Progetto esecutivo 2009/2012AT-2 Innovazioni normative e tecnologiche in ingegneria sismica
Linea 2.1. Aspetti nella progettazione sismica delle nuove costruzioni
Task 2.1.2 Strutture in acciaio e composte acciaio-calcestruzzo
Coordinatori: Coordinatori:
R. Zandonini, R. LandolfoR. Zandonini, R. LandolfoPrima riunione di coordinamento
Trento, 7-8 Luglio 2011
1.1. UniversitUniversitàà di Napoli Federico II di Napoli Federico II –– IngegneriaIngegneria ((UNINAUNINA--INGING))2. Universit2. Universitàà di Trento (di Trento (UNITNUNITN))3.3. UniversitUniversitàà di Napoli Federico IIdi Napoli Federico II––Architettura Architettura ((UNINAUNINA--ARCH)ARCH)4. Univerist4. Univeristàà di Salerno (di Salerno (UNISAUNISA) ) 5. Universit5. Universitàà del Sannio (del Sannio (UNISANNIOUNISANNIO))6. Universit6. Universitàà di Chietidi Chieti““Gabriele DGabriele D’’AnnunzioAnnunzio”” ((UNICHUNICH))7. Universit7. Universitàà di Trieste (di Trieste (UNITSUNITS))8. Seconda Universit8. Seconda Universitàà di Napoli (di Napoli (UNINA2UNINA2))9. Universit9. Universitàà Politecnica delle Marche (Politecnica delle Marche (POLIMAPOLIMA))10. Universit10. Universitàà di Pisa (di Pisa (UNIPIUNIPI))
Composizione del gruppo di ricercaComposizione del gruppo di ricerca
BackgroundBackground
Il Task 2.1.2 del progetto Il Task 2.1.2 del progetto Reluis 2009/2012 ha come Reluis 2009/2012 ha come basi lbasi l’’attivitattivitàà di ricerca di ricerca svolta nella linea 5 del svolta nella linea 5 del precedente progetto precedente progetto (2005(2005--2008). 2008).
Formulazione di proposte per lFormulazione di proposte per l’’aggiornamento della NTC aggiornamento della NTC 2008 per quanto concerne le strutture di acciaio e miste 2008 per quanto concerne le strutture di acciaio e miste acciaioacciaio--calcestruzzo in zona sismica, ovvero: calcestruzzo in zona sismica, ovvero:
Modifica e/o integrazione delle regole progettuali sia per le Modifica e/o integrazione delle regole progettuali sia per le tipologie strutturali correntemente gitipologie strutturali correntemente giàà considerate dalla considerate dalla Norma che con riferimento a tipologie strutturali innovativeNorma che con riferimento a tipologie strutturali innovative..
ObiettiviObiettivi
Il materialeIl materiale:
Tematiche di ricercaTematiche di ricerca
Analisi degli effetti della variabilitAnalisi degli effetti della variabilitààdelle proprietdelle proprietàà meccaniche meccaniche delldell’’acciaio sulla risposta acciaio sulla risposta strutturalestrutturale
Acciai ad alta resistenza – HSS (High Strength Steel)
Le membratureLe membrature
Tematiche di ricercaTematiche di ricerca
Risposta di Profili sottili Cold Formed e Profili Cavi Risposta di Profili sottili Cold Formed e Profili Cavi
Membrature composte acciaioMembrature composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzo
I collegamenti:I collegamenti:
Tematiche di ricercaTematiche di ricerca
Risposta di nodi traveRisposta di nodi trave--colonna e colonna fondazione interamente di acciaiocolonna e colonna fondazione interamente di acciaio
Risposta di nodi composti acciaioRisposta di nodi composti acciaio--calcestruzzocalcestruzzo
I sistemi strutturali:I sistemi strutturali:
Tematiche di ricercaTematiche di ricerca
Strutture a controventi tradizionali (concentrici, eccentrici) eStrutture a controventi tradizionali (concentrici, eccentrici) ed innovativi (ad instabilitd innovativi (ad instabilitàà impedita)impedita)
Strutture a telaioStrutture a telaio
Strutture a pannelliStrutture a pannelli
Tematiche di ricercaTematiche di ricerca
Sistemi in coldSistemi in cold--formedformed
