Lezione Costruzioni Metalliche - sismica parte II a.a. 2013/2014

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Lezione Costruzioni Metalliche - sismica parte II a.a. 2013/2014

  1. 1. COSTRUZIONI METALLICHE IN ZONA SISMICA – PARTE II CORSO DI COSTRUZIONI METALLICHE a.a. 2013/2014 Prof. F. Bontempi Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma www.francobontempi.org 1
  2. 2. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA 1.1 – Capacity design o Gerarchia delle Resistenze In condizioni limite, quale tipologia di collasso globale è auspicabile? Gli elementi, o parte di essi, destinati alla dissipazione devono essere scelti e progettati in modo da favorire una particolare tipologia di collasso globale Gli elementi, o parte di essi, non destinati alla dissipazione devono essere progettati in modo da fornire un’adeguata sovraresistenza Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 2
  3. 3. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA 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. Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 3
  4. 4. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA 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 Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 4
  5. 5. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA 1.3 – Panoramica dei sistemi di dissipazione a Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 5
  6. 6. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.1 – Strutture intelaiate (Moment Resisting frames – MRF) Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 6
  7. 7. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.2 – Strutture intelaiate – meccanismi di collasso Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 7
  8. 8. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.3 – Strutture intelaiate: le travi Il requisito 7.5.5 è per evitare che la rottura fragile, per taglio, nella trave Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 8
  9. 9. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.4 – Strutture intelaiate: le colonne Refuso su NTC08 Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 9
  10. 10. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.4 – Strutture intelaiate: le colonne 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? Gerarchia Trave-Colonna Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 10
  11. 11. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.5 – Strutture intelaiate: i nodi Sovraresistenza collegamento Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 11
  12. 12. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.5 – Strutture intelaiate: i nodi Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 12
  13. 13. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 13
  14. 14. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 14
  15. 15. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.7 – Strutture intelaiate: scelte progettuali per favorire la GdR “Dog-Bone” section Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 15
  16. 16. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 16
  17. 17. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 17
  18. 18. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF) Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 18
  19. 19. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF) Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 19
  20. 20. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF) Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 20
  21. 21. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.10 – Due fasi di comportamento Diagonali compressi ancora stabili Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma Diagonali instabilizzati 21
  22. 22. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.11 – Strutture con controventi concentrici – i diagonali Cfr. par. 7.5.5 della Circolare n.617 del 2009 Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 22
  23. 23. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.12 – Strutture con controventi concentrici – Verifica dei diagonali 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 Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 23
  24. 24. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.13 – Strutture con controventi concentrici – travi e colonne Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 24
  25. 25. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.14 – Strutture con controventi concentrici – Verifica delle colonne secondo GdR 1. Si calcolano le sollecitazioni assiali NEd,E nelle colonne, dovute all’azione sismica 2. Si calcolano la sollecitazioni assiali NEd,G nelle colonne, dovute ai carichi gravitazionali 3. Si calcolano la sollecitazioni assiali NEd di progetto, definite come con già definito in precedenza, riferito ai diagonali Esempio di calcolo delle NEd,E nell’ipotesi cautelativa che ogni diagonale i-esima sia tesa al suo limite di snervamento NRd,i NEd,E,3=NRd,3senb3 NEd,E,2=NRd,2senb2+NEd,E,3 4. Si verificano le colonne secondo la NEd,E,1=NRd,1senb1+NEd,E,2 dove è la resistenza della colonna nei confronti dell’instabilità tenendo conto dei momenti flettenti Med anch’essi amplificati da W secondo Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 25
  26. 26. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.15 – Strutture a controventi concentrici: esempi di unioni Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 26
  27. 27. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.16– Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 27
  28. 28. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 28
  29. 29. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 29
  30. 30. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 30
  31. 31. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.17 – Strutture con controventi eccentrici (Eccentric Braced Frames – EBF) Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 31
  32. 32. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.18 – Strutture con controventi eccentrici - GdR Le porzioni di trave esterne ai link, i diagonali, le colonne e i collegamenti si progettano per rimanere in campo elastico Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 32
  33. 33. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 33
  34. 34. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 34
  35. 35. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 35
  36. 36. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 36
  37. 37. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 37
  38. 38. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.19 – Strutture con controventi eccentrici: irrigidimenti e saldature Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 38
  39. 39. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.20 – Strutture con controventi eccentrici: dettaglio unione Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 39
  40. 40. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.21 – Strutture con controventi eccentrici: scelte progettuali per favorire la GdR Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 40
  41. 41. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.22 – Collegamenti Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 41
  42. 42. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI 2.22 – Collegamenti Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 42
  43. 43. 3 – RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Mazzolani, F.M., Landolfo, R., Della Corte, G., Faggiano, B. (2006) Edifici con Struttura di Acciaio in Zona Sismica. IUSS PRESS, Pavia. Ordinanza della Presidenza del Consiglio dei Ministri, N. 3274 del 20/03/2003: Primi Elementi in Materia di Criteri Generali per la Classificazione Sismica del Territorio Nazionale e di Normative Tecniche 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 Concentrically Braced Frame Systems: a guide for Practicing Engineers. NEHRP Seismic Design Technical Brief no.8. National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce Hamburger R.O., Krawinkler H., Malley J.O., Adan S.M. (2009) Seismic Design of Steel Special Moment Frames: a guide for Practicing Engineers. NEHRP Seismic Design Technical Brief no.8. National Institute of Standards and Technology, U.S. Department of Commerce Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma 43

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