NTC 2008 - Elastico Lineare sino a rottura e fattori di amplificazione per elementi di piccola sezione




• Effetto scala: influenza della difettosità (comportamento migliore di

elementi di piccola sezione – teoria di Weibull)




del carico

• Materiale ortotropo: proprietà meccaniche funzione della direzione

di sollecitazione rispetto all’asse delle fibre



La situazione normativa

• D.M. 14 Gennaio 2008 – ‘’Norme tecniche per le costruzioni’’



• C.M. 2 Febbraio 2009 – ‘’Istruzioni per l’applicazione delle nuove

Norme tecniche per le costruzioni .. ’’

• Eurocode 5 – ‘’Design of timber structures – Part 1-1: General –

Common rules and rules for buildings’’

• CNR-DT 206/2006 – ‘’ Istruzioni per il Progetto, l’Esecuzione ed il

controllo delle Strutture in Legno’’



Profili Resistenti



Valori caratteristici riferiti alle

condizioni standard

(UR=65% e T=20°C)

Nella progettazione

dobbiamo impiegare i valori

di kmod che tengono conto

della durata di applicazione

dei carichi e degli effetti

della variazione di umidità



Fattori di riduzione




del carico I: Elementi protetti dalle

intemperie o all’interno in ambiente condizionato

II: Elementi all’esterno ma parzialmente protetti o all’interno

in ambienti aggressivi

III: Elementi esposti

Permanente: Pesi propri (+10 anni)

Lunghi: carichi variabili tipo magazzini o

depositi (6 mesi – 10 anni)

Media: i carichi variabili in genere

(1 sett – 6 mesi)

Breve: carichi da neve in zone non

particolarmente nevose

(meno di 1 sett)

Istantanea: Vento

Effetto della viscosità sulle deformazioni

verifica a t=0 e a t=inf



Verifiche agli SLU - Trazione // alla fibratura



Effetto Volume

Se la larghezza massima è <150 mm

Se la larghezza massima è <600 mm



Verifiche agli SLU - Trazione ⊥ alla fibratura



Bisogna considerare l’effettivo volume sollecitato a trazione (maggiore è il volume

sollecitato maggiore è l’incidenza dei difetti) e si deve far riferimento a normative di

comprovata validità (CNR DT 206 o EC5)

Esempio: CNR DT 206 - par.7.5

Resistenza allo spacco



Verifiche agli SLU - Compressione



Compressione ortogonale

Compressione parallela



Verifiche agli SLU - Compressione Inclinata



Criterio di Hankinson - CNR DT 206 - par.6.5.1.5



Verifiche agli SLU - Presso-Tenso-flessione



km= 0.7 – Sez. Rettangolari

km= 1 – Altre

TF

P

F

I valori di kh sono differenti per le

due direzioni di flessione

A queste verifiche bisogna aggiungere quelle di

instabilità di punta, flesso-torsionale e di

deformabilità. In elementi inflessi spesso questa è

la verifica più vincolante



Verifiche agli SLU - Taglio



Nel caso di taglio inclinato si calcola la t direttamente come media quadratica;

Per le travi intagliate alle estremità bisogna

utilizzare normative di comprovata validità



Esempio – Verifica di Resistenza



L=4.00 m

Qd

b=20 cm

h=

20 c

m

Modulo di resistenza a flessione

W=bh2/6 = 203/6 = 1333 cm3

kh= min [1.1;(600/200)0.1]=1.1

Carichi

Gk=400 kg/m – Durata Permanente

Qk=100 kg/m – Durata Media

Comb 1 – Qd 1= 1.3Gk+1.5Qk= 670 kg/m

Comb 2 – Qd2 = 1.3Gk= 520 kg/m

Materiale GL 24 c

gM=1.45 (Tab. 4.4.III)

Classe di Servizio I

Durata media kmod= 0.8 (Tab. 4.4.IV)

Durata permanente kmod= 0.6 (Tab. 4.4.IV)