Ponti ad impalcato composto acciaioPonti ad impalcato composto acciaio--calcestruzzo calcestruzzo
I sistemi strutturali:I sistemi strutturali:
I sistemi strutturaliI sistemi strutturali
Compiti delle UnitCompiti delle Unitàà di ricercadi ricerca
(UNINA(UNINA--ARCH)ARCH)
(POLIMA)(POLIMA)
(UNINA(UNINA--ING)ING)(UNINA2)(UNINA2)
(UNICH)(UNICH)
I collegamentiI collegamenti(UNITS)(UNITS)(UNISA)(UNISA)
Le membratureLe membrature(UNISANNIO)(UNISANNIO)
Il materialeIl materiale (UNIPI)(UNIPI)
(UNITN)(UNITN)
Titolo: Titolo: Analisi degli effetti della variabilitAnalisi degli effetti della variabilitàà delle proprietdelle proprietàà meccaniche dei materialimeccaniche dei materiali
UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)
Resp. scientifico: Resp. scientifico: Walter SalvatoreWalter Salvatore
Problematiche da investigareProblematiche da investigare::Caratterizzazione probabilistica della variabilitCaratterizzazione probabilistica della variabilitàà delle delle proprietproprietàà meccaniche dei prodotti in acciaio per le meccaniche dei prodotti in acciaio per le costruzioni (lamiera, profili ad I ed H)costruzioni (lamiera, profili ad I ed H)
ObiettiviObiettivi::Valutazione della variabilitValutazione della variabilitàà reale delle proprietreale delle proprietàà
meccaniche dei prodotti in acciaio.meccaniche dei prodotti in acciaio.Regole di progettazione sismica per strutture a Regole di progettazione sismica per strutture a
telaio/controventate ottimizzate.telaio/controventate ottimizzate.Armonizzazione della norma di progettazione con le Armonizzazione della norma di progettazione con le
norme di produzione dei prodotti in acciaio.norme di produzione dei prodotti in acciaio.
UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)
Il problema della sovraresistenza del materiale: il valore medio della tensione di snervamento può essere molto maggiore del valore di progetto
Problematica da investigare
NTC 11.3.4.9(acciaio per zonedissipative): 20.1≥
yk
tk
ff
yky ff ⋅≤ 2.1max, EN 10025-2:2005:(Tensione di snervamento nominale)
alpha-numeric numerical ≤16
S235JR 1.0038 235S235J0 1.0114 235S235J2 1.0117 235S275JR 1.0044 275S275J0 1.0143 275S275J2 1.0145 275S355JR 1.0045 355S355L0 1.0553 355S355J2 1.0577 355S355K2 1.0596 355
25.1
1.1max,
=
⋅⋅≤
Ov
yOvy ffγ
γEurocode 8: NTC 7.5.1:
yk
myRd f
f ,=γ
UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)
1. Caratterizzazione statistica e modellazione delle proprietà meccaniche dell’acciaio (tensione di snervamento, di rottura e allungamento ultimo)
Attività del primo anno
0
50
100
150
200
250
300
277 292 307 323 338 353 368 384 399 414 430 445 460Tensione di Snervamento [MPa]
Oss
erva
zion
i spe
rimen
tali
Dati sperimentali
Distribuzione Normale
Distribuzione Log-Normale
f ym: 358.93 MPaσ fy : 20.78 MPa
0
50
100
150
200
250
437 444 451 458 465 472 479 486 493 500 507 513 520 527
Dati sperimentaliDistribuzione NormaleDistribuzione Log-Normale
f tm : 477.58 MPaDat
i spe
rimen
tali
Tensione di Rottura [MPa]
0
50
100
150
200
250
300
350
27.8 28.8 29.7 30.7 31.7 32.6 33.6 34.6 35.6 36.5 37.5 38.5 39.4 40.4 41.4Allungamento ultimo a rottura A%
Dat
i spe
rimen
tali
A : 34.13%
Dati sperimentaliDistribuzione NormaleDistribuzione Log-Normale
Rm = 0.3007Re + 369.65R2 = 0.2922
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450Tensione di Snervamento [Mpa]
Tens
ione
di R
ottu
ra [M
pa]
Rm Limite superiore EN 10025
Rm lower limit EN 10025
Re limite inferiore
EN 100251.15X1.1=1.265
1.431
1.15
0
50
100
150
200
250
1.10 1.14 1.18 1.21 1.25 1.29 1.32 1.36 1.39 1.43 1.47 1.50 1.54 1.58 1.61 1.65
Snervamento: Reale/Nominale = γOV
Dat
i spe
