Valutazione del comportamento di controventi concentrici con sezione rettangolare cava soggetti a fatica a basso numero di cicli  

AUTHORS: Santagati S., Bolognini D., Nascimbene R. 
 
Il comportamento sismico di strutture a controventi concentrici progettati per instabilizzarsi fuori piano sotto carichi sismici dipende fortemente dalla risposta isteretica dei controventi stessi. L’obiettivo della presente ricerca è la determinazione dei parametri della legge a fatica di Coffin-Manson per basso numero di cicli e l’applicazione dei risultati ottenuti ad un caso studio. Per quanto riguarda la prima parte del lavoro, sono calibrati i valori della pendenza m della curva di Coffin-Manson e la deformazione limite ε0 relativa al danno accumulato ad ogni ciclo isteretico attraverso un confronto fra simulazioni numeriche e risultati sperimentali ottenuti da provini testati presso le Università di Calgary [Shaback, 2001], Montreal [Tremblay, 1995] e Washington [Lehman & Roeder, 2008]. L’affidabilità dei modelli numerici con elementi a fibre, sviluppati mediante il programma di calcolo OpenSees (www.opensees.berkeley.edu), è stata validata attraverso analisi parametriche finalizzate alla determinazione delle grandezze fondamentali (es. numero di elementi, numero di punti di integrazione, valore dell’imperfezione iniziale). In aggiunta, tali modelli sono stati confrontati a livello di risposta locale e globale con ulteriori modelli realizzati mediante elementi shell e solid (Midas FEA, www.cspfea.net). L’ultima parte del lavoro consiste nella valutazione del livello prestazionale di un edificio di otto piani in acciaio a controventi concentrici progettato con il metodo alle forze per un’accelerazione di progetto di 0.3g su suolo roccioso, studiato mediante analisi dinamiche incrementali con e senza fenomeni di fatica a basso numero di cicli. ENGLISH The seismic performances of concentrically braced frame (CBF) systems mainly depends on the hysteretic response of the steel braces, which are designed, in the current seismic design philosophy, to buckle inelastically under a severe earthquake loading. This research is focused on the evaluation of the parameters necessary to define the Coffin-Manson’s curve at low cycle fatigue, and on the application of these results on a case of study. Firstly, an empirical parameter, known as the fatigue ductility exponent, m and the fatigue ductility coefficient ε0, also known as the failure strain for a single reversal, are found out by means of the comparison between numerical and experimental results obtained from different experimental campaigns developed at the University of Calgary [Shaback, 2001], the University of Montreal [Tremblay, 1995] and the University of Washington [Lehman & Roeder,2008]. The reliability of the nonlinear beam-column element models, developed by means of the computer program OpenSees (www.opensees.berkeley.edu), is checked through the influence of key parameters (i.e. number of integration points, number of subdivisions of single brace members and initial camber). Furthermore, the previous local responses are compared with the results obtained from more refined brace models developed with shell and with solid elements (Midas FEA, www.cspfea.net), which permit to better understand the effect of local buckling phenomenon on the strain distributions. The last part of this work is addressed to the evaluation of the level of confidence of an eight storey concentrically braced steel frame, considered located on stiff soil, designed with Force Based Design method and with a peak ground acceleration of 0.3g. The study is conducted by means of Incremental Dynamic Analysis (IDA) with and without low cycle fatigue phenomenon.
 
PUBLISHED ON: XXIII Congresso C.T.A. Le giornate Italiane della costruzione in acciaio, Ischia, 9-12 ottobre 2011, vol. ., no. ., pp. .-., 2011

 
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