Combinazione 1 Qd 1=670 kg/m – Durata Media – kmod=0.8, kh=1.1

Flessione

Md1= 670x16/8=1340 kgm

smd=M/W=1340x100/1333=100.5kg/cm2

fmd = kmod x kh x fmk/gM = 0.8x1.1x240/1.45 = 145.65 kg/cm2 FS = 0.69

Taglio

Vd1= 670x4/2=1340 kg

td=1.5V/A=1.5x1340/400=5.03kg/cm2

fd= kmod x fvd/gM =0.8x22/1.45 = 12.14 kg/cm2 FS = 0.414






Combinazione 2 Qd 2=520 kg/m – Durata Permanente – kmod=0.6, kh=1.1

Flessione

Md1= 520x16/8=1040 kgm

smd=M/W=1040x100/1333=78 kg/cm2

fmd = kmod x kh x fmk/gM = 0.6x1.1x240/1.45 = 109.24 kg/cm2 FS = 0.714

Taglio

Vd1= 520x4/2=1040 kg

td=1.5V/A=1.5x1040/400=3.90kg/cm2

fd= kmod x fvd/gM =0.6x22/1.45 = 12.14 kg/cm2 FS = 0.428


Metodi di Analisi Strutturale

Analisi Lineare Analisi Non-Lineare

Statica Dinamica

(Modale)

Statica

(Pushover)

Dinamica

(Time-History) Sa

Sd

Sa

Sd d*

Tempo di Analisi

Difficoltà Modellazione

Sa

Sd




Metodi di Analisi Strutturale

Metodi di Analisi Lineare

Statica Lineare

Dinamica Modale

Si assume che la struttura si comporti in maniera elastica e non si assegna alcun

comportamento inelastico.

Limitata alle strutture regolari in pianta e in elevazione. Ha un limitato range di

applicabilità

E’ il metodo di calcolo normalmente adottato per le strutture nuove, applicabile

anche alle strutture irregolari, basato sulla determinazione dei modi di vibrare.

Spettro Elastico

(q = 1)

Reference Spectrum: Code Defined Spectrum

Period (sec)

21,91,81,71,61,51,41,31,21,110,90,80,70,60,50,40,30,20,1

Actu

al S

pectr

a

0,6

0,4

0,2

Spettro Inelastico

(q > 1)




Fattore di Struttura - Definizione

Il fattore di struttura è pari al rapporto fra lo spettro elastico e lo spettro inelastico.

Questo può essere rivisto come rapporto tra il valore dell’intensità sismica che porta

a collasso la struttura e quello che la porta al limite elastico

Spa

T

𝑞 =𝑆𝑝𝑎,𝑒𝑙

𝑆𝑝𝑎,𝑖𝑛𝑒𝑙=

𝑎𝑔,𝑢

𝑎𝑔,𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑

Spettro Elastico

Spettro Inelastico

Spa

Spa/q

Determinare con analisi

non-lineari




Fattore di Struttura - Definizione

Il fattore di struttura è il coefficiente che utilizziamo nella progettazione per ridurre le

forze ottenute da un’analisi lineare al fine di tener conto della risposta non-lineare

associata a:

• Tipologia di Sistema strutturale (A telaio, a pannelli, controventata);

• Procedure di progetto impiegate (Regole di dettaglio);

CD ‘’B’’ CD ‘’A’’ Non dissipativa




Fattore di Struttura – NTC08

Scarsamente-Dissipativo

Sovra-resistenza q0 < 1,5

q0<1,5 q0<1,5





Dissipativo – Bassa Duttilità

q0=2,5

q0=2 q0=2 Regole di dettaglio CD B

Cross Lam





Dissipativo – Alta Duttilità

q0=4

Regole di dettaglio CD A q0=5

Platform Frame





Dissipativo – Alta Duttilità

CARENTE!!! Non sono considerate

tipologie costruttive molto diffuse.

e.g. Strutture intelaiate, fattori per

XLAM sottostimati, Blockhaus, etc.

q0=4

Regole di dettaglio CD A q0=5




Il Legno - Dissipazione

Nel legno dove avviene la dissipazione energetica?

Per sopperire al comportamento fragile il mondo della ricerca ha seguito principalmente due strade.

Incremento della duttilità

modificando il materiale

Incremento della duttilità

strutturale integrando elementi

dissipativi nei collegamenti

Esempio

Legno Armato (Cattich, Gottardi, Piazza, 2003)

Rotture a taglio limitano comunque la

duttilità flessionale. Processo produttivo

complicato.





