Progetto sismo-resistente delle strutture in acciaio intelaiate

Le strutture in acciaio intelaiate sismo-resistenti possono essere progettate facendo riferimento e due diversi comportamenti strutturali:

  • comportamento dissipativo;
  • comportamento non dissipativo.

Nel primo caso la dissipazione di energia è affidata a determinati elementi strutturali (o zone dissipative) che sono progettati per resistere agli effetti del sisma assicurando grandi deformazioni in campo plastico. Si deve assicurare che i danni indotti dal terremoto si diffondano su quanti più elementi possibili in modo da mirare a un meccanismo di collasso globale; questo si traduce nell’applicazione della gerarchia delle resistenze, favorendo la rottura duttile e sovra-dimensionando rispetto a quella di tipo fragile. Nel caso delle costruzioni in acciaio, le diverse tipologie strutturali si distinguono in funzione del loro comportamento nei confronti delle azioni orizzontali in:

  • strutture inteialate;
  • strutture controventate.

Come riportato dalle NTC 2018 (paragrafo 7.5.2.1) le strutture inteialate “sono composte da telai che resistono alle forze orizzontali con un comportamento prevalentemente flessionale. In queste strutture le zone dissipative sono principalmente collocate alle estremità delle travi, in prossimità dei collegamenti trave-colonna, dove si possono formare le cerniere plastiche e l’energia è dissipata per mezzo della flessione ciclica plastica“.

In questa tipologia di strutture il sistema sismo-resistente è costituito dalle travi e dalle colonne; le cerniere plastiche devono formarsi agli estremi delle aste e in corrispondenza della base dei pilastri, in corrispondenza dell’attacco in fondazione. La dissipazione di energia è affidata alla flessione e pertanto, attraverso la gerarchia delle resistenze, si sovradimensiona a taglio.

Le strutture in acciaio intelaiate: criteri di progetto delle travi

In fase di calcolo, per quanto riguarda le travi, i momenti sollecitanti sono quelli derivanti dall’analisi globale della struttura; mentre per il taglio si considera la formazione delle cerniere plastiche agli estremi delle travi e, quindi, il raggiungimento del momento plastico. Come si può notare, la procedura è analoga a quella che si utilizza per la progettazione delle strutture in cemento armato. Come prescritto dalla norma, nelle zone dissipative deve essere rispettata la seguente condizione:

MEd/Mpl, Rd  ≤ 1

dove con il pedice Ed si indicano i valori della domanda e con il pedice Rd i valori della capacità. Per quanto riguarda le verifiche a taglio, è fondamentale che questo interagisca con la flessione, in modo da evitare che si verifichi una riduzione della capacità flessionale. Fin quando il rapporto tra taglio sollecitante (VEd,G + VEd,M) è inferiore alla metà del resistente si può ammettere l’interazione non si verifichi.  VEd,G  è la domanda a taglio dovuta alle azioni non-sismiche, mentre VEd,M è la domanda a taglio dovuta all’applicazione di momenti plastici equiversi Mpl,Rd nelle sezioni in cui è attesa la formazione delle zone dissipative. Analogamente si deve verificare che non ci sia interazione tra sforzo normale e momento, al fine di sfruttare al massimo la capacità flessionale delle travi.

NEd/Npl,Rd  ≤ 0.15

Le strutture in acciaio intelaiate: criteri di progetto delle colonne

Per quanto riguarda le colonne, al fine di favorire la formazione di un meccanismo di tipo globale, le sollecitazioni di calcolo sono quelle che derivano dall’applicazione della gerarchia delle resistenze attraverso il coefficiente di sovraresistenza del materiale γov e del coefficiente Ω.

