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Lezione

Progetto di Strutture

2

Fattore di struttura(componenti sismiche nel piano orizzontale)

Fattore di struttura

Il fattore di struttura definisce lo spettro di progetto a partire dallo spettro di risposta elastica (con leccezione del primo tratto ad andamento lineare, lo spettro di progetto ottenuto da quello di risposta elastica mediante divisione per il fattore di struttura

D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni 3

1 tratto - andamento lineare 1g odB o B

a S F T q TSq T F T

= +

2 tratto - costante g oda S F

Sq

=

3 tratto - decrescente (con 1/T ) g o Cda S F TS

q T =

4 tratto - decrescente (con 1/T 2 ) 2g o C Dda S F T TS

q T =

0.2 ag

Spettro di progetto

D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni 4

Fattore di struttura

Esso pu essere calcolato tramite la seguente espressione:

q = q0 KRdove:

qo il valore massimo del fattore di struttura che dipende

- dal materiale della struttura- dalla tipologia della struttura - dal livello di duttilit globale della struttura - dalla sovraresistenza della struttura- della regolarit in pianta della struttura

D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni 5

KR dipende dalla regolarit in altezza della struttura

1

2

3

4

5

6

Fattore di strutturaInfluenza del materiale e della tipologia della struttura

6

Il fattore di struttura sar diversificato in funzione delmateriale della struttura e della tipologia perch :

i materiali possiedono differenti capacit di sopportare deformazioni plastiche prima della rottura(basti pensare allacciaio ed al conglomerato cementizio armato)

1

Fattore di strutturaInfluenza del materiale

7

Calcestruzzo

1

s(%)

c

cf

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

(MPa)

0 8 16 244 12 201 2 3 c(%)

Acciaio da c.a.

Fattore di strutturaInfluenza della tipologia della struttura

8

Il fattore di struttura sar diversificato in funzione delmateriale della struttura e della tipologia strutturale perch :

le tipologie strutturali, per loro natura, hanno diverse possibilit di dissipare energia per isteresi prima di dar luogo a labilit(si pensi a strutture intelaiate e a strutture con pareti)

2

Fattore di strutturaInfluenza della tipologia della struttura

9

2

con paretiin c.a.

con telaia nodi rigidi

con controventimetallici

Fattore di strutturaInfluenza della duttilit globale della struttura

10

Il fattore di struttura sar diversificato in funzione della duttilit globale attesa. A tale scopo si operer :

sulle procedure di progetto della strutture. In tal modo di differenzier la probabilit di occorrenzadi meccanismi di collasso globale(si pensi allapplicazione del criterio di gerarchia delle resistenze)

su limitazioni dimensionali delle sezioni trasversali.In tal modo si differenziano i livelli di duttilit locale(si pensi alla quantit minima dellarmatura in compressione nelle sezioni in c.a., ai rapporti dimensionali tra le parti delle sezioni trasversali in acciaio)

Saranno individuate due classi di duttilit globale : ALTA e BASSA

3

SovraresistenzaDefinizione

Sovraresistenza della sezione(ovvero rapporto tra resistenza effettiva e valore di progetto della generica caratteristica di sollecitazione)

Sovraresistenza del piano(ovvero rapporto tra taglio resistente effettivo di piano e valore di progetto del taglio sollecitante)

Sovraresistenza della struttura(ovvero rapporto tra taglio resistente effettivo alla base e valore di progetto del taglio sollecitante alla base)

11

4

SovraresistenzaCause

Alcune cause di sovraresistenza sono:

Sezioni con caratteristiche resistenti superioria quelle minime richieste

perch scelte in un insieme limitato (vedi sezioni in acciaio) perch arrotondate nelle dimensioni

(vedi sezioni del cls e dellarmatura del c.a.) perch dotate di momenti resistenti indipendenti dal segno e dalla

posizione nellambito della stessa trave(vedi sezioni in acciaio)

perch rispettose dei limiti dimensionali minimi imposti dalla normativa(vedi sezioni del c.a., dellacciaio e dellarmatura di strutture in c.a.)