rimen
tali
Dati sperimentali
Distribuzione Normale
Distribuzione Log-Normale
Re/Renom (0.95)
HEA; 30.3%
HEB; 27.7%
UPN; 17.7%
IPE; 12.4%
HEA; 644
HEB; 589
UPN; 377
IPE; 264
UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)
2. Definizione e progetto di casi studio da analizzare
400
40080
0
1000 800 800 1000800 800 800
400
800
1050 1050 1050105010506300
1050
400
HEB320 e=600mm
HEB360 e=600mm
Braces HEB280 Beams without link IPE360
HEB300 e=700mm
HEB320 e=700mm
Columns HEB240
6000
Braces HEB260 Beams without link IPE600 Columns HEB240
350
350
350
350
350
1750
600 600 600 6002400
HEB300 HEB300 HEB300
HEB100 e=250mm
HEB140 e=350mm
HEB160 e=450mm
HEB200 e=600mm
HEB200 e=600mm
BracesHEB240
Beams withoutlink IPE360
350
350
350
350
350
1750
700 700 700
HEB300 HEB300HEB280 HEB280BracesHEB240
Beams withoutlink IPE500
HEB120 e=450mm
HEB140 e=450mm
HEB160 e=550mm
HEB180 e=700mm
HEB200 e=700mm
2100
350
350
350
350
350
1750
600 600 600 6002400
700 7002100
350
350
350
350
350
1750
700
HEB240 HEB240
IPE160 e=1000mm
IPE220 e=1000mm
IPE240 e=1000mm
IPE270 e=1000mm
IPE270 e=1000mm
BracesHEB200
Beams withoutlink IPE500
IPE160 e=1000mm
IPE220 e=1000mm
IPE240 e=1000mm
IPE270 e=1000mm
IPE270 e=1000mm
HEB240HEB260HEB240BracesHEB200
Beams withoutlink IPE360
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 10 (UNIPI)di ricerca 10 (UNIPI)
STEP 1 Caratterizzazione del rischio sismicoSTEP 2. Analisi sismica dei casi studio;STEP 3. Definizione dei criteri di collasso e dei relativi livelli di PGA per ogni sistema strutturale;STEP 4. Modello probabilistico delle varibili meccaniche;STEP 5. Correlazione tra domanda sismica e risposta strutturale attraverso la tecnica delle IDA;STEP 6. Definizione delle curve di fragilità per ogni modo di collasso.
Attività pianificate per i prossimi 2 anni
UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)
Titolo: Titolo: Uso di acciai ad alta resistenza in zona sismicaUso di acciai ad alta resistenza in zona sismicaResp. scientifico: Resp. scientifico: Riccardo ZandoniniRiccardo Zandonini
Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà sismica e nuovi criteri di progettazione per sismica e nuovi criteri di progettazione per colonne aventi sezioni circolari cave in HSS e composte colonne aventi sezioni circolari cave in HSS e composte acciaio HSSacciaio HSS--calcestruzzocalcestruzzo
ObiettiviObiettivi::Dimostrare che lDimostrare che l’’uso di acciai HSS uso di acciai HSS èè estremamente estremamente
vantaggiosa da un punto di vista progettuale e vantaggiosa da un punto di vista progettuale e realizzativo nellrealizzativo nell’’ applicazione ella gerarchia delle applicazione ella gerarchia delle resistenze imposta nella progettazione sismica, in special resistenze imposta nella progettazione sismica, in special modo per le colonne di strutture controventate che sono modo per le colonne di strutture controventate che sono soggetti prevalentemente ad azioni assialisoggetti prevalentemente ad azioni assiali
UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)
La classificazione delle sezioni circolari cave in acciaio HSS
La snellezza a cui fare riferimento è definita come:
La classificazione delle sezioni (EC3 e NTC 2008), essendo funzione del fattore penalizza gli HSS poiché hanno un elevato valore di resistenza a snervamento fye perché il rapporto D/t (diametro su spessore di parete), è elevato per sezioni in HSS.
22
250s
y
Dt
fλ ε
ε= ↔ =
Problematica da investigare
UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)
Esame dei dati sperimentali esistenti e modellazione numerica finalizzata ad una riclassificazione delle sezioni in HSS.
