Influenza del rapporto di incrudimento

L’influenza del rapporto di incrudimento `e stata analizzata al fine di considerare il verificarsi di eventuali meccanismi di collasso che coinvolgono gli elementi non dissipativi anzich´e quelli dissipativi. In Fig. 5.20, Fig. 5.21, Fig. 5.22 e Fig. 5.23 viene mostrato il confronto dello sfruttamento dei link, in termini di deformazione plastica, con le colonne ed i diagonali.

(a) (b) (c)

Figura 5.20: Rapporto domanda su capacit`a di colonne, diagonali e link al variare della PGA nel caso AP1 uffici per rapporto di incrudimento pari a: 1,5 (a), 1,7 (b) e 1,9 (c)

(a) (b) (c)

Figura 5.21: Rapporto domanda su capacit`a di colonne, diagonali e link al variare della PGA nel caso AP2 uffici per rapporto di incrudimento pari a: 1,5 (a), 1,7 (b) e 1,9 (c)

(a) (b) (c)

Figura 5.22: Rapporto domanda su capacit`a di colonne, diagonali e link al variare della PGA nel caso AP1 commerciale per rapporto di incrudimento pari a: 1,5 (a), 1,7 (b) e 1,9 (c)

Nella valutazione del rapporto di domanda su capacit`a di colonne e diagonali `e stato considerato il coefficiente di sovra-resistenza del materiale (γRd=1,25) per tenere di conto dell’incertezza relativa

alle propriet`a meccaniche dell’acciaio.

In generale, si pu`o notare che all’aumentare del rapporto di incrudimento aumenta la P GA per cui la struttura raggiunge un determinato livello prestazionale. Preso, a titolo di esempio, il telaio AP2 uffici, si vede che in Fig. 5.24 la P GA per cui si raggiungono gli 80 mrad di rotazione angolare `

e crescente con i rapporti di incrudimento.

Per quanto riguarda l’AP1, in entrambi i casi studio, si evidenzia che, per rapporti di incrudimento pari ad 1,9, il meccanismo di collasso `e governato dall’instabilit`a del diagonale compresso (vedi Fig. 5.25 e Fig. 5.26).

(a) (b) (c)

Figura 5.23: Rapporto domanda su capacit`a di colonne, diagonali e link al variare della PGA nel caso AP2 commerciale per rapporto di incrudimento pari a: 1,5 (a), 1,7 (b) e 1,9 (c)

Figura 5.24: Andamento della rotazione angolare del link per il telaio AP2 uffici in funzione della PGA

Ci`o significa che, nel caso in cui il reale rapporto di incrudimento dei link superi il valore di 1,5 fornito dalla Norma, le regole di progettazione in capacit`a non garantiscono la formazione di un meccanismo plastico globale di tipo duttile.

Figura 5.25: Rapporto domanda su capacit`a dei diagonali del telaio uso uffici progettato secondo AP1 in funzione della PGA al variare del tipo di modellazione

Figura 5.26: Rapporto domanda su capacit`a dei diagonali del telaio uso commerciale progettato secondo AP1 in funzione della PGA al variare del tipo di modellazione

Per quanto riguarda l’AP2 si nota che i link sviluppano deformazioni plastiche prima che colonne e diagonali raggiungano la soglia massima in termini di domanda su capacit`a; ad ogni modo il meccanismo di collasso `e sempre associato agli elementi non dissipativi.

Le colonne raggiungono sempre la suddetta soglia prima che il link raggiunga la rotazione angolare massima, mentre per i diagonali il rapporto domanda su capacit`a supera l’unit`a soltanto nel caso in cui il rapporto di incrudimento risulti maggiore di 1,5. In ogni caso gli elementi non dissipativi non eccedono mai la soglia per una P GA minore di quella di progetto, mentre i link sviluppano comple- tamente la deformazione plastica per valori di P GA molto maggiori di quelle di progetto. Quindi, in questo caso, l’applicazione delle regole di progettazione in capacit`a garantisce indubbiamente che alla P GA di progetto non si generi un meccanismo di tipo fragile, ma pu`o portare ad una soluzione non conveniente in termini economici. Ci`o `e confermato fortemente nel caso studio ad uso commerciale, nel quale, diagonali e colonne risultano essere sollecitati al 56% e 66% rispettivamente (vedi Fig. 5.27

e Fig. 5.28); in pratica essi mostrano una riduzione del 42% e 30% circa delle sollecitazioni calcolate mediante analisi lineare dinamica.

Figura 5.27: Rapporto domanda su capacit`a dei diagonali del telaio uso commerciale progettato secondo AP2 in funzione della PGA al variare del tipo di modellazione

Figura 5.28: Rapporto domanda su capacit`a delle colonne del telaio uso commerciale progettato secondo AP2 in funzione della PGA al variare del tipo di modellazione

Capitolo 6

Conclusioni e sviluppi futuri

Sono state eseguite delle analisi sperimentali su due telai EBF in vera grandezza ad un piano ed una campata al fine di studiarne il comportamento in campo ciclico non lineare. Sulla base dei risultati ottenuti `e stato sviluppato un modello numerico per i link a cui `e stata attribuita una legge costitutiva non lineare in cui sono presi in considerazione l’incrudimento cinematico ed isotropo. Questo tipo di modellazione permette di variare il rapporto di incrudimento dei link, modificando il plateau in cui l’incrudimento isotropo e cinematico giungono a saturazione.

Sono stati poi progettati, mediante analisi lineari, due differenti casi studio (struttura ad uso uffici e struttura ad uso commerciale) in cui `e stato variato l’approccio progettuale (AP); un caso in cui si massimizza la dissipazione di energia sismica (AP1) ed un altro caso un cui si intende, invece, ridurre il danno (AP2).

Considerando le non linearit`a associate agli elementi dissipativi e non dissipativi, includendo le imperfezioni globali e locali al fine di poter riprodurre eventuali fenomeni di instabilit`a associati alla combinazione di sforzo assiale e flessionale, le strutture sono state analizzate mediante analisi non lineari statiche (push-over) e dinamiche (IDA).

In particolare, nellesecuzione delle IDA, `e stato variariato il rapporto di incrudimento dei link al fine di valutare l’efficacia delle regole di progettazione in capacit`a.

Utililizzando un approccio del tipo AP1, le regole di progettazione in capacit`a non sono in grado di garantire la formazione di un meccanismo globale duttile per rapporti di incrudimento pari ad 1,9; in questo caso il meccanismo di collasso `e associato all’instabilit`a del diagonale compresso.

Nel caso dell’approccio tipo AP2 il meccanismo di collasso `e sempre associato agli elementi non dissipativi; i link mostrano deformazioni plastiche prima che colonne e diagonali raggiungano la soglia massima del rapporto domanda su capacit`a, ma sono sfruttati ben sotto il limite (i.e. sfruttamento del 10% della capacit`a rotazionale). Questo tipo di approccio progettuale non risulta pertanto essere una buona soluzione dal punto di vista economico.

In conclsione, i risultati ottenuti suggeriscono l’idea della possibilit`a di poter effettuare una proget- tazione in cui la sovra-resistenza Ω dei link `e calibrata a seconda dell’approccio progettuale adottato, ovvero in funzione del fattore di struttura q quale elemento rappresentativo della capacit`a dissipativa globale della struttura.

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