NEd = NEd,G + 1.1 ∙ γov ∙ Ω ∙ NEd, E

VEd = VEd,G + 1.1 ∙ γov ∙ Ω ∙ VEd, E

MEd = MEd,G + 1.1 ∙ γov ∙ Ω ∙ MEd, E

Il pedice Ed,G fa riferimento alle azioni valute in condizioni non sismiche, mentre il pedice Ed,E si riferisce alle azioni valutate in combinazione sismica. Il coefficiente Ω “è il minimo valore tra gli Ωi = (Mpl,Rd,i – MEd,G,i) / MEd,E,i valutati per tutte le travi in cui si attende la formazione di zone dissipative, essendo MEd,E,i la domanda a flessione dovuta alle azioni sismiche di progetto, MEd,G,i la domanda a flessione dovuta alle azioni non sismiche incluse nella combinazione delle azioni per la condizione sismica di progetto e Mpl,Rd,i il valore dalla capacità a flessione dalla -iesima trave”. Anche per le colonne si deve evitare l’interazione tra flessione e taglio, in modo analogo a quanto stabilito per le travi. Inoltre, al fine di assicurare che si sviluppi un meccanismo globale dissipativo,  si deve verificare che la somma delle resistenze delle colonne sia maggiore di quella delle travi che confluiscono nel nodo.

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Soft.Lab al SAIE Bari dal 24 al 26 ottobre 2019: le novità e gli eventi

Dal 24 al 26 ottobre 2019, presso la Fiera del Levante di Bari, si terrà il SAIE la nuova fiera dell’edilizia professionale del centro sud. Lo storico evento di Bologna trasloca nel capoluogo pugliese per un appuntamento dedicato alla sostenibilità, recupero, riqualificazione edilizia, consolidamento, sicurezza sismica, digitalizzazione e impiantistica. Lo stand aziendale è il J13 dove il nostro team sarà lieto di accogliere tutti gli utenti per dimostrazioni software ed offerte dedicate. Saranno presenti durante tutta la durata della fiera il CEO & Founder dell’azienda, l’ing. Dario Nicola Pica e il General Manager, l’ing. Giuseppe Pica insieme ad altri tecnici e figure aziendali.

Arena AIST: convegni e seminari con rilascio di CFP

La nostra partecipazione al SAIE Bari sarà caratterizzata da una stretta collaborazione con AIST (Associazione Italiana Software Tecnico) nell’ambito della quale presenteremo numerose iniziative e attività gratuite come convegni e seminari con rilascio di CFP.

In particolare segnaliamo venerdì 25 ottobre 2019, presso l’Arena AIST (stand J15) il convegno “Il BIM per la pubblica amministrazione: il ruolo del progettista” dalle ore 10:30 alle 13:30.

Strutture in muratura con il prof. ing. Enzo Martinelli

Venerdì 25 ottobre 2019 alle ore 14:00 presso l’Arena AIST (stand J15) si terrà un intervento dal titolo “Analisi strutturale e tecniche di intervento su edifici in muratura in zona sismica“. Il relatore dell’intervento è il prof. ing. Enzo Martinelli, docente di Tecnica delle Costruzioni presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Salerno, membro Tesis srl e del comitato scientifico Soft.Lab.

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Nuove tecniche di progettazione e adeguamento delle strutture

Siamo sponsor di un seminario organizzato da calcolostrutturale.com che si terrà sabato 26 ottobre 2019 alle ore 11:00 presso la Sala UNO dal titolo “Nuove tecniche di progettazione e adeguamento delle strutture”. I relatori dell’evento saranno l’ing. Vincenzo Nunziata coordinatore scientifico “Lo Strutturista” e autore di libri sulle strutture in c.a e acciaio, la prof.ssa ing. Maria Antonietta Aiello docente di Tecnica della Costruzioni presso l’Università del Salento e il prof. ing. Giuseppe Marano docente di Tecnica della Costruzioni presso il Politecnico di Torino. L’evento rilascia 3 CFP per ingegneri.

Corsi di formazione, sconti e offerte su tutti i software

Durante tutta la durata della fiera, presso il nostro stand sarà possibile assistere a dimostrazioni software e acquistare i nostri programmi con uno sconto del 30%.

