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Strutture in muratura – Ribaltamento composto

Umbria 1997

Strutture in muratura – Collasso della parete nel piano

Umbria 1997

Strutture in muratura – Collasso della parete nel piano

Umbria 1997

Strutture in muratura – Collasso della parete nel piano

Umbria 1997

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

La struttura in elevazione deve essere semplice, simmetrica e

regolare in pianta ed in elevazione, per evitare l’insorgere di forze

torsionali significative

NO SÌ

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

SÌ SÌ

NO Simmetria

NO

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

La struttura in elevazione deve avere una distribuzione uniforme di massa,

rigidezza e duttilità. Evitare i piani soffici.

NO

Loma Prieta 1989 (California)

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

Loma Prieta 1989 (California)

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

Izmit 1999 (Turchia)

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

Izmit 1999 (Turchia)

Principi base per un’efficiente progettazione antisismica

NO

DUTTILITA’

GERARCHIA DELLE RESISTENZE

DUTTILITÀ

La duttilità è una proprietà fisica della materia che indica la capacità di

un corpo o di un materiale di deformarsi sotto carico prima di giungere a

rottura, ovvero la capacità di sopportare deformazioni plastiche. Un

corpo è tanto più duttile quanto maggiore è la deformazione raggiunta

prima della rottura.

I materiali che maggiormente godono di questa proprietà sono i metalli.

Proprietà opposta alla duttilità è la fragilità, ovvero l'incapacità di

deformarsi sotto carico e giungere ad improvvisa rottura (anche detta

rottura fragile).

Indicatori di duttilità sono l'allungamento percentuale percentuale.

La duttilità è influenzata dalla temperatura, in particolare diminuisce al

diminuire della temperatura. Per questa ragione, anche materiali duttili

(in particolare i metalli con reticolo cubico a corpo centrato) possono

diventare fragili se esposti al gelo o comunque a basse temperature.

Tale proprietà è legata anche all'età del materiale e ai cicli di carico. In

generale, essa tende a ridursi con l'invecchiamento del materiale e con

l'uso.

Duttilità di un elemento strutturale

La duttilità di un elemento strutturale è una proprietà

molto ricercata poiché, in considerazione delle perdite

economiche e dei costi sociali di un collasso strutturale, un

elemento capace di deformarsi notevolmente sotto carico

consente di intervenire con provvedimenti di ripristino o,

nel caso peggiore, di mettersi in salvo prima del crollo. La

duttilità di un elemento strutturale dipende dalla duttilità

locale e dalle dimensioni dell'elemento.

L’evidenza sperimentale mostra come i legami

costitutivi dei materiali siano non lineari

 s , y

c ,0 

 s , u

s , y

c , u

c ,0

Ne segue che anche il comportamento del sistema

strutturale è non lineare Sistema duttile

Sistema fragile

u F

0

F

0 F

0

F

y u

u u

u

y u

max

u duttilità disponibile

( D ) u

  u y

u duttilità richiesta

( R ) max

  u y

Verifica di duttilità

Per i sistemi a comportamento lineare la verifica di

sicurezza è fatta sulle forze

  

F F ; F forza resistente ; F forza sollecitante

R S R S

F

R

F

S u

Per i sistemi a comportamento non lineare la verifica di

sicurezza deve essere fatta sugli spostamenti perché non

esiste proporzionalità diretta fra forze e spostamenti

u u

u max

 

u spostamento ultimo ; u spostamento impresso

u max

F u u

max u

La verifica in termini di spostamento può essere ricondotta

ad una verifica in termini di duttilità

Duttilità del punto (materiale)

Per valutarla si fa riferimento al legame costitutivo del

materiale

 c ,0  s , y

  c ,0  

c , y s , u

s , y

c , u

 

cu su

 

 

;

 

 

c s

cy sy

La duttilità puntuale ha scarsa utilità pratica, ma consente

di classificare i materiali

L’acciaio è in generale un materiale molto duttile, mentre

il calcestruzzo e le murature sono materiali fragili.

Di contro i sistemi strutturali in c.a. possono manifestare

una buona duttilità disponibile se si seguono adeguati

criteri progettuali e realizzativi (calcestruzzo ben

confinato, sezioni a debole armatura, etc..)

 c cls confinato

cls non confinato  c

Le strutture in acciaio possono presentare una rottura

fragile per fenomeni di instabilità locale o globale o per

cattiva realizzazione delle unioni fra gli elementi

strutturali Duttilità globale

DISSIPAZIONE E CERNIERE PLASTICHE

La capacità che ha una struttura di resistere (anche se con danni

ingenti) ad un evento tellurico è strettamente legata alla

possibilità che essa ha di dissipare l’energia sismica.

