Costruzioni Metalliche in zona sismica PARTE II

1. COSTRUZIONI METALLICHE
IN ZONA SISMICA – PARTE II
COSTRUZIONI METALLICHE
IN ZONA SISMICA – PARTE II
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CORSO DI COSTRUZIONI METALLICHE a.a. 2013/2014
Prof. F. Bontempi
Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma www.francobontempi.org

2. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
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Ing. 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

3. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
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Ing. 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.

4. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
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Ing. 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

5. 1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA
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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
1.3 – Panoramica dei sistemi di dissipazione
a

6. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
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2.1 – Strutture intelaiate (Moment Resisting frames – MRF)

7. 2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.2 – Strutture intelaiate – meccanismi di collasso

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
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

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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
GerarchiaTrave-Colonna

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.5 – Strutture intelaiate: i nodi
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
Sovraresistenza collegamento

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.5 – Strutture intelaiate: i nodi
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. 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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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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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

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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

25. 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,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
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 GdR
Esempio di calcolo delle NEd,E
nell’ipotesi cautelativa che ogni
diagonale i-esima sia tesa al suo limite
di snervamento NRd,i

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2.15 – Strutture a controventi concentrici: esempi di unioni
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16– Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica

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2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica

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2.17 – Strutture con controventi eccentrici (Eccentric Braced Frames – EBF)
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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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

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2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. 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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Ing. 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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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
Il meccanismo con
link corti (plasticizz a
taglio) è piu duttile.
Perchè?

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione
Il meccanismo con
link corti (plasticizz a
taglio) è piu duttile.
Perchè?
Perché la
plasticizzazione è più
uniforme

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Ing. 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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Ing. 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

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2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.20 – Strutture con controventi eccentrici: dettaglio unione

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI
2.21 – Strutture con controventi eccentrici: scelte progettuali per favorire la GdR

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.22 – Collegamenti
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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Ing. P. E. Sebastiani – Sapienza Università di Roma
2.22 – Collegamenti
2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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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