Studio dei Collegamenti a Momento Sismici Prequalificati - (AISC)

Introduzione

In questo studio, la Ohio State University (OSU) ha lavorato per verificare l'affidabilità di IDEA StatiCa nell'analisi di diversi tipi di collegamenti in acciaio sismici prequalificati. I risultati sono confrontati con i metodi consolidati: equazioni AISC, ABAQUS (software FEA) e i risultati di prove sperimentali in scala reale.

Obiettivo del progetto

L'obiettivo di questo progetto era valutare il comportamento dei collegamenti in acciaio sismici ottenuti dal pacchetto software IDEA StatiCa, considerando la resistenza ai carichi, la capacità di rotazione e la risposta momento-rotazione. 

A tal fine, sono stati selezionati quattro diversi collegamenti in acciaio rigidi prequalificati utilizzabili come parte di un telaio a momento intermedio (IMF) e di un telaio a momento speciale secondo AISC 358 (2016), e un collegamento a momento da utilizzare come parte di un telaio a momento ordinario secondo AISC 341. 

Collegamento a momento con sezione di trave ridotta (RBS)

Collegamento a momento con piastra d'estremità (EPM)

Collegamento a momento con flangia non rinforzata saldata e anima saldata (WUF-W)

Collegamento a momento con flangia non rinforzata saldata e anima bullonata (WUF-B)

Collegamento a momento a doppio T

Struttura del progetto di verifica

• Per ciascun tipo di collegamento, è stato scelto uno studio sperimentale dalla letteratura; uno dei provini testati è stato selezionato come modello di riferimento e cinque ulteriori provini varianti sono stati selezionati dallo stesso test o creati appositamente per l'analisi.
• Seguendo i requisiti di AISC 341 (2016), AISC 358 (2016) e AISC 360 (2016), sono state eseguite le verifiche normative per ciascun tipo di collegamento e sono state calcolate le capacità flessionali.
• Gli stessi provini sono stati modellati e analizzati in IDEA StatiCa, calcolando le capacità a momento e le modalità di rottura.
• Per il modello di riferimento di ciascun tipo di collegamento, è stata eseguita un'analisi momento-rotazione con IDEA StatiCa e la curva momento-rotazione plastica calcolata è stata confrontata con la relazione momento-rotazione plastica misurata sperimentalmente riportata nel rapporto di prova.
• Per confrontare i risultati di IDEA StatiCa con l'approccio FEA tradizionale, è stato sviluppato il modello ABAQUS equivalente per il modello di riferimento di ciascun tipo di collegamento. Sono state confrontate le distribuzioni di tensione e deformazione, nonché le relazioni momento-rotazione.
• I risultati ottenuti dalle prove, dai calcoli progettuali AISC, da IDEA StatiCa e da ABAQUS sono stati valutati e sono state fornite raccomandazioni.

Sintesi

Lo studio condotto dalla OSU dimostra che l'approccio di IDEA StatiCa è uno strumento affidabile per il calcolo delle capacità a momento e la previsione delle modalità di rottura nei diversi collegamenti in acciaio. In particolare, la ricerca ha evidenziato uno scarto medio del 2-13% tra i calcoli derivati da IDEA StatiCa e quelli delle linee guida AISC. Questa differenza, al suo valore massimo, può essere attribuita alle specificità dei tipi di saldatura e alle ipotesi formulate riguardo alle posizioni della cerniera plastica. 

I risultati dello studio hanno consolidato la capacità del software di fornire informazioni precise sul comportamento strutturale, evidenziandone l'utilità nel mondo dell'ingegneria.