Task 2 – Fase 1: Classificazione delle sezioni trasversali per colonne circolari in HSS
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)
Scelta e ottimizzazione dei campioni da sottoporre a prova, sulla base di risultati di analisi numeriche condotte su tipologie standard di edifici soggetti a carico sismico
Pianta piani 1 e 2 Pianta piani 3,4 e 5STRUTTURA DI RIFERIMENTO: Edificio Pubblico STRUTTURA DI RIFERIMENTO: Edificio Pubblico
Attività del primo annoTask 2 – Fase 2: Progetto Struttura di riferimento
UnitUnitàà di ricerca 2 (UNITN)di ricerca 2 (UNITN)
Prove Sperimentali su sottostruttura: Prove Sperimentali su sottostruttura: Collegamenti trave-controvento-colonna
1.Prove cicliche ECCS-SAC2.Prove Random 3.Prove monotone
• Colonne Tubolari 161x3.2 – acciaio S590
• Travi IPE 400 – acciaio S355
• Controventi UPN 180 – acciao S275
Attività pianificate per i prossimi 2 anniTask 2 – Fase 3: Campioni e Indagini Sperimentali
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
Titolo: Titolo: Membrature composte acciaioMembrature composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Maria Rosaria PecceMaria Rosaria Pecce
Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà deformativa di travi composte acciaiodeformativa di travi composte acciaio--calcestruzzo calcestruzzo progettazione di collegamenti tipo socket per colonne progettazione di collegamenti tipo socket per colonne partially encased e concrete filledpartially encased e concrete filled
ObiettiviObiettivi::Indicazioni sulla capacitIndicazioni sulla capacitàà rotazionale delle travi rotazionale delle travi
composte e del collegamento della colonna in composte e del collegamento della colonna in fondazione e della loro influenza sul fattore di struttura fondazione e della loro influenza sul fattore di struttura
Indicazioni progettuali per il collegamento alla base Indicazioni progettuali per il collegamento alla base di tipo socketdi tipo socket
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
Capacità rotazionale di travi composte acciaio-calcestruzzo
nodo esternotrave
nodo interno colonna
collegamento alla base della colonna
trave
Problematica da investigare
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
Nodo rigido
PILASTRO COMPOSTO
TRAVE COMPOSTA
Lunghezza cerniera plastica
acciaio
travi composte mom. negativo
È stato progettato conNTC2008 un telaio composto di riferimentoAttività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
Sono stati ottenuti i diagrammi momento-rotazioneAttività del primo anno
M+
M-
M+
M-
Per le travi a momento positivo e negativo
Per le colonne in funzione dello sforzo normale e del confinamento
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
È stata analizzata l’influenza della larghezza efficaceAttività del primo anno
Beff da sisma per
M negativo
Beff dacondizione staticaper M positivo in
campata
L/4
L/4
Beff da sisma perM negativo
Beff da condizionesismica per M positivo
Beff da condizione statica perM positivo in campata
UnitUnitàà di ricerca 5 (UNISANNIO)di ricerca 5 (UNISANNIO)
Definizione della capacità rotazionale e messa a punto di modelli FEMAttività pianificate per i prossimi 2 anni
elemento beam per acciaio
elemento solid per cls
Trave
UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)
Titolo: Titolo: Collegamenti in solo acciaioCollegamenti in solo acciaioResp. scientifico: Resp. scientifico: Vincenzo PilusoVincenzo PilusoProblematiche da investigareProblematiche da investigare::Analisi della risposta sismica e criteri di progettazione di Analisi della risposta sismica e criteri di progettazione di nodi travenodi trave--colonna e colonnacolonna e colonna--fondazione momentofondazione momento--resistentiresistenti
ObiettiviObiettivi::Indagine teoricoIndagine teorico--sperimentale della risposta sismica dei sperimentale della risposta sismica dei
nodi di acciaionodi di acciaioMessa a punto di criteri di progettazione, basata sulle Messa a punto di criteri di progettazione, basata sulle
prestazioni ultime atteseprestazioni ultime atteseModellazione per componenti dei nodi per la previsione Modellazione per componenti dei nodi per la previsione
della capacitdella capacitàà di rotazione plasticadi rotazione plasticaProposta di regole di progettazione per il controllo delle Proposta di regole di progettazione per il controllo delle
modalitmodalitàà di collasso e della previsione del comportamento di collasso e della previsione del comportamento ultimo ultimo
UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)
risposta sismica e criteri di progettazione di nodi trave-colonna e colonna-fondazione momento-resistenti
Problematica da investigare
UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)
LVDT 1
Load / DisplacementActuator 1000 kN
Load / DisplacementActuator 250 kN Transd. 3
Transd. 1 Transd. 2
LVDT 2
LVDT 3 e 4 LVDT 5 e 6
Trasducer
LVDT
270015
57
3
4
6
5
Apparato di prova
Prove sperimentali su collegamenti trave-colonna bullonati
Attività del primo anno
Estrazione del sub-asseblaggio dal telaio di riferimento
UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)
Sono state condotte 4 prove sperimentaliAttività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 4 (UNISA)di ricerca 4 (UNISA)
Messa a punto di criteri di progettazione dei nodi basata sulle prestazioni ultime attese
Modellazione per componenti dei nodi per la previsione della capacità di rotazione plastica
Proposta di regole di progettazione per il controllo delle modalità di collasso e della previsione del comportamento ultimo di strutture con nodi semi-rigidi
Attività pianificate per i prossimi 2 anni
UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)
Titolo: Titolo: Collegamenti in strutture composte acciaioCollegamenti in strutture composte acciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Caudio AmadioCaudio Amadio
Problematiche da investigareProblematiche da investigare::Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte acciaioacciaio--calcestruzzo.calcestruzzo.Valutazione del reale fattore di struttura di un edificio a Valutazione del reale fattore di struttura di un edificio a telai compostitelai composti
ObiettiviObiettivi::Definizione di modelli semplificati per lo studio del nodo Definizione di modelli semplificati per lo studio del nodo
e del telaio compostoe del telaio compostoFattori di struttura per telai compostiFattori di struttura per telai compostiMetodi semplificati valutazione punti di performance Metodi semplificati valutazione punti di performance
curva di capacitcurva di capacitàà
UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)
Criteri di progetto dei nodi e delle strutture composte acciaio-calcestruzzo.