Molteplici combinazioni di carico

Molteplici obiettivi prestazionali12

Fattore di strutturaInfluenza della sovraresistenza della struttura

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u

u

1

Il fattore di struttura sar diversificato in funzione della sovraresistenza della struttura,misurata come rapporto u/1 tra il valore dellazione sismica per ilquale si verifica la formazione di un numero di cerniere plastiche tali da rendere la struttura labile e quello per il quale il primo elemento strutturale raggiunge la plasticizzazione.

Fattore di strutturaInfluenza della sovraresistenza della struttura

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Per le strutture regolari in pianta la normativa suggerisce anche dei valori cautelativi della sovraresistenza della struttura, in funzione della tipologia costruttiva, del materiale di costruzione e di alcune caratteristiche geometriche della struttura.

Questi valori della sovraresistenza possono essere considerati nel progetto allorch non si vuole determinare lo stesso fattore tramite il metodo precedentemente descritto (che richiede unanalisi statica non lineare).

1d

Fattore di strutturaInfluenza della sovraresistenza della struttura

15

Una struttura progettata per forze corrispondenti ad dsviluppa, in virt delle sovraresistenze,- una prima plasticizzazione in corr. di 1- una resistenza massima in corr. di u

Pertanto per ottenere una struttura con un desiderato valore della resistenza massimala stessa deve essere progettata con forze laterali definite da d < u

el

u

utop

Riduzione delle forze di progetto elastiche consentita per effetto della duttilit e della regolarit strutturale

Riduzione per sovraresistenza

Nel valutare gli effetti della sovraresistenza la normativa confonde dcon 1

Fattore di strutturaInfluenza della regolarit in pianta

Per le costruzioni regolari in pianta, qualora non si proceda ad unanalisi non lineare finalizzata alla valutazione del rapporto u/1, per esso possono essere adottati i valori indicati nei paragrafi successivi per le diverse tipologie costruttive.

Per le costruzioni non regolari in pianta, si possono adottare valori di u/1 pari alla media tra 1.0 ed i valori di volta in volta forniti per le diverse tipologie costruttive.

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Il fattore di struttura sar diversificato in funzione della regolarit in pianta.

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La regolarit in piantadipende dalla distribuzione in pianta di :

1. Rientri e sporgenze (geometria)2. Resistenza e rigidezza dellimpalcato

Regolarit in pianta

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Regolarit in pianta

la configurazione in pianta compatta e approssimativamente simmetrica rispetto a due direzioni ortogonali, in relazione alla distribuzione di masse e rigidezze ;

il rapporto tra i lati di un rettangolo in cui la costruzione risulta inscritta inferiore a 4 ;

nessuna dimensione di eventuali rientri o sporgenze supera il 25 % della dimensione totale della costruzione nella corrispondente direzione ;

gli orizzontamenti possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano rispetto agli elementi verticali e sufficientemente resistenti.

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Fattore di strutturaInfluenza della regolarit in altezza

Nell espressione:

q = q0 KR

KR un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarit in altezza della costruzione, con valore pari a

- 1.0 per costruzioni regolari in altezza - 0.8 per costruzioni non regolari in altezza.

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Il fattore di struttura sar diversificato in funzione della regolarit in altezza.

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La regolarit in elevazione dipende dalla distribuzione in altezza di :

1. Rientri e sporgenze (geometria)2. Massa3. Rigidezza4. Resistenza

Regolarit in elevazione

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tutti i sistemi resistenti verticali (quali telai e pareti) si estendono per tutta laltezza della costruzione;

Regolarit in elevazione

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massa e rigidezza rimangono costanti o variano gradualmente, senza bruschi cambiamenti, dalla base alla sommit della costruzione

Regolarit in elevazione

- le variazioni di massa da un orizzontamento allaltro non superano il 25% ;

ai fini della rigidezza si possono considerare regolari in altezza strutture dotate di pareti o nuclei in c.a. o pareti e nuclei in muratura di sezione costante sullaltezza o di telai controventati in acciaio, ai quali sia affidato almeno il 50% dellazione sismica alla base;

- la rigidezza non si riduce da un orizzontamento a quello sovrastante pi del 30% e non aumenta pi del 10% ;

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nelle strutture intelaiate progettate in CD B il rappor