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

1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA

2 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

1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA

3 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.

1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA

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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

1 – STRATEGIE DI PROGETTAZIONE ANTISISMICA

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1.3 – Panoramica dei sistemi di dissipazione

a

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.1 – Strutture intelaiate (Moment Resisting frames – MRF)

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.2 – Strutture intelaiate – meccanismi di collasso

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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

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

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

Gerarchia Trave-Colonna

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2.5 – Strutture intelaiate: i nodi

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

Sovraresistenza collegamento

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2.5 – Strutture intelaiate: i nodi

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.6 – Strutture intelaiate: esempi di unioni

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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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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2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.8 – Strutture intelaiate: danneggiamenti sotto azione sismica

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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2.9 – Strutture con controventi concentrici (Concentrically Braced Frames – CBF)

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

20 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

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

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

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

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

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.16 – Strutture a controventi concentrici: danneggiamenti sotto azione sismica

29 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

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

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

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

2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione

35 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 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione

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

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.19 – Strutture con controventi eccentrici : verifica elementi di connessione

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

2.19 – Strutture con controventi eccentrici: irrigidimenti e saldature

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.20 – Strutture con controventi eccentrici: dettaglio unione

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

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

2.21 – Strutture con controventi eccentrici: scelte progettuali per favorire la GdR

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

2.22 – Collegamenti

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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

2.22 – Collegamenti

2 – SISTEMI DISSIPATIVI ORDINARI

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

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