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:

M_Ed/M_{pl, 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 (V_Ed,G + V_Ed,M) è inferiore alla metà del resistente si può ammettere l’interazione non si verifichi.  V_Ed,G  è la domanda a taglio dovuta alle azioni non-sismiche, mentre V_Ed,M è la domanda a taglio dovuta all’applicazione di momenti plastici equiversi M_pl,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.

N_Ed/N_pl,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 γ_ov e del coefficiente Ω.

N_Ed = N_Ed,G + 1.1 ∙ γ_ov ∙ Ω ∙ N_{Ed, E}

V_Ed = V_Ed,G + 1.1 ∙ γ_ov ∙ Ω ∙ V_{Ed, E}

M_Ed = M_Ed,G + 1.1 ∙ γ_ov ∙ Ω ∙ M_{Ed, 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 Ω_i = (M_pl,Rd,i – M_Ed,G,i) / M_Ed,E,i valutati per tutte le travi in cui si attende la formazione di zone dissipative, essendo M_Ed,E,i la domanda a flessione dovuta alle azioni sismiche di progetto, M_Ed,G,i la domanda a flessione dovuta alle azioni non sismiche incluse nella combinazione delle azioni per la condizione sismica di progetto e M_pl,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.

Acquista IperSpace BIM,il software di calcolo strutturale BIM oriented aggiornato alle NTC 2018 e alla Circolare esplicativa. Per info contattaci allo 0824.874.392 oppure scrivici a comunicazione@soft.lab.it