Problematica da investigare
UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)
È stata definito un modello meccanico per giunti a completo, parziale ripristino e per nodi cerniera.
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)
È stata sviluppato un modello per la soletta
Attività del primo anno
Confined
Non confined
UnitUnitàà di ricerca 6 (UNITS)di ricerca 6 (UNITS)
È stata sviluppato semplificato per i nodi
Attività del primo anno
Giunto esternoGiunto esterno Giunto internoGiunto interno
Compiti delle UnitCompiti delle Unitàà di ricercadi ricerca
I sistemi strutturaliI sistemi strutturali
UnitUnitàà di ricerca 1 (UNINAdi ricerca 1 (UNINA--ING)ING)
Titolo: Titolo: Strutture con controventiStrutture con controventiResp. scientifico: Resp. scientifico: F.M. Mazzolani / B. FaggianoF.M. Mazzolani / B. Faggiano
Problematiche da investigareProblematiche da investigare::CapacitCapacitàà sismica di controventi classici concentrici sismica di controventi classici concentrici ed eccentricied eccentriciCapacitCapacitàà sismica di controventi innovativi sismica di controventi innovativi
ObiettiviObiettivi::Sviluppo di proposte di correzioni per i punti Sviluppo di proposte di correzioni per i punti
critici individuati della NTC 2008 e revisione dei critici individuati della NTC 2008 e revisione dei criteri di progettazione per strutture a controventi criteri di progettazione per strutture a controventi concentrici. concentrici.
UnitUnitàà di ricerca 1 (UNINAdi ricerca 1 (UNINA--ING)ING)
Problematica da investigare
Capacità sismica di strutture controventate
UnitUnitàà di ricerca 1 (UNINAdi ricerca 1 (UNINA--ING)ING)
Attività del primo anno1.Revisione della stato dell’arte2.Selezione dei casi studio3.Progetto di strutture di riferimento in accordo alla NTC2008
35500
3500
60004000
3500
3500
3500
3500
3500
3500
3500
3500
24000
6000
6000
6000
31000
6000
70006000500060007000
beams columns bracesfloor S355 S355 S2351 2HEM500 HEB360 HEB2002 2HEM500 HEB360 HEB2003 2HEM500 HEB340 HEB2004 2HEB600 HEB340 HEB1805 2HEB600 HEB280 HEB1806 2HEB600 HEB280 HEB1807 2HEB600 HEB200 HEB1608 2HEB500 HEB200 HEA1609 2HEB500 HEB160 HEA14010 2HEB500 HEB160 HEA120
UnitUnitàà di ricerca 1 (UNINAdi ricerca 1 (UNINA--ING)ING)
Attività del secondo anno:Analisi nonlineari statiche e dinamiche dei casi studio progettati
Attività del terzo anno:Elaborazione dei risultati e messa a punto di un aggiornamento della
norma
Attività pianificate per i prossimi 2 anni
Titolo: Titolo: Sistemi costruttivi e membrature in acciaio cold formedSistemi costruttivi e membrature in acciaio cold formed
UnitUnitàà di ricerca 3 (UNINAdi ricerca 3 (UNINA--ARCH)ARCH)
Resp. scientifico: Resp. scientifico: Raffaele LandolfoRaffaele LandolfoProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:Progettazione sismica per di sistemi costruttivi Progettazione sismica per di sistemi costruttivi realizzati con profili in acciaio coldrealizzati con profili in acciaio cold--formedformed
Obiettivi:Obiettivi:Indagini numericoIndagini numerico--sperimentali della risposta sperimentali della risposta
sismica di elementi di base (profili, connessioni, sismica di elementi di base (profili, connessioni, elementi bidimensionali)elementi bidimensionali)
Messa a punto di strumenti progettuali: Messa a punto di strumenti progettuali: i)i) abachi progettuali basati su analisi lineare (statica o abachi progettuali basati su analisi lineare (statica o dinamica), dinamica), ii)ii) definizione dei fattori di struttura; definizione dei fattori di struttura; iii)iii) nomogrammi avanzati basati sulle proprietnomogrammi avanzati basati sulle proprietàà postpost--elastiche (analisi non lineare statica e analisi non elastiche (analisi non lineare statica e analisi non lineare dinamica).lineare dinamica).