F

d





F

d

Fase 1. Carico fino

a d=d1

d1





F

d

Fase 2. Rilascio e ricarico fino a d=0

d1





F

d

Fase 3. Ricaricofino

a d=-d1

d1

-d1





F

d

Fase 4. Ricarico fino a d=0

d1

-d1





F

d

Fase 4. Rilascio e ricarico fino a d=0

L’aerea indica l’energia dissipata per

isteresi

(n.b.: ridotta rispetto ad una situazione

ideale di completa plasticizzazione)

Pinching

Pinching

d1

-d1

Le risorse dissipative risultano molto più

limitate rispetto ad altri sistemi costruttivi




(Popovski, PhD Thesis, 2000)


Scarsa capacità di dissipare energia. Bassa duttilità

Capacità dissipative limitate dal Pinching, buona duttilità.

Rottura

essenzialmente

del legno. FRAGILE

Rottura del

connettore. DUTTILE




Regole di dettaglio

Queste regole si possono ritenere rispettate se, nelle zone dissipative si prevede che:

• Collegamenti:

Mezzi di unione - d<12 mm

spessore minimo pannello 4d

diametro massimo dei connettori di 3,1 mm

Membrature lignee collegate sp>10d.

• Pareti con telaio in legno:




Le tipologie Strutturali

Con riferimento agli edifici, le tipologie strutturali più diffuse sono:

Sistemi massicci Sistemi ‘’leggeri’’

Blockhaus

(Elementi lineari) CrossLam

(Elementi piani)

Diffuso in Europa del nord

Platform Frame A telaio MRF/ controventato

Sistema più recente Prevalentemente in

Nord-America e Canada

Giappone Post & Beam




Sistema Platform Frame

Vantaggi del Platform Frame

• Alto rapporto resistenza/peso;

• Assemblaggio semplice in

cantiere;

• Elevatissima ridondanza

strutturale;

• Alta resistenza alle azioni

sismiche;

• Alta duttilità;

• Versatilità;





Gesso o OSB

Angles

Hold down

SERIES Project

Tie-down





ZONA RIGIDA

Hold-Down a

Trazione

Angolari a taglio

Graffette,

chiodi o viti

per la

connessione

di pannelli in

gessofibra o

OSB





Prove

Università di

Trento





La gerarchia delle resistenze, nella progettazione di questi edifici deve prevedere

che:

• Le zone dissipative sono localizzate nelle giunzioni chiodate pannello-telaio;

• Tutti gli altri elementi devono essere dimensionati per essere sovra-resistenti in

ottemperanza ai principi di capacity design;

• Il piede del pannello è rigidamente vincolato dagli angolari metallici e la

dissipazione avviene grazie alla distorsione angolare del pannello stesso;

• Bisogna evitare i meccanismi fragili quali lo schiacciamento del legno nella zona

compressa o la rottura prematura del panello in gesso o OSB;

NORMATIVA CARENTE!!!

Le uniche indicazioni fornite riguardano

i massimi diametri dei chiodi e i minimi

spessori dei pannelli

INDIETRO




Sistema Cross Lam

Vantaggi del Cross Lam

• Alto rapporto resistenza/peso;

• Rapidi da assemblare;

• Basso Impatto;

• Ottime caratteristiche

acustiche e termiche;

• Elevata resistenza al fuoco;

• Durabilità;




Sistema Cross Lam

Gli edifici in Cross-Lam sono realizzati assemblando pannelli a strati incrociati che vengono utilizzati sia

per realizzare le pareti che gli impalcati. Tutti gli elementi sono collegati con chiodi, viti ed piastre metalliche.




Sistema Cross Lam

EDIFICIO SOTTOPOSTO A PROVA SOPRA LA TAVOLA VIBRANTE DEL NIED.

X-Lam Panels

LVL joints between panels

Angles

Hold down

SOFIE Project (IVALSA)




Sistema Cross Lam

Hold-Down a

Trazione Angolari a

taglio

Pannello a strati

incrociati incollati

Allungamento

chiodi Hold-down




Sistema CrossLam

Il comportamento

isteretico dei

collegamenti influisce su

quello del pannello.

Gli elementi che plasticizzano sono prevalentemente gli angolari.

