Affidabilità sismica di telai in calcestruzzo armato = Seismic reliability of reinforced concrete frames

Questo elaborato di tesi è incentrato sullo studio degli effetti del confinamento del calcestruzzo nella progettazione sismica di telai in calcestruzzo armato. Le normative attuali si basano sui principi della progettazione in capacità, si tiene in conto di alcune fonti di sovraresistenza. In particolare, sia a livello globale che strutturale la sovraresistenza è assicurata assumendo una risposta duttile degli elementi e progettando elementi forti in modo tale da impedirne il collasso ed elementi deboli che devono snervarsi per primi (principio dei pilastri-forti e travi-deboli). Inoltre, deve essere rispettata la gerarchia tra il comportamento flessionale e il comportamento a taglio, per raggiungere un certo livello di duttilità della struttura. Per raggiungere ciò, le resistenze a flessione vengono incrementate per mezzo di un coefficiente γRd, detto fattore di sovraresistenza, che varia in funzione della tipologia di elemento strutturale. Tuttavia, la calibrazione di questi fattori deriva soprattutto dal comportamento inelastico delle barre d’acciaio piuttosto che dalle proprietà non lineari del calcestruzzo. Infatti, la presenza di staffe insieme con lo stato di compressione dell’elemento ha conseguenze positive per il calcestruzzo durante gli eventi sismici, garantendo un incremento di prestazioni sia in termini di resistenza che di duttilità. L’obiettivo di questo elaborato è di valutare la prestazione sismica di diversi telai realizzati in calcestruzzo armato e situati a L’Aquila, assumendo una classe di duttilità alta. Per studiare l’affidabilità associata con la progettazione sismica come prevista dalle attuali norme, il fattore di sovraresistenza viene modificato. Combinando diversi valori dei fattori di sovraresistenza, si sono dunque progettati diversi telai. In aggiunta, le incertezze sia nelle caratteristiche dell’acciaio (resistenza a snervamento, modulo elastico e deformazione ultima) che del calcestruzzo (resistenza a compressione) vengono considerate tramite il campionamento delle loro proprietà meccaniche e usando la tecnica “Latin Hypercube Sampling”, considerando 30 campionamenti. Gli effetti del confinamento vengono tenuti in conto considerando appropriati modelli presenti in letteratura. Quindi, vengono fatte delle analisi dinamiche incrementali (IDAs) in ogni telaio per tutte e trenta le proprietà dei materiali campionati e considerando 30 diversi input sismici. Le IDAs vengono fatte mediante STKO, un software basato sulla modellazione a fibre, scegliendo come intensity measure (IM) l’accelerazione elastica spettrale, e scalando i trenta sismi in accordo con la pericolosità sismica del sito. Gli Engineering Demanding Parameters (EDPs) sono gli spostamenti di interpiano, per definire la fragilità sismica in accordo con i diversi stati limite. Infine, si è calcolato l’integrale di convoluzione tra la curva di fragilità sismica e la curva di pericolosità sismica (definita per il sito in cui è ubicata la struttura) per ciascuno dei telai, al fine di valutarne l’affidabilità sismica in accordo all’approccio Performance Based Earthquake Engineering (PBEE). Tale approccio consiste nel confronto tra la curva di “Performance Objective”(PO) e le curve di “Structural Performance”. Nel dettaglio, la curva structural performance objective è definita da appropriate soglie di stato limite (LS) in termini di spostamenti di interpiano per ciascuno dei quattro stati limite (Fully Operational LS, Operational LS, Life Safety LS and Near Collapse LS). La curva di structural perform