Influenza delle caratteristiche meccaniche dell'acciaio da ... - Sismic

Tabella 4 – Risultati dello studio parametrico
sulla Sezione A-500
fy ft εsu My φy Mu φu εs εc DF
MPa MPa [%] 10 8 10 -4 10 8 10 -3
[%] [%] [-]
500 595 9.3 0.42 0.13 0.44 0.18 2.7 2.4 14.3
510 600 8.9 0.43 0.13 0.44 0.18 2.7 2.3 13.8
530 610 8.1 0.44 0.13 0.46 0.17 2.6 2.3 13.0
550 620 7.3 0.46 0.14 0.47 0.17 2.5 2.3 12.2
570 630 6.6 0.47 0.15 0.48 0.17 2.5 2.3 11.5
590 640 5.8 0.49 0.15 0.50 0.16 2.4 2.2 10.8
610 650 5.0 0.50 0.16 0.51 0.16 2.3 2.2 10.2
Tabella 5 – Risultati dello studio parametrico
sulla Sezione B-500
fy ft εsu My φy Mu φu εs εc DF
MPa MPa [%] 10 8
10 -4
10 8
10 -3
[%] [%] [-]
500 595 9.3 0.78 0.14 0.87 0.39 8.5 2.7 27.4
510 600 8.9 0.80 0.15 0.87 0.39 8.1 3.1 26.6
530 610 8.1 0.83 0.15 0.90 0.37 8.1 2.6 24.6
550 620 7.3 0.85 0.16 0.91 0.34 7.3 2.3 21.5
570 630 6.6 0.88 0.16 0.93 0.30 6.6 2.1 18.5
590 640 5.8 0.91 0.17 0.95 0.27 5.8 1.9 15.8
610 650 5.0 0.94 0.18 0.97 0.23 5.0 1.7 13.2
18
16
DF 14
12
10
8
6
4
2
0
30
25
DF
20
15
10
430 450 470 490 510 530 550 570 590 610
f y
Fig. 4 – Andamento di φu/φ, εc, ed εs in funzione di fy
per le sezioni semplicemente armate (Sez. A).
5
0
DF(430)
Steel (430)
Concrete (430)
DF(430)
Steel (430)
Concrete (430)
Steel (500)
DF(500)
Steel (500)
DF(500)
Concrete (500)
Concrete (500)
430 450 470 490 510 530 550 570 590 610
f y
Fig. 5 – Andamento di φu/φ, εc, ed εs in funzione di fy
per le sezioni con armatura simmetrica (Sez. B)
4
ε c
ε s
3.5 [% ]
3
2.5
2
1.5
Fig. 4 mostra che, per le sezioni A-430, semplicemente
armate, il valore del coefficiente di duttilità decresce
all’aumentare delle caratteristiche di snervamento
dell’acciaio, passando da un valore pari a 16.1 per
fsy=430 MPa a 8.8 per fsy=610 MPa. Tali valori di duttilità
consentono di effettuare senza alcun problema la
ridistribuzione dei momenti flettenti concessa
dall’Eurocodice 2 nella progettazione delle travi inflesse.
La sezione così dimensionata può essere utilizzata in
zona sismica anche nell’ipotesi di struttura a media duttilità,
per la quale l’Eurocodice 8 consente un coefficiente
di duttilità in termini di curvatura maggiore o uguale
a 5. Si osserva, infine, che il collasso della sezione
avviene sempre a causa del calcestruzzo, con valori della
deformazione del calcestruzzo e dell’acciaio in corrispondenza
della rottura che decrescono al crescere di fy.
Dalla stessa figura si osserva che la sezione inizialmente
progettata con acciaio B500B ha un comportamento analogo
ma con duttilità leggermente superiore. Questo è
un risultato atteso, poiché, a parità di acciaio, le sezioni
progettate con acciaio B500B hanno una percentuale sia
geometrica che meccanica di armatura inferiore a quelle
progettate con FeB 44k e, pertanto, una maggiore duttilità.
SEZ. A Per quanto riguarda la sezione ad armatura doppia e
SEZ. B
16
14
12
10
8
6
4
2
0
ε c
ε s
[% ]
simmetrica, i risultati in Fig. 5 mostrano che
l’andamento del coefficiente di duttilità presenta un
cambio di pendenza in corrispondenza di un valore della
resistenza allo snervamento dell’acciaio pari a 530 MPa.
Questa discontinuità è dovuta alla diversa modalità di
rottura della sezione. In particolare, per fsy≤530 MPa la
rottura della sezione avviene per crisi lato calcestruzzo,
con curvatura ultima che corrisponde ad un momento
flettente pari a 0.95Mu, mentre per fy>530MPa la rottura
della sezione si manifesta per il raggiungimento della
deformazione limite dell’acciaio teso. In ogni caso, la
duttilità della sezione risulta comunque elevata per
qualsiasi valore della tensione fsy, tanto che le sezioni B
potrebbero essere utilizzate per impiego in zona sismica
anche ipotizzando per la struttura una categoria ad alta
duttilità, per cui l’Eurocodice 8 richiede una duttilità
minima (in termini di curvatura) pari a 13. Si osserva,
infine, che nel caso di crisi lato acciaio, essendo la curvatura
ultima legata prevalentemente alla deformazione
ultima dell’acciaio teso, il coefficiente di duttilità risulta
circa indipendente dal fatto che la sezione sia stata di-
mensionata ipotizzando un acciaio FeB 44k o B500B.
Limitatamente alle ipotesi fatte sulla legge di variazione
delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio, è
importante osservare che l’adozione di un acciaio con
caratteristiche meccaniche molto diverse da quelle poste
alla base della progettazione comporta un notevole decadimento
della duttilità della sezione, che nel caso analizzato
e per progettazione basata su un acciaio FeB 44k
raggiunge il 50% del valore ipotizzato. Per le sezioni