SOFIE Project (IVALSA): Prove su pannelli

(Gravic et al., 2011)




Sistema CrossLam

SOFIE Project (IVALSA): Prove su pannelli




Sistema CrossLam

PROVA SPERIMENTALE DI HOLD-DOWN

CARICATO IN TAGLIO CICLI DI ISTERESI DI UN HOLD-DOWN CARICATO A TAGLIO

Rottura dell’angolare

HO

LD

-DO

WN

A T

RA

ZIO

NE

H

OL

D-D

OW

N A

TA

GL

IO

Rottura per rifollamento dei chiodi

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30

F [k

N]

d [mm]

Hold-Down in Tension

sperimentale

-15

-10

-5

0

5

10

15

-60 -40 -20 0 20 40 60

F [k

N]

d [mm]

Hold-down in shear

sperimentale



SOFIE Project (IVALSA): Prove su collegamenti




Sistemi Innovativi

La tendenza nei sistemi più innovativi è quella di spostare la dissipazione

energetica in elementi sostituibili che non dissipino nei connettori, come nelle

strutture tradizionali.

Dissipazione nel piatto metallico

(Andreolli, 2011)

Tradizionale q=2/2,5




Sistemi Innovativi

XL-stub

Al fine di migliorare il comportamento ciclico delle connessioni tradizionali si è

proposto un nuovo tipo di collegamento che sostituisca l’Hold-down

Hold -Down

Latour et al.,2010




Sistemi Innovativi

CICLI DI ISTERESI DI UN HOLD-DOWN CARICATO A TRAZIONE

XL-stub

L’angolare proposto si ispira ai dispositivi ADAS. E’ un angolare dissipativo progettato per plasticizzare la flangia

e per massimizzare le capacità isteretiche grazie alla sua praticolare forma ad X.

M

M \

Patent Pending – Domanda n°MI20130222

Gruppo di Ricerca: Ing. M.Latour, Prof. G.Rizzano, Ing. G.Terrano




Sistemi Innovativi

PROVA SPERIMENTALE DI HOLD-DOWN

CARICATO IN TAGLIO

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

F [k

N]

d [mm]

HD-CV vs A04-XS-CV

HOLDOWN

A04-XS-CV




Sistemi Innovativi

Earthquake building with L-stubs building with hold-downs

y u q y u q

El Centro (19/5/40, Imperial Valley, N-S, 40.0s) 0.50 2.25 4.50 0.35 1.20 3.43

Kobe (16/1/95, JMA, N-S, 48.0s) 0.45 2.10 4.67 0.35 1.15 3.20

Kocaeli (17/8/99, Yapi Kredi, N-S, 85.80s) 0.45 2.20 4.89 0.35 1.43 4.09

Loma Prieta (18/10/89, Corralitos, E-W, 39.98s) 0.55 2.70 4.91 0.35 1.05 3.00

Nocera Umbra (27/7/97, Nocera, E-W, 13.7s) 0.45 3.00 6.67 0.35 1.60 4.57

Northridge (17/1/94, Newhall, E-W, 19.98s) 0.40 2.50 6.25 0.35 0.88 2.51

0,000,501,001,502,002,503,003,504,004,505,005,506,006,507,007,50

Kobe El centro NoceraUmbra

Northridge Loma Prieta Kokaeli

L-STUB

HOLD DOWN

XL-Stub

qmin=4.50

Hold-Down

qmin=2.51

1.8 times greater

Valutazione del fattore di struttura




GRAZIE PER L‘ATTENZIONE!

Ing. Massimo Latour

@: [email protected] , [email protected]



mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

La post-tensione applicata al legno lamellare

Prof. Felice Carlo PonzoUniversità della Basilicata, Potenza, Italia

CONVEGNO RUBNER HOLZBAU

“Il Legno Lamellare: progetto, tecnica e sfide contemporanee”

Mirabella Eclano (AV) – 6 Giugno 2014

Tecnologia PRES-LAMIntroduzione

Dissipazione

Cavo post-tesoRocking all’interfaccia

Fd

PRESSS PRES-LAM

PTiPTi+DPT

Influenza del fattore β sulla risposta locale

a) b) c)

Rocking motion

M

Self-centering

Hybrid system

M

Unbonded post-

tensioned

bars/tendons

Energy Dissipation

M

Mild steel or

dissipative devices

Hybrid connection Idealised hysteresis behaviour

F, M

d,

Comportamento‘a bandiera’=

b = MPT / (MPT + Mdis)