Richiedi il biglietto omaggio

Per partecipare al SAIE Bari dal 24 al 26 ottobre 2019, richiedi gratuitamente il biglietto. Compila il form sottostante e ricevilo via email.

Attenzione: per decisioni del SAIE Bari è possibile richiedere 1 biglietto per nominativo e email.

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La verifica di strutture a pareti debolmente armate (PEDA)

Tra le diverse tipologie di strutture sismo-resistenti realizzabili in cemento armato, le NTC 2018 individuano anche gli edifici con pareti estese debolmente armate (PEDA). Per questa tipologia, la norma prevede che le pareti si estendano per buona parte del perimetro della pianta strutturale e siano dotate di idonei provvedimenti al fine di garantire la continuità strutturale, così da produrre un efficace comportamento scatolare (par. 7.4.3.1 NTC 2018).

In fase di modellazione le PEDA devono essere trattate come delle nomali pareti in c.a.; la progettazione può essere di tipo non dissipativo con un fattore di comportamento <1,5, oppure di tipo dissipativo esclusivamente in classe B. Tra le prescrizioni normative, al fine di limitare le tensioni di compressione nel calcestruzzo per prevenire l’instabilità fuori piano, occorre che lo sforzo normale sia inferiore al 40% della massima resistenza a compressione della sola sezione in cls (ν=NEd/NRd,cls ≤ 0,4). Inoltre, per garantire che la rottura a flessione sopraggiunga prima di quella di taglio, le sollecitazioni taglianti devono essere amplificate attraverso un fattore pari a q+1/2 (valida se la struttura è di tipo dissipativo).

PEDA

Le potenzialità del software

IperSpace BIM è una suite di calcolo strutturale agli elementi finiti BIM oriented che consente la modellazione, l’analisi ed il calcolo di strutture in c.a., acciaio, legno e muratura secondo le NTC 2018 e la Circolare applicativa. Tra le diverse tipologie di muri verticali che è possibile modellare, sono presenti anche le pareti PEDA ovvero pareti a bassa percentuale di armatura. Dopo aver modellato la struttura, nel verificare le pareti si può procedere in due modi diversi: assegnare un criterio di verifica PEDA o un criterio di verifica Muri. Nel primo caso il software effettua esclusivamente la verifica dell’elemento secondo le prescrizioni delle NTC, infatti l’utente deve definire, già in fase di modellazione, la maglia di armature presenti nei setti e nelle travi di accoppiamento. Nel secondo caso IperSpace BIM, dopo aver effettuato il calcolo delle sollecitazioni, procede anche all’individuazione e alla disposizione dei ferri. Ad ogni modo l’utente è libero di scegliere se effettuare o meno le verifiche fuori dal piano e modificare il valore della lunghezza libera di inflessione che il software ha già inserito al suo interno di default.

Caso studio e applicazione dei PEDA

A titolo di esempio si riporta una struttura realizzata con elementi PEDA e verificata con IperSpace BIM. Il fabbricato ha dimensioni in pianta pari a 20×11 m e si sviluppa su 3 piani per un’altezza complessiva di 9 m. Le pareti sono modellate come elemento piano verticale e la discretizzazione scelta è caratterizzata da un passo di calcolo (mesh) di 0,4 m per un totale di circa 5000 elementi triangolari e 3000 nodi. Internamente sono presenti 3 pilastri che si estendono per tutta l’altezza dell’edifico, il cui compito è esclusivamente quello di resistere ai carichi verticali; affinché quest’ultimi non vengano considerati nella ripartizione dell’azione sismica, essi sono modellati come incernierati sia in testa che al piede. La progettazione effettuata è di tipo non dissipativo con un fattore di comportamento pari a 1,5 e come tipologia di edificio struttura a pareti non accoppiate. Le maglie di ferri scelte sono Φ8 di dimensioni 15-10 e Φ14 di estremità. Dall’analisi risulta che tutte le verifiche agli stati limite ultimi sono soddisfatte.

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