Page 1
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 Progetto strutturale
di edifici civili in zona sismica
E. Cosenza, G. Maddaloni, G. Magliulo
Dipartimento di Ingegneria Strutturale _ Università di Napoli Federico II
Pisa, Gennaio 2007
erona, Ottobre2006
Verona, Ottobre2006
NORME TECNICHE ED EUROCODICE 2
NELLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE
Page 2
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
MagazzinoMagazzino
Ufficio
Bagno
(+0,80)
A
NegozioIngresso
(+0,80)
A
Ufficio
Bagno
Negozio
25,4 m
14 m
Cucina
Ingresso
Soggiorno
CucinaLetto
A
Ingresso
Soggiorno
Bagno
Studio
A
Bagno
Letto
Letto
Bagno
25,4 m
14 m
Letto
Edificio civile a telaio, Alta duttilità “H”, regolare in elevazione
Page 3
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
0,80 m
2,40 m
5,60 m
12,0 m
8,80 m
4,00 m
7,20 m
10,4 m
13,6 m
0,00 m
Page 4
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Accelerazioni
conseguenti
alle Zone
sismogenetiche
Periodo di ritorno 475 anni
Page 5
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
SAN SALVADOR (1985): amax= 0.691 g
CILE (1985): amax= 0.665 gNAHANNI (1985): amax= 1.10 g
TAIWAN (1999): amax > g
KOBE (1995): amax= 0.834 g
CALITRI (1980): amax= 0.333 gGEMONA (1976): amax= 0.635 gANCONA (1972): amax= 0.548 g
COLFIORITO (1997): amax= 0.389 gNOCERA UMBRA (1997): amax= 0.556 g
Page 6
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 7
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
T [sec]
Se/a
g
Suolo A
Suolo D
Spettri elastici
0.35g
0.875g
1.181g
zona 1
SUOLO 3300183 183777 627
+77.00 m
+383.00 +383.00
+54.00+118.
+52.00 +63.00
Page 8
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 9
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 10
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
•Duttilità
Page 11
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
SPOSTAMENTO
FOR
ZA
δy δu
DUTTILITA’ = δu/δy
Comportamento elastico-lineare (FRAGILE !!)
Comportamento elastico-plastico ( DUTTILE)
ENERGIADISSIPATA
PLASTICAMENTE
ENERGIADISSIPATA
PLASTICAMENTE
Page 12
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 Comportamenti Comportamenti sismicamentesismicamente equivalentiequivalenti
Comportamento
ELASTICO
Comportamento M
Più RESISTENZA, meno DUTTILITA’
Comportamento H
Più DUTTILITA’, meno RESISTENZA
Forza
Spostamento
I COMPORTAMENTI
SONO EQUIVALENTI
(Per il sisma dello SLU)
Page 13
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Park & Paulay
1975
CRITERIO DELLA STESSA ENERGIA
CRITERIO DELLO STESSO SPOSTAMENTO
Page 14
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 Comportamenti Comportamenti sismicamentesismicamente equivalentiequivalenti
(criterio (criterio maxmax spostamento)spostamento)Forza
Spostamento
Fe
δU
M
u
M
e
FF
δδ
=
Riduzione forze :
Fattore di Struttura q
=
Duttilità
ESEMPIO:
Si può ridurre
l’azione elastica
mediante un
FATTORE DI
STRUTTURA 4
SE
la struttura ha
DUTTILITA’ 4
H
u
H
e
FF
δδ
=
FM
δM
FH
δH
Mu
eM
FFδδ /
=
Hu
eH
FFδδ /
=
Page 15
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Classe di Duttilità (riduzione fra 2/3 e 3/4)
Regolarità in elevazione (riduzione0,8)
Page 16
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 TELAIO PARETE TELAIO-PARETE
Strutture a telaioq0=4.5 ααuu //αα11
Strutture a pareteq0=4.0 ααuu //αα11
Strutture mistetelaio-pareteq0=4.5 ααuu //αα11
ααuu //αα1 1 = 1,3= 1,3 ααuu //αα1 1 = 1,1= 1,1 ααuu //αα1 1 = 1,2= 1,2
q=5.85 q=4.40 q=5.30
Page 17
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
0,20
Eduardo Miranda, Stanford University, USA
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00T(s)
Se(a
dim
)
Suolo A (222)
MEDIA (674) Terremoti europei
Page 18
Suolo A
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00T(s)
Se(a
dim
)media adim (su 222)
spettro norma adim
+/- 10% spettro norma adim
0,315 0,545
pare
ti
tela
i
Page 19
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 20
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 21
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
60
40
20
0 2 4 60
0.5%
1.0%
M/bh2 [Kg/cm ]2
h/R [%]
80
1004.0%
120
140
160
180
2.0%
1.5%
ρ '=0.5ρ
ρ=
Influenza della percentuale di armatura tesa
Sequenza DUTTILITA’
per armatura decrescente:
Fragile
Duttile
Fragilissima
Page 22
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
0 2 4 6
60
40
20
0
M/bh2
[Kg/cm ]2
h/R [%]
80
A/A = 0.01c
A/A = 0.015
A'/A = 0.5
A'/A = 0A'/A = 0.25
A'/A = 0
A'/A = 0.5
A'/A = 0.25
c
Influenza della percentuale di armatura compressa
L’ARMATURA COMPRESSA
INCREMENTA LA DUTTILITA’
Page 23
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 24
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Effetto beneficoarmatura trasversale:
Confinamento e Staffe chiuse con legature
IL CONFINAMENTO
AUMENTA LA Resistenza e la DUTTILITA’
Page 25
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Instabilità
barre
compresse
per insufficienza
staffe
Page 26
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 27
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
•Gerarchiadelle
resistenze
Page 28
=+ =
Anello duttile meno
resistente
Anello fragile piu’resistente
Comportamento
GLOBALE DUTTILE
GERARCHIA DELLE RESISTENZE (CORRETTA !)