MdisMPT

1.0 0.75 0.50 0.25 0.00

Tecnologia PRES-LAMModellazione numerica

Cavo post-teso

in acciaio

Angolari dissipativi

Ricentraggio Dissipazione di energia

Dissipazione

Dissipazione

Iniziati nel 2005

-Tests quasi statici

-Laminated Veneer Lumber

(LVL)

Tecnologia PRES-LAMTest sperimentali (UoC)

Irving Smith JackAurecon

Massey University College ofCreative Arts, Wellington

Athfield ArchitectsDunning Thornton Consultants

Ph

oto

: Irvin

g S

mit

h J

ack

Ph

oto

: T

ren

ds M

ag

azin

e N

Z

Arts and Media building Nelson Marlborough Institute

Of Technology

Tecnologia PRES-LAMApplicazioni Reali (NZ)

Trimble Building,Christchurch

Victoria Street Building,Christchurch

Tecnologia PRES-LAMApplicazioni Reali (NZ)

Tecnologia PRES-LAM

Test Stage 1:

– Nodo trave-colonna (test quasi-statici);

– Angolari dissipativi in acciaio

Test Stage 2:

– Modello 3d (test dinamici su tavola vibrante);

– Assemblaggio del modello;

– Risultati test;

– Modellazione numerica

Conclusioni

Sviluppi futuri

Tecnologia PRES-LAMTest sperimentali (UNIBAS)

Stage 1 Nodo trave-colonna Modello 3D

Tecnologia PRES-LAMTest sperimentali (UNIBAS)

Stage 22011 2013

STAGE 1Edificio prototipo

a) Vista 3D edificio prototipo progettato in zona ad intensità sismica moderata;

b) Vista laterale con indicazione del nodo progettato;

c) Sezione trave.

a) b) c)

STAGE 1Nodo trave-colonna (scala 1:1)

Set-up Sperimentale Angolari dissipativi in acciaio

Carico a taglio40kN

Carico assiale: 100kN

STAGE 1Angolari dissipativi in acciaio

Forati

24 Configurazioni

29 Tests sperimentali

RastrematiAngle ID A/T R/F s (mm) B (mm) Racc. ta (mm) La (mm) Φf (mm) Acciaio

ID0 A R 10 80 a 4 30 / S355

ID1.1 A R 10 80 b 4 30 / S355

ID1.2 A R 10 80 c 4 30 / S355

ID2 A R 10 80 b 6 30 / S355

ID3 A R 10 80 b 6 40 / S355

ID3_2A_2B A R 10 80 b 6 40 / S275

ID4_A_B A R 10 80 b 7 35 / S275

ID5 A R 10 80 d 6 40 / S275

ID5B A R 10 80 d 6 40 / S275

ID6A T F 8,5 80 / / / 2 x 28 S355

ID6B T F 8,5 80 / / / 2 x 30 S355

ID7B A F 8,5 80 / / / 2 x 28 S275

ID7A A F 8,5 80 / / / 2 x 30 S275

ID8_A A R 8,5 160 d 6 40 / S275

ID8_B A R 10 160 d 6 40 / S275

ID9 A R 8,5 80 d 6 40 / S275

ID10_1A_1B T F 6 80 / / / 2 x 24 S355

ID10_2A_2B T F 6 80 / / / 2 x 30 S355

ID11_A A F 10 80 / / / 2 x 30 S275

ID11_B A F 10 80 / / / 2 x 28 S275

ID12 A F 10 160 / / / 4 x 30 S275

ID12B A F 10 160 / / / 4 x 30 S275

ID13 A F 8,5 160 / / / 4 x 30 S275

ID14_A_B T F 6 160 / / / 4 x 30 S355

STAGE 1Programma di prova

Nodo trave-colonnaProgramma di Prova

STAGE1: Test Sperim. Risultati sperimentali

Sola Post-tensione Con Dissipazione

Non-linearità Geometrica

PT e Mdis = 0 incremento MPT

MPT ; Mdis = cost. incremento b

MPT ; Mdis = cost. decremento b

Mdis ; MPT = cost. decremento b

-Tests eseguiti anche in presenza di carico a taglio

- Nessun effetto sulla risposta del nodo

STAGE1: Test Sperim. Risultati sperimentali

STAGE 2Modello sperimentale (scala 1:1.5)

