Corso costr acciai0_vred

PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE ANTISIMICA:PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE ANTISIMICA:
PROBLEMI SPECIFICI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIOPROBLEMI SPECIFICI PER LE COSTRUZIONI IN ACCIAIO
Walter Salvatore, e-mail walter@ing.unipi.it
Dipartimento di Ingegneria Civile
Università di Pisa

Corso di aggiornamento professionale su DM 14.01.08
Applicabilità EC8 e gerarchia resistenzeApplicabilità EC8 e gerarchia resistenze
Le azioni sismiche utilizzate nel progetto sono ridotte tramite il fattore di
struttura (q factor EC8) in modo da obbligare la “struttura” ad assorbire lestruttura (q factor – EC8) in modo da obbligare la struttura ad assorbire le
azioni sismiche in campo plastico
3
2
2,5
ELASTIC SPECTRUM
1
1,5
S(T)/g
0,5
1
DESIGN
SPECTRUM q=6
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
T [s]
2

La struttura “sopravvive” dissipando l’energia fornita dal sisma tramite
cicli di deformazione plastica in zone opportunamente localizzate
( i l ti h ) i f tt l tt i ti h di “d ttilità” d ll(cerniere plastiche): si sfruttano le caratteristiche di “duttilità” della
struttura piuttosto che quelle di “resistenza”
250
kNm]
Cerniera Plastica
100
-50
0
50
100
150
200
MomentoFlettente[k
Cerniera Plastica
-250
-200
-150
-100
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Rotazione Cerniera Plastica [mrad]
L’energia introdotta dal sisma
è dissipata dai cicli flessionali
anelastici nelle zone
“preposte”
gx (t)
preposte
3
terremoto

Criteri di Progetto: duttilità strutturaleCriteri di Progetto: duttilità strutturale
I livelli di duttilitàI livelli di duttilità
E’ possibile definire differenti “livelli” di duttilità, ognuno riferito ad un diversoE’ possibile definire differenti “livelli” di duttilità, ognuno riferito ad un diverso
elemento strutturale, tra i quali esistono delle relazioni di dipendenza:elemento strutturale, tra i quali esistono delle relazioni di dipendenza:
-- duttilità del materialeduttilità del materiale, m, mee, intesa come massima deformazione plastica che un, intesa come massima deformazione plastica che un
materiale può subire prima della rottura;materiale può subire prima della rottura;ate a e può sub e p a de a ottu a;ate a e può sub e p a de a ottu a;
-- duttilità delle sezioni trasversaliduttilità delle sezioni trasversali, m, mcc, intesa come massima curvatura plastica, intesa come massima curvatura plastica
raggiungibile, dipendente dalla forma della sezione e dalla duttilità dei materialiraggiungibile, dipendente dalla forma della sezione e dalla duttilità dei materiali
h l tit ih l tit iche la costituiscono;che la costituiscono;
-- duttilità di elementi strutturaliduttilità di elementi strutturali (nodi trave(nodi trave--colonna, travi, colonne, …) mcolonna, travi, colonne, …) mff,,
dipendente dalla duttilità dei materiali utilizzati e dalla duttilità delle sezionidipendente dalla duttilità dei materiali utilizzati e dalla duttilità delle sezioni
trasversali degli elementi;trasversali degli elementi;
-- duttilità strutturaleduttilità strutturale, m, mdd, derivante dalla duttilità dei singoli elementi strutturali e, derivante dalla duttilità dei singoli elementi strutturali e
dalla loro disposizione relativa all’interno del telaiodalla loro disposizione relativa all’interno del telaio
4
dalla loro disposizione relativa all interno del telaio.dalla loro disposizione relativa all interno del telaio.
CRITERI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE – W. Salvatore

M
Y
YM
Y U Y U
U
ε
ε
με =
Y
U
χ
χ
με =
Yε Yχ
Duttilità del materialeDuttilità del materiale Duttilità della sezioneDuttilità della sezione
5
5

M
M
M
F
MY F Y
Y U Y UY
U
ϕ
ϕ
μϕ =
Y
U
δ
δ
μδ =
Duttilità di elementi strutturaliDuttilità di elementi strutturali Duttilità della strutturaDuttilità della struttura
Yϕ Yδ
6
6

Poiché il comportamento
sismico della struttura èsismico della struttura è
largamente dipendente dal
comportamento delle sue zone
critiche, esse debbono
formarsi ove previsto e
mantenere, in presenza dimantenere, in presenza di
azioni cicliche, la capacità di
trasmettere le necessarie
ll it i i di di isollecitazioni e di dissipare
energia.
Tali fini possono ritenersi conseguiti qualora le parti non dissipative ed i collegamenti delle
parti dissipative al resto della struttura possiedano, nei confronti delle zone dissipative, una
i t ffi i t ti l il i d ll l ti i i i li
7CRITERI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE – W. Salvatore
sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica.