UnitUnitàà di ricerca 3 (UNINAdi ricerca 3 (UNINA--ARCH)ARCH)
Analisi del comportamento sismico di pareti in profili formati aAnalisi del comportamento sismico di pareti in profili formati a freddo freddo progettate in accordo ad un approccio progettate in accordo ad un approccio ““All SteelAll Steel”” e e ““Sheathing Braced Sheathing Braced DesignDesign””
Problematica da investigare
X bracing
UnitUnitàà di ricerca 3 (UNINAdi ricerca 3 (UNINA--ARCH)ARCH)
Analisi della risposta locale di pannelli, connessioni e collegamentiAttività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 3 (UNINAdi ricerca 3 (UNINA--ARCH)ARCH)
02468
101214161820
0 10 20 30 40 50d (mm)
V (KN/m) OSB// + GWB (a=20mm)Experimental
Attività pianificate per i prossimi 2 anni
F=Saw/gR
k
Ts
Pianificazione e sviluppo di una campagna sperimentale per la valutazione sismica di pareti in profili formati a freddo con controventi ad X.Messa a punto di una metodologia per la predizione della curva di risposta di pareti in cold formed con pannelli strutturali, basata sulla conoscenza della risposta locale delle connessioniTutti i risultati sono tesi all’aggiornamento delle NTC.
UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)
Titolo: Titolo: Fattori di struttura per edifici a telaio in acciaioFattori di struttura per edifici a telaio in acciaioResp. scientifico: Resp. scientifico: Alberto MandaraAlberto MandaraProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:Analisi e criteri di progetto antisimici di strutture di Analisi e criteri di progetto antisimici di strutture di acciaioacciaio
Obiettivi:Obiettivi:Formulazione di una procedura basata sullFormulazione di una procedura basata sull’’analisi di analisi di
spinta per la valutazione della risposta inelastica delle spinta per la valutazione della risposta inelastica delle strutture in acciaio.strutture in acciaio.
Messa a punto di una metodologia per la Messa a punto di una metodologia per la progettazione su base prestazionale delle strutture in progettazione su base prestazionale delle strutture in acciaioacciaio
Definizione dei fattori di struttura per le strutture in Definizione dei fattori di struttura per le strutture in acciaio.acciaio.
UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)
Ricerca dei fattori di struttura per edifici a telaio in acciaio
Problematica da investigare
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00
PG
A(g
)
ROOF DISPLACEMENT/HEIGHT (%)
INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS (IDA)ATC 40-FMDATC 40-UDFEMA 356FEMA 440-CMCSM-N2 (FMD)CSM-N2 (UD)FEMA 440-CSM (FMD)FEMA 440-CSM (UD)
LSs
IO
CPLSns0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00
PG
A(g
)
ROOF DISPLACEMENT/HEIGHT (%)
INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS (IDA)ATC 40-FMDATC 40-UDFEMA 356FEMA 440-CMCSM-N2 (FMD)CSM-N2 (UD)FEMA 440-CSM (FMD)FEMA 440-CSM (UD)
LSs
IO
CPLSns
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00FL
OO
R
LATERAL DISPLACEMENT (m)
ATC40FEMA 273FEMA 440-CSMFEMA 440 CMCSM-N2IDAACSM
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00FL
OO
R
LATERAL DISPLACEMENT (m)
ATC40FEMA 273FEMA 440-CSMFEMA 440 CMCSM-N2IDAACSM
UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)
Formulazione di una procedura basata sull’analisi di spinta per la valutazione della risposta inelastica delle strutture in acciaio(Adaptive Capacity Spectrum Method - ACSM).Aspetti critici dell’applicazione dell’analisi di pushover alle strutture in acciaio, analisi multimodale, analisi adattiva in spostamento, variante adattiva del metodo dello spettro di capacità e degli spettri inelastici, valutazione dell’accuratezza delle procedure statiche non lineari (nsps), analisi parametrica.