• Post-tensione in entrambe le direzioni(100kN lungo dir. di prova;

50kN in dir. trasversale);

• Progettato per zone ad elevata intensità sismica;

• Progettato per diverse forme di dissipazione;

• Elementi strutturali in Legno lamellare tipo Gl32h;

• Pannelli di piano in Legno lamellare tipo Gl28h

STAGE 2Metodo di progetto (1/2)

Fase 1

Dimensionamento

STAGE 2Metodo di progetto (2/2)

Fase 2

Procedura MMBA

MConn > MSoll VERIFICA SODDISFATTA

STAGE 2Set-up sperimentale

20

00

4000

20

00

20

15

320 200 200

20

0 32

0

24

0

4000

30

00

20

00

4000

20

00

20

15

320 200 200

20

0 32

0

24

0

4000

30

00

PianoElementi Glulam

(kN)

Blocchi CLS

(kN)

Piastre in acciaio

(kN)

Peso Totale

(kN)

1 10.9 39.6 8.2 58.7

2 10.9 39.6 8.2 58.7

3 10.5 39.6 8.4 58.4

175.8

Masse addizionali in accordo con analisi dimensionale

50 Canali di Acquisizione

Vista Laterale Vista in Pianta (base)

Test dinamici Monodirezionali

STAGE2: Test Sperim. Assemblaggio del modello (Maggio 2013)

4 Operai

2 Giorni di Lavoro

STAGE2: Test Sperim. Assemblaggio del modello

STAGE2: Test Sperim. Assemblaggio del modello

Dettagli costruttivi

• Periodo elastico della struttura valutato attraverso eccitazione con martello

• Aggiungendo dissipazione e’ stata osservata una riduzione del periodo

(-15%)

STAGE 2: Test Sperim. Identificazione dinamica

STAGE2: Test Sperim. Inputs sismici

ID Code Location Date MW PGA (g)

001228x Izmit, Turkey 17/08/99 7.6 0.357

000196xMontenegro,

Serbia15/04/79 6.9 0.454

000535y Erzican, Turkey 13/03/92 6.6 0.769

000187x Tabas, Iran 16/09/78 7.3 0.926

000291yCampano

Lucano, Italy23/11/80 6.9 0.264

004673y South Iceland 17/06/00 6.5 0.716

004677y South Iceland 17/06/00 6.5 0.227

• Suolo tipo B

• S = 1.25

• PGA = 0.44 g

0

10

20

30

40

0.0 1.0 2.0 3.0Tscalato (sec)

Sa (m/sec2)

187196291*1.5535*1.51228*1.54673*1.54677MedioSpettro di progetto

STAGE2: Test Sperim. Programma di prova

Intensità S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

PGA 1228 196 535 187 291 4673 4677

(%)

10 0.3501 0.445 0.754

25 0.8752 1.113 1.885

50 1.7505 2.226 3.770 4.541 1.293 3.508 1.113

75 2.6257 3.339 5.656

100 3.5009 4.453 7.541

125 4.375 5.566

• N. Tests effettuati: 40

• Intensità PGA crescente (10% 125%)

STAGE 2 Test dinamici

Test 535@100% - Vista Globale (Con Dissip.)

-4 -2 0 2 4

-150

-100

-50

0

50

100

150

Ra

m f

orc

e (

kN

)

-4 -2 0 2 4

First floor drift (%)

-4 -2 0 2 4

Without dis.

With dis.

001228x 000196x 000535y

Shaking foundation ram force versus first floor drift

STAGE 2 Risultati Tests

-4 -2 0 2 4

-150

-100

-50

0

50

100

150

Ra

m f

orc

e (

kN

)

-4 -2 0 2 4


-4 -2 0 2 4

Without dis.

With dis.

001228x 000196x 000535y

Shaking foundation ram force versus first floor driftPGA 75%

-4 -2 0 2 4

-150

-100

-50

0

50

100

150

Ra

m f

orc

e (

kN

)

-4 -2 0 2 4


-4 -2 0 2 4

Without dis.

With dis.