Tali fini possono ritenersi conseguiti qualora le parti non dissipative ed i collegamenti delle
parti dissipative al resto della struttura possiedano, nei confronti delle zone dissipative, una
sovraresistenza sufficiente a consentire lo sviluppo in esse della plasticizzazione ciclica.
La sovraresistenza è valutata moltiplicando la resistenza nominale di calcolo delle zone
dissipative per un opportuno coefficiente di sovraresistenza γRd, assunto pari, ove non
diversamente specificato, ad 1,3 per CD”A” e ad 1,1 per CD”B”.
8CRITERI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE – W. Salvatore

Nel caso dei telai non controventati le deformazioni plastiche devono essere
concentrate nelle travi, preservando la colonna da deformazioni plastiche in
modo da: coinvolgere il maggior numero di travi distribuendo così lamodo da: coinvolgere il maggior numero di travi, distribuendo così la
deformazione plastiche in modo “omogeneo” nella struttura e prevenire
modalità di collasso “poco efficienti” o fragili
Controllo meccanismo di collasso Capacity design
Incremento sollecitazioni agenti
negli elementi “protetti”
9
Rd,Colonne Rd,TraviM 1.3 M≥ ×∑ ∑ Sd,Colonna Sd,G ov Sd,EE E 1.1 Eγ Ω= + ⋅ ⋅ ⋅
negli elementi protetti

Incongruenze tra norme di produzione e norme di progettazione strutturale
EN10025 - EN10080 e gli Eurocodici 3, 4 e 8, ad esempio, oppure fenomeni di
“sovraresistenza” eccessivi da parte degli elementi preposti a deformarsisovraresistenza eccessivi da parte degli elementi preposti a deformarsi
plasticamente potrebbero portare ad un comportamento strutturale diverso da
quello previsto in sede progettuale
snervamentosnervamento S235J0S235J0snervamentosnervamentominmin
sovraresistenzsovraresistenz
aa
S235J0S235J0
aa
y,misurato
ov
f
1.25 (EC8)
f
γ = =
10
y,nominalef

EC8EC8 Steel PlatesSteel PlatesS235 – 7 16mm
500
520
[N/mm
2
]
EN10025-2
480
500
Strength[
EN1993-1-1: Rm/Re>1,10(a) fy,act≤1,10 γov fy,nom
requirement (b)
440
460
Tensile
N10025-2
EN1993-1-1Materials EN1998-1-1
Dissipative zone: S235
400
420
EN
γ 1 25
p
Protected zone: S355
y = 0,4444x + 274,25
R
2
= 0,3684380
400
γov = 1,25
requirement (a)
340
360
215 265 315 365 415 465 515
EN10025-2Materials EN1998-1-1
11
215 265 315 365 415 465 515
Yielding Stress [N/mm
2
]
COSTRUZIONI IN ACCIAIO – W. Salvatore

580
600
h[N/mm
2
]
EN10025-2
EN1993-1-1: Rm/Re>1,10
540
560
eStrength
025-2 EN1993-1-1
requirement (b)
EN1998-1-1
500
520
540
Tensile
EN100
γ 1 25
Dissipativa zone: S275
Protected zone: S420
y = 0,6778x + 218,56
R
2
= 0,7577
460
480
500 γov = 1,25
requirement (a)
440
460
EN10025-2
EN1998-1-1
400
420
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
12
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
2
]

650
[N/mm
2
]
EN1993-1-1: Rm/Re>1,10
EN10025-2
610
eStrength
EN10025 2
EN1993-1-1
570
Tensile
0025-2
requirement (a)
γ = 1 25
y = 0,636x + 255,88
530
EN10
γov = 1,25
Material EN1998-1-1
y , ,
R
2
= 0,6959
490
450
300 350 400 450 500 550 600 650
EN10025-2
13
300 350 400 450 500 550 600 650
2
]

DM2008 Steel PlatesDM2008 Steel PlatesS235 – 7 16mm
650
[N/mm
2
]
EN10025-2
(a) fy,act≤1,10 γRd fy,nom
610
eStrength
EN10025 2
S235
γRd=1,20
570
Tensile
0025-2
γRd 1,20
y = 0,636x + 255,88
530
EN10
R
2
= 0,6959
490
EN10025 2
450
300 350 400 450 500 550 600 650
EN10025-2
14
300 350 00 50 500 550 600 650
2
]

580
600
[N/mm
2
]
EN10025-2
540
560
580
eStrength
25-2
S275
γRd=1,15
500
520
540
Tensile
EN100
y = 0,6778x + 218,56
R
2
= 0,7577
460
480
500
440
460
EN10025-2
400
420
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
15
200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
2
]

650
[N/mm
2
]
EN10025-2
610
eStrength
EN10025 2
S355
γRd=1,10
570
Tensile
0025-2
y = 0,636x + 255,88
530
EN10
y 0,636x 255,88
R
2
= 0,6959
490
450
300 350 400 450 500 550 600 650
EN10025-2
16
300 350 400 450 500 550 600 650
2
]

Progettazione sismicaProgettazione sismica
Caratteristiche dei materialiCaratteristiche dei materiali
L’acciaio strutturale deve essere conforme ai requisiti del § 11.3.4.9.q §
Il coefficiente di sovraresistenza del materiale, γRd, è definito come il rapporto fra il valore medio fy,m
della tensione di snervamento e il valore caratteristico fyk nominale. In assenza di valutazioni specifiche
si possono assumere i valori indicati in tabellasi possono assumere i valori indicati in tabella
Acciaio Rd y,m ykf / fγ =
S 235 1,20
S 275 1,15
S 355 1 10
Fattori di sovraresistenza γRd
S 355 1,10
S 420 1,10
S 460 1,10
Se la tensione di snervamento fyk dell’acciaio delle zone non dissipative e delle connessioni è
superiore alla fy,max dell’acciaio delle zone dissipative, è possibile assumere γRd=1,00.
17
Infine se si determina mediante prove la fym dell’acciaio si può adottare un γRd=fym/fyk.

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