Quest’ultima può avvenire solamente se la struttura entra in

campo post-elastico, con la formazione di meccanismi in grado

di dissipare, mediante elevate deformazioni plastiche

permanenti concentrate in zone critiche (cerniere plastiche),

l’energia dovuta al terremoto.

Da questo concetto fondamentale scaturisce il principio sul

quale si base la progettazione strutturale in zona sismica:

per resistere senza crollo a sismi caratterizzati da elevate

intensità (anche se fortemente fessurata), la struttura deve

tenere in conto le risorse di cui può disporre oltre il proprio

limite elastico

Al contrario se la struttura viene dimensionata per resistere al

sisma mantenendo la risposta in fase elastica, essa non dispone

di alcuna capacità dissipativa: tutta l’energia assorbita durante

il moto sismico del suolo viene accumulata sotto forma di

deformazione elastica, e quindi restituita integralmente in fase

di scarico, senza lasciare alcuna deformazione residua (assenza

di fessurazioni e fenomeni di degrado). Affinché la struttura

abbia un tale comportamento le sue sezioni, come detto,

devono essere dimensionate per rimanere in fase elastica, e

questo lo si ottiene al prezzo di elementi strutturali con elevate

rigidezze flesso-torsionali. E’ ovvio quindi immaginare che un

progetto basato sull’utilizzo delle sole risorse elastiche

comporterebbe strutture sovradimensionate e antieconomiche,

certamente non giustificabili per le costruzioni ordinarie.

Quello che si cerca allora di fare è realizzare strutture sismo-

resistenti in grado di possedere sufficienti capacità

deformazione plastica, al fine di poter dissipare l’energia

sismica tramite la duttilità (locale) delle loro sezioni.

DUTTILITÁ E CAPACITY DESIGN

La capacità dissipativa che ha una costruzione nel suo insieme, è

rappresentata dalla sua duttilità strutturale globale detta anche

,

fattore di duttilità. Definendo la risposta della struttura con la

curva-spostamento (curva di capacità dell’edificio), espressa in

termini di taglio alla base in funzione dello spostamento di un

punto di controllo, analiticamente esso è definito dal rapporto tra

lo spostamento ultimo u , oltre il quale si ha un degrado limite, e

u

lo spostamento u al limite elastico:

1 u u

 

fattore di duttilità u 1

Il concetto di duttilità globale di una struttura è il parametro che

definisce un utile indice della sua capacità di deformazione

anelastica, e quindi contribuisce a caratterizzare l’attitudine

globale a dissipare energia. Il criterio progettuale fondamentale

delle costruzioni in zona sismica è quindi quello di ottenere un

alto livello di duttilità strutturale. Ciò implica una corretta

progettazione strutturale finalizzata ad un preciso meccanismo di

plasticizzazione (Capacity Design)

La capacità che ha una struttura di resistere (anche se con

danni ingenti) ad un evento tellurico è strettamente legata

alla possibilità che essa ha di dissipare l’energia sismica.

Quest’ultima può avvenire solamente se la struttura entra in

campo post-elastico, con la formazione di meccanismi in

grado di dissipare, mediante elevate deformazioni plastiche

permanenti concentrate in zone critiche (cerniere plastiche),

l’energia dovuta al terremoto.

Da questo concetto fondamentale scaturisce il principio sul

quale si base la progettazione strutturale in zona sismica:

per resistere senza crollo a sismi caratterizzati da elevate

intensità (anche se fortemente fessurata), la struttura deve

tenere in conto le risorse di cui può disporre oltre il proprio

limite elastico

COMPORTAMENTO FRAGILE

m F

SISMA

COMPORTAMENTO DUTTILE

m F

SISMA

COMPORTAMENTO ISTERETICO

m F


PAGINE

66

PESO

7.95 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

In questo materiale didattico vengono trattati i seguenti argomenti. Oscillazioni indotte da sismi. Requisiti e criteri di progettazione delle strutture. Rottura superficiale di faglie. Liquefazione e/o cedimenti del suolo. Danni dovuti allo scuotimento del suolo. Strutture in cemento armato. Strutture in muratura. Principi base per un’efficiente progettazione antisismica. Duttilità. Comportamento fragile. Comportamento duttile. Comportamento isteretico.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in architettura
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnica delle costruzioni 1 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Mediterranea - Unirc o del prof Arena Giuseppe.

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