001228x 000196x 000535y


-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

0 10 20

Drift 1° piano

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

0 10 20

Drift 1° piano

STAGE 2 Risultati Tests

-10

-5

0

5

10

0 10 20

Acc Piano 3 (m/sec2)

-100

-50

0

50

100

0 10 20

Taglio alla base (kN)

-10

-5

0

5

10

0 10 20

-100

-50

0

50

100

0 10 20

-4 -2 0 2 4

-150

-100

-50

0

50

100

150

Ra

m f

orc

e (

kN

)

-4 -2 0 2 4


-4 -2 0 2 4

Without dis.

With dis.

001228x 000196x 000535y


Acc Piano 3 (m/sec2)

Taglio alla base (kN)

196@75% 535@75%

A seguito dei tests non sono

stati rilevati danni

0 20 40 60 80 100

0

1

2

3

4

5

Inte

rsto

rey d

rift

(

)

Average PT100_0.60

Average PT100_1.00

0 20 40 60 80 100

Percentage of PGA

0 20 40 60 80 100

1st Floor 2nd Floor 3rd Floor

Solid lines denote West

Dashed lines denote East

0 0.13 0.26 0.39 0.520 0.13 0.26 0.39 0.52

Average maximum PGA

0 0.13 0.26 0.39 0.52

0 20 40 60 80 100Percentage of PGA

0

0.4

0.8

1.2

1.6

Flo

or

acce

lera

tio

n (

g)

3rd Floor

0 0.13 0.26 0.39 0.52

Average maximum PGA (g)

Media dei valori massimi

3 input sismici

(196, 535 e 1228)

STAGE 2: Test Sperim. Modellazione numerica

•CDS-OpensSees

•SAP2000

•RUAUMOKO

Ramberg-Osgood

Bouc-Wen

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

0 10 20

SPERIMENTALE

SAP2000

CDS - OPENSEES

STAGE 2: Test Sperim. Confronti numerico-sperimentali

Con Dissipazione

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

With dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Average PGA of records (g)

0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)

CDS - OpenSeesRUAUMOKO SAP2000Test

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

Without dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)

Test 196@75%

Sola Post-tensione

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

With dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5


0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

Without dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

With dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5


0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.51

st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

Without dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Leve

l d

rift

(ra

d)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

With dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5


0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.4

0.8

1.2

1.6

3rd

Le

ve

l a

cc.

(g)

Without dissipation

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

20

40

60

80

100

Ba

se

sh

ea

r (k

N)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

1st

Le

ve

l d

rift

(ra

d)

-3%

-2%

-1%

0%

1%

2%

3%

0 10 20

SPERIMENTALE

SAP2000

CDS - OPENSEES

Drift 1° piano

Drift 1° piano

Media dei valori massimi 3 input sismici

(196, 535 e 1228)

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2

3rd level acceleration (g)0 40 80 120 160

Base Shear (kN)0 1 2 3

1st floor drift (%)

Pinned

Fixed

RotationalSpring

Multi-Spring

P

F

RS

MS

P

F

RS

MS

With

rein

forc

em

en

t

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 0 40 80 120 160 0 1 2 3

Pinned

Fixed

RotationalSpring

Multi-Spring

P

F

RS

MS

P

F

RS

MS

With

ou

t

rein

forc

em

en

t

Test RUAUMOKO SAP2000 CDS - Opensees

Media dei valori massimi 3 input sismici (196, 535 e 1228)

STAGE 2: Test Sperim. Confronti numerico-sperimentali

Conclusioni

I test dinamici su tavola vibrante confermano l’applicabilità del concetto di connessioni trave-colonna con post-tensione anche al legno lamellare tipo GLULAM;

Gli angolari dissipativi in acciaio sono stati progettati e aggiunti al modello sperimentale;

I test sperimentali confermano l’efficacia della post-tensione e il miglioramento della risposta sismica del sistema quando è aggiunta la dissipazione;

Dopo i primi 40 test effettuati non sono stati rilevati danni

Sviluppi futuri

• Configurazioni sperimentali aggiuntive da testare;

• Elaborazione risultati e validazione modellazione numerica;

• Sviluppo aspetti normativi e soluzioni tecniche valide in modo da rendere la tecnica PRES-LAM utilizzabile ai fini pratici;

• Messa a punto di metodi di progetto efficaci

Sviluppi futuri

Fattibilità e studio di aggiunta di forme alternative di dissipazione (controventi dissipativi)

20

00

4000

20

00

20

15

le strutture dal passato al futuro sempre in...

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