Definizione dei fattori di struttura per le strutture in acciaioApproccio statico, approccio dinamico, approccio misto, analisi parametrica
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)
Ductility reduction factor
1
1
ye ew
d y d
VV V VR R R RV V V V μ Ω= = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅
RμOverstrength reduction factorRΩAllowable stress reduction factorwR
STATIC APPROACH
* *1
1
u
d
VR q CV
αα
= ⋅ = ⋅
RESPONSE FACTOR
u
d
PG AqPG A
=
Vd = base shear force asspecified in the earthquakeloading code.
PGAu = Peak ground acceleration at collapsePGAd = Peak ground accelerationcorresponding to first design yielding.
FATHI (2006)
DYNAMIC APPROACH
MIXED APPROACH
BEHAVIOUR FACTOR
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 7 (UNINA2)di ricerca 7 (UNINA2)
Attività del primo anno
BEHAVIOUR FACTOR5P3C
7P3C
3P3C
7P7C
9P3C 9P5C
0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,00
10,0011,0012,0013,0014,0015,0016,0017,00
3P3C 5P3C 7P3C 9P3C 7P5C 9P5C
dinamico
statico
misto
qd=6,5 dynamicstatic
mixed
UnitUnitàà di ricerca 8 (UNICH)di ricerca 8 (UNICH)
Titolo: Titolo: Strutture con pannelli a taglioStrutture con pannelli a taglioResp. scientifico: Resp. scientifico: Gianfranco De MatteisGianfranco De Matteis
Problematiche da investigare:Problematiche da investigare:Analisi, valutazione della capacitAnalisi, valutazione della capacitàà e criteri di progetto e criteri di progetto di telai in acciaio sismicamente protetti attraverso ldi telai in acciaio sismicamente protetti attraverso l’’uso uso di pannelli metallicidi pannelli metallici
Obiettivi:Obiettivi:Risultati di analisi non lineari sul comportamento Risultati di analisi non lineari sul comportamento strutturale di telai in acciaio dotati di pannelli metallicistrutturale di telai in acciaio dotati di pannelli metalliciProposta dei fattori di struttura per telai in acciaio Proposta dei fattori di struttura per telai in acciaio protetti mediante pannelli metalliciprotetti mediante pannelli metalliciDefinizione di regole progettuali per telai di acciaio Definizione di regole progettuali per telai di acciaio sismo resistenti protetti mediante pannelli metallicisismo resistenti protetti mediante pannelli metallici
UnitUnitàà di ricerca 8 (UNICH)di ricerca 8 (UNICH)
Analisi del comportamento di telai in acciaio protetti da lastre metalliche (acciaio e alluminio) rese dissipative attraverso diverse strategie
Problematica da investigare
UnitUnitàà di ricerca 8 (UNICH)di ricerca 8 (UNICH)
1. Esecuzione di prove sperimentali su lastre metalliche (acciaio e alluminio) rese dissipative attraverso diverse strategie
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 8 (UNICH)di ricerca 8 (UNICH)
2. Analisi statiche e dinamiche nonlineari su telai di acciaio controventati con pannelli metallici
Attività del primo anno
Telai analizzati2 piani 1 campata 4 piani 1 campata 2 campate6 piani 1 campata 2 campate
Input sismicoEl CentroHachinoNewalPetrovacShandonTaft
UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)
Titolo: Titolo: Comportamento sismico degli impalcati da ponte in sezione composComportamento sismico degli impalcati da ponte in sezione composta ta acciaioacciaio--calcestruzzocalcestruzzoResp. scientifico: Resp. scientifico: Luigino DeziLuigino DeziProblematiche da investigare:Problematiche da investigare:progettazione sismica dei ponti con impalcato continuo progettazione sismica dei ponti con impalcato continuo composto acciaiocomposto acciaio--calcestruzzo calcestruzzo Comportamento trasversale dellComportamento trasversale dell’’impalcato nella impalcato nella valutazione della risposta sismica dvalutazione della risposta sismica d’’assiemeassieme
Obiettivi:Obiettivi:Definizione di metodi semplificati per lDefinizione di metodi semplificati per l’’analisi lineare analisi lineare della risposta sismica di ponti con impalcati continui della risposta sismica di ponti con impalcati continui composticomposti
UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)
Problematica da investigareAnalisi e progettazione sismica dei ponti con impalcato continuocomposto acciaio-calcestruzzo
kc ,i
cc ,i
kc,i
cc,i
kc,i
cc,i
md,EI
d
UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)
Attività del primo anno
1. Selezione e progetto di tipologie ricorrenti di impalcato
UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)
(D=1.8 m, rl=1%, rw=0.5%)
COMPOSITE DECK (B=12m)R.C. PIERSGk= 138 kN/m
H(m) 5.4 7.2 9 10.8 12.6 14.4 16.2H/D 3 4 5 6 7 8 9
50.00 40.0040.00
• Analisi parametrica
• Influenza del rapporto geometria pile-impalcatosulla risposta sismica(Incremental Dynamic Analysis, IDA)– Reazioni trasversali pile e spalle e momenti trasversali impalcato e pile– Modalità di rottura (pile o impalcato)– Fattore di struttura (Rapporto tra i risultati dell’analisi lineare e non lineare)
C35/45S355
B450C
C30/37B450C
Concrete:
MATERIALS
DECK
Concrete:Steel (reinforcement):
Steel (girders):Steel (reinforcement):
PIERS
H
2. Analisi mediante spettro di risposta ridotto (approccio alle forze)
Attività del primo anno
UnitUnitàà di ricerca 9 (POLIMA)di ricerca 9 (POLIMA)
- All’aumentare delle campate il vincolo offerto dalle pile diventa praticamente ininfluente sulla deformata trasversale, che può essere descritta con una sinusoide:
00.020.040.060.080.1
0.12
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]
d [m
]
0.01 0.11 24 68 10
2α ↑
0.01 0.11 24 68 10
2α ↑
0.020.040.060.080.10.12
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]
d [m
]
0.01 0.11 24 68 10
0.100 0
0.020.040.060.080.10.12
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1y [ ]
d [m
]
2α ↑3
124
pN
Pii
d
k L
EIα
π=
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠=∑
kc,ikc,ikc,i kc,ikc,i kc,i
Modello lineare equivalente per il progetto dei ponti con pile dissipative kc,i cc,i kc,i cc,ikc,i cc,i
md,EId
Attività del primo anno
3. Progettazione mediante approccio agli spostamentiDefinizione di un modello semplificato (1-dof) per il progetto della capacità
AttivitAttivitàà delle URdelle UR nel primo annonel primo anno
NellNell’’ambito del primo anno, tutte le UR ambito del primo anno, tutte le UR hanno rispettato il cronoprogramma delle hanno rispettato il cronoprogramma delle
attivitattivitàà
Tutte le Tutte le URUR hanno interagito tra loro durante il primo annohanno interagito tra loro durante il primo anno
Alcune Alcune URUR aventi tematiche affini hanno lavorato in sinergia:aventi tematiche affini hanno lavorato in sinergia:
Interazioni tra le URInterazioni tra le UR
1.1. UNINAUNINA--ING + UNINAING + UNINA--ARCH+ UNISA ARCH+ UNISA = per la revisione = per la revisione delldell’’EC8EC8 e della e della NTC2008NTC2008. .
2.2. UNISANNIO + UNITS UNISANNIO + UNITS = Mettere a punto modelli per = Mettere a punto modelli per sviluppare sviluppare analisi non lineari a plasticitanalisi non lineari a plasticitàà concentrata concentrata e e valutare i valutare i fattori di strutturafattori di struttura tenendo conto delltenendo conto dell’’effetto effetto composto.composto.
Future interazioni: Future interazioni: Linea 1.2 (Sviluppo di approcci agli spostamenti per la valutaziLinea 1.2 (Sviluppo di approcci agli spostamenti per la valutazione della one della vulnerabilitvulnerabilitàà) dell) dell’’AT1 AT1 Task 1.2.5 (Strutture in acciaio e miste acciaioTask 1.2.5 (Strutture in acciaio e miste acciaio--calcestruzzo) appartenente calcestruzzo) appartenente alla.alla.
Prodotti della ricercaProdotti della ricerca
I prodotti della ricerca previsti dal progetto:I prodotti della ricerca previsti dal progetto:
Prodotti della ricercaProdotti della ricerca
9
13
91
conferenza nazionaleconferenza internazionalerivista
capitoli di libro
9
13
91
conferenza nazionaleconferenza internazionalerivista
capitoli di libro
Produzione scientifica del primo anno:Produzione scientifica del primo anno:Nel 1° anno di ricerca sono state prodotte 32 pubblicazioni, con una media di 3.2 paper x UR
TC13: Technical Committee 13 TC13: Technical Committee 13 ““Seismic DesignSeismic Design”” of the of the European Convention for Constructional Steelwork (ECCS)European Convention for Constructional Steelwork (ECCS)
Ricaduta InternazionaleRicaduta Internazionale
• Material overstrength• Selection of steel toughness • Local ductility• Connections in dissipative zones• Behaviour factors • Capacity-design rules• Design of moment resisting frames • Design of concentrically braced frames • New links in eccentrically braced frames • Dual structures – MRFs with CBFs/EBFs • Drift limitations and second-order effects• New structural types • Low-dissipative structures • Displacement Based Design
Chairman: Raffaele Landolfo