+
Forz
a
Spostamento
Forz
a
Spostamento
Forz
a
Spostamento
RESISTENZA GLOBALE CONDIZIONATA DALL’ANELLO DUTTILE
Page 29
=+ =
Anello duttile piu’
resistente
Anello fragile meno
resistente
Comportamento
GLOBALE FRAGILE
GERARCHIA DELLE RESISTENZE (ERRATA!)
+
Forz
a
Spostamento
Forz
a
Spostamento
Forz
a
Spostamento
RESISTENZA GLOBALE CONDIZIONATA DALL’ANELLO FRAGILE
Page 30
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 GERARCHIA DELLE RESISTENZE
Struttura - Fondazione
Struttura verticale - Impalcato
Flessione – Taglio
SEZIONI
Acciaio - Calcestruzzo
NODI nonconfinati
TravePilastro PANNELLO
Trave - Pilastro
Page 31
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
2travek
trave
uBuARdA
lGl
MMV
⋅+
+=
++
γ
amplificazione del taglio di progetto nelle travi
+uARd Mγ
+uARd Mγ
+uBRd Mγ
Rotture flessionale duttile Rottura per taglio fragile
Page 32
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007Sisma da destra e carichi verticali ridotti
Sisma da sinistra e carichi verticali ridottiAssenza Sisma e carichi verticali amplificati
Page 33
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 34
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
• zona critica nel nodo trave-colonna
Turchia, Agosto 1999
• Sistema colonna debole-trave forte• Zona critica nella colonna
Page 35
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 36
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Meccanismo di piano
Meccanismo globale
Meccanismo di piano:
6 cerniere plastiche fragili
Meccanismo globale:
20 cerniere plastiche duttili
Poi 3 cerniere plastiche fragili
Page 37
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
γRDMiRd γRDMj
Rd
MhRc
MkRc
∑ ∑≥pilastri travi
RbRdRc MM γ
CD “H”
Page 38
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 39
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 40
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 41
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
1999 Kocaeli, Turkey
Anche i nodi interni possono essere non confinati perché le travi non hanno tutte le stesse dimensioni
Page 42
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 43
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 44
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Coerente con definizione di fattore di struttura
Diverso periodo di ritorno fra SLU e SLD
dr/h = parametro di danno
Page 45
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 46
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 47
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007NUOVE TECNOLOGIE: ISOLAMENTO alla Base
Page 48
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
California: edificio (Policlinico Universitario) isolato
Page 49
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
FORTISSIMA RIDUZIONE DEGLI EFFETTI !
Verifica “sperimentale”:
Il terremoto di Northridge
Distribuzione uniforme
(non triangolare) delle azion
Irregolarità
strutturale
Page 50
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007 Spettri elastici
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
T [sec]
Se/a
g
Suolo A
Suolo B, C, E
Suolo D
0.35g
1.09g
0.875g
1.18g
zona 1
Aumento
smorzamento
Aumento Periodo
2.3 sec 0.13g
0.7 sec
Page 51
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Ospedale del Mare, PonticellI , NAPOLI
Page 52
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 53
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 54
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Page 55
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Analisi Prestazioni Strutturali
Device Diameter
(mm)
Number of
Devices
Horizontal Stiffness Kh
(kN/mm)
Vertical Stiffness Kv
(kN/mm)
Horizontal-to-Vertical
Stiffness Ratio
Primary Shape Factor
(S1)
Secondary Shape Factor
(S2) 600 115 1.51 1802 1195 24,58 3,93
650 124 2.98 2472 830 26,67 4,10
800 88 4.89 3949 808 24,69 5,49
HDRBsHDRBs
Mechanical Properties SI-N SI-H Compressive strength (N/mm2) 15.5 15.5 Ultimate elongation (%) 350 300 Shear modulus (N/mm2) 0.80±0.12 1.40±0.21 Equivalent viscous damping (%) 15 15
N=NormalN=NormalH=HardH=Hard
Rubber Compound Rubber Compound
> 12> 12 > 4> 4> 800> 800
TTtargettarget = 2.5 sec= 2.5 secFIP
TotaleTotale: 327: 327
DDmaxmax=24.3cm=24.3cm
Page 56
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
OSPEDALE DEL MARE107.000 tonnellate di peso appoggiate su 327 isolatori in
gomma e acciaio
ASTALDI 60%, GIUSTINO 30%, Altri 10%SIEMENS
CIRCA 200 MILIONI DI EURO DI OPERE
53% PUBBLICI47% PRIVATI
GESTIONE 25 ANNI
APERTURA: MARZO 2009
Page 57
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007
Gennaio 2007
Page 58
E. C
osen
za –
Edi
fici c
ivili
in z
ona
sism
ica
_Pis
a, g
enna
io 2
007Progetto strutturale di edifici civili in
zona sismicaEdoardo Cosenza, Giuseppe Maddaloni, Gennaro MagliuloUniversità di Napoli Federico II Pisa, Gennaio 2007
Segnalazione errori:[email protected]