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PROGETTAZIONE DI TELAI IN CEMENTO ARMATO A MECCANISMO DI COLLASSO GLOBALE

La metodologia di progetto che ci si propone di mettere a punto è basata sul teorema cinematico del collasso plastico e sull'analisi plastica del secondo ordine. Il metodo parte dalla considerazione che per la tipologia in esame i meccanismi di collasso possibili sotto l'azione sismica possono raggrupparsi in tre principali tipologie. Il controllo del meccanismo di collasso può essere effettuato mediante l'analisi di 3ns meccanismi (con ns numero di piani).Il meccanismo globale è ottenuto quando le cerniere plastiche si sviluppano all'estremità di tutte le travi e alla base delle colonne del primo.Il metodo parte dall'assunzione che le sezioni e le armature delle travi siano note in quanto dimensionate per sopportare i carichi verticali. Pertanto, le uniche incognite della metodologia di progetto sono rappresentate dalle sezioni e dalle armature delle colonne. Queste sono ottenute dall'applicazione del teorema cinematico del collasso plastico imponendo che il moltiplicatore delle forze orizzontali corrispondenti al meccanismo globale sia il più piccolo tra tutti i moltiplicatori cinematicamente ammissibili corrispondenti ai meccanismi indesiderati. Pertanto, in accordo con il teorema del limite superiore, il più piccolo tra i moltiplicatori cinematicamente ammissibili corrisponde al vero moltiplicatore di collasso e, di conseguenza, il meccanismo di collasso globale è il vero meccanismo che si attiva.Tale condizione è sufficiente ad assicurare il meccanismo desiderato a patto che il materiale strutturale si comporti in modo rigido-plastico, essendo in tale caso gli spostamenti orizzontali uguali a zero fino al completo sviluppo del meccanismo di collasso. Tuttavia, essendo il comportamento strutturale reale di tipo elasto-plastico, prima del completo sviluppo del meccanismo di collasso si hanno spostamenti orizzontali diversi da zero, anche se di piccola entità. Pertanto, nell'algoritmo di progetto non possono trascurarsi gli effetti del secondo ordine. A tal scopo si utilizza la curva di equilibrio linearizzata del meccanismo, ovvero, per tener conto degli effetti del secondo ordine, si richiede che la curva di equilibrio del meccanismo globale si trovi al di sotto di tutte quelle corrispondenti ai meccanismi indesiderati. Il soddisfacimento di tale condizione è necessaria solo fino allo spostamento di progetto che è funzione della capacità di deformazione plastica degli elementi dissipativi. Una delle principali complicazioni aggiuntive rispetto alla analoga metodologia di progetto sviluppata per i telai in acciaio risiede nella sostanziale differenza del dominio di resistenza di una sezione in c.a. rispetto ad una sezione in acciaio. Infatti, mentre per una sezione in acciaio il dominio M-N è sempre non crescente e quindi è immediato concludere che la minore resistenza flessionale si ottiene in corrispondenza del massimo valore dello sforzo normale; per una sezione in c.a. la minore resistenza flessionale non è affatto detto che si abbia in corrispondenza della massima sollecitazione di sforzo assiale. Inoltre, in una prima fase di sviluppo del progetto sarà trascurata la presenza e quindi l’effetto dei travetti che certamente generano una sovra-resistenza delle travi. Tale effetto deve essere certamente portato in conto nello sviluppo del programma di ricerca.Pertanto, la prima fase della ricerca sarà rivolta alla corretta scrittura delle equazioni necessarie a risolvere il problema e alla implementazione in un codice di calcolo che ne permetta una agevola e facile utilizzazione. La seconda fase della ricerca sarà rivolta alla analisi delle strutture progettate mediante analisi statiche e dinamiche non lineari con lo scopo di controllare la procedura messa a punto. La terza fase della ricerca sarà dedicata ad un confronto prestazionale fra le strutture progettate in accordo alla metodologia proposta e le stesse strutture progettate in accordo alla normativa italiana ed europea attualmente in vigore.