The capacity design in steel structures in areas of different seismicity

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Autore: Samuele Perni

Relatori: Francesco Quaglia, Alberto Franchi

Azienda: Quaglia+Partners- Enginners and Architects

Master: Progettazione sismica delle strutture per costruzioni sostenibili a.a. 2015-2016

 

Per numerose strutture di nuova realizzazione, in aree caratterizzate da forte sismicità, viene utilizzato, in sede di progettazione e calcolo, il criterio del Capacity Design (o gerarchia delle resistenze).

Tale criterio è stato recentemente utilizzato per lo studio di quattro tipologie di silos, tutte in struttura metallica. I silos sono stati studiati tramite l’implementazione di appositi modelli ad elementi finiti e le analisi sismiche sono state svolte attraverso l’introduzione del fattore di struttura q che, tenendo conto della duttilità globale della costruzione e delle sue deformazioni, consente di calibrare il valore massimo dell’accelerazione sollecitante di progetto. La valutazione del fattore di struttura è stata fatta secondo quanto indicato nelle Norme Tecniche per le Costruzioni, D.M. 2008.

Per i suddetti silos sono state condotte analisi comparative, considerando differenti valori del fattore di struttura (q = 1, svolgendo un’analisi di tipo elastico e q = 2) e due differenti tipi di sismicità riferendosi, sia ad un’area di forte intensità (come la provincia di Reggio Calabria), che ad una di bassa intensità (come presso il comune di Abbiategrasso).

Ottenute dai modelli ad elementi finiti le azioni sollecitanti di progetto, attraverso suddette analisi, si è evinto che è possibile ottimizzare, per entrambe le differenti aree d’intensità sismica, i profili in acciaio e le loro connessioni.

In particolare, per mezzo del capacity design è stato possibile conferire alle strutture un comportamento tale da evitare rotture fragili. Infatti, tali strutture sismo-resistenti possiedono sufficiente riserva di resistenza, anche oltre il limite elastico: gli elementi strutturali posseggono un idoneo livello di capacità di deformazione plastica, in tal modo essi riescono a dissipare, attraverso la formazione di meccanismi, l’energia sismica tramite la duttilità delle loro sezioni.

Nel caso in oggetto, l’ottimizzazione strutturale si traduce anche in un evidente risparmio economico, data la realizzazione in serie delle quattro suddette tipologie di silos.

Infatti, dai risultati delle analisi strutturali, si evince che nel caso di q =2, si riducono notevolmente le dimensioni dei profilati in acciaio (essendo minori le azioni assiali negli elementi controventanti), così come diminuiscono gli spessori delle piastre d’unione ed il relativo numero di bulloni e dadi.

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in figura: modelli ad elementi finiti delle quattro tipologie di silos

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