Da AMV, il Solutore Pushover per studiare gli edifici esistenti mediante analisi statica non lineare

Per affrontare lo studio degli edifici esistenti con il metodo dell’analisi statica non lineare AMV si avvale di un proprio solutore numerico, denominato Solutore Pushover, che ha l’obiettivo di rendere più agevole per il professionista l'uso di questa tecnica di analisi mantenendo però una sofisticata concezione sul piano teorico e scientifico, come da Standard AMV.
Facilità di utilizzo nell’inserimento dei dati iniziali, automatismi nella definizione delle cerniere e delle distribuzioni delle forze inerziali, chiarezza nella lettura dei risultati, con numerose rappresentazioni grafiche bi e tridimensionali, rigorosità scientifica degli argomenti trattati e il collegamento automatico con la progettazione dei rinforzi strutturali fanno del solutore pushover collegato all’ambiente di lavoro di MasterSap uno strumento unico nel panorama del software di calcolo strutturale.

Figura 1: https://youtu.be/7kbh7mEoKvo, le novità più recenti dell'analisi non lineare.

Il pushover è un tipo di analisi non lineare nella quale le forze orizzontali, che riproducono staticamente l’azione sismica, vengono gradualmente incrementate fino a portare la struttura al raggiungimento delle condizioni ultime. La risposta non lineare della struttura è causata dal comportamento assunto dagli elementi resistenti, che in MasterSap viene descritto attraverso plasticità concentrate (cerniere plastiche).

L’analisi pushover determina lo stato deformativo e tensionale della struttura per ogni singolo incremento dell’azione orizzontale e descrive il comportamento della struttura attraverso la costruzione di una curva che riporta lo spostamento della struttura rispetto al taglio alla base: si ottiene così una misura della capacità in termini di spostamento della struttura, che viene poi confrontata con la domanda, sempre in termini di spostamento, dettata dallo spettro di progetto stabilito dalla norma. A seguito dell’analisi diviene possibile interrogare passo-passo non solo lo stato delle cerniere ma anche visualizzarne le deformazione sia elastica che plastica e rappresentare graficamente la loro condizione all’interno della relazione o del dominio associatogli inizialmente. E’ infine possibile trasferire i risultati al programma che realizza i rinforzi strutturali (Verifiche Rinforzi) per poter dimensionare incamiciature in c.a. e FRC.

Figura 2: costruzione della curva di capacità.

Questo metodo di analisi, oltre alla valutazione della capacità su edifici esistenti può essere utilizzato per tutti gli altri scopi definiti dalle NTC al §7.3.4.1, ovvero per valutare i rapporti di sovraresistenza, per valutare la distribuzione della domanda inelastica negli edifici progettati con il fattore di struttura q o come metodo di progetto per gli edifici di nuova costruzione alternativo ai metodi di analisi lineari.

Le cerniere plastiche possono essere assegnate dall’utente, ma in maniera molto più semplice e rapida possono venir calcolate automaticamente dal programma, sia su sezioni di forma standard che su sezioni di forma generica, con armature assegnate graficamente a piacere dall’utente. E’ possibile utilizzare cerniere di vario tipo, fra cui segnaliamo: CERNIERE BILINEARI, per le quali le equazioni costitutive, che legano le caratteristiche di sollecitazione alle deformazioni, sono disaccoppiate e indipendenti le une dalle altre. Le CERNIERE NMM, nelle quali la plasticizzazione della cerniera è governata da entrambi i momenti flettenti (My e Mz) e dall’azione assiale (N) sono caratterizzate da funzioni di snervamento che definiscono la frontiera di plasticizzazione della sezione e che possono seguire le indicazioni della NTC2008 e degli Eurocodici. E’ inoltre possibile definire un limite deformativo a rottura per ciascuna cerniera plastica: al raggiungimento di tale limite l’elemento perde la sua capacità e le azioni vengono ridistribuite sugli altri elementi presenti. Questo permette un’indagine precisa del comportamento non lineare della struttura e potrebbe rendere superflue le verifiche a posteriori dei meccanismi duttili e fragili. I limiti ultimi inseriti automaticamente dal programma rispettano le prescrizioni normative più recenti. Questo tipo di cerniera viene generato automaticamente per le sezioni in c.a. e acciaio e può operare anche nel piano (NM), non solo nello spazio (NMM). Infine le CERNIERE NMM-EC, come accade per le NMM semplici, rappresentano una cerniera a pressoflessione con funzioni di snervamento che definiscono la frontiera di plasticizzazione della sezione, e sono state appositamente studiate per supportare tutte le indicazioni fornite dalle NTC2008 e dagli Eurocodici 2 e 3. Inoltre, a differenza delle cerniere NMM il dominio resistente viene definito per punti e non tramite i soli valori minimi e massimi di sforzo normale e momento flettente con una conseguente miglior corrispondenza con il comportamento effettivo dei meccanismi locali. Infine il valore della rotazione ultima viene aggiornato passo-passo durante l’analisi e non fissato a priori in funzione delle sollecitazioni dovute ai soli carichi iniziali.

Figura 3: cerniera NMM-EC

Anche la definizione delle combinazioni non lineari viene fatta automaticamente dal programma ma può essere in ogni momento modificata a piacere dall’utente. E’ sufficiente definire i carichi che vanno mantenuti costanti, generalmente gravitazionali, e quelli incrementali laterali. Oltre alle normali combinazioni di carico di MasterSap vanno definite anche le distribuzioni delle forze d’inerzia, una delle quali deve ricadere nel Gruppo delle distribuzioni principali e l’altra nel Gruppo delle distribuzioni secondarie, così come specificato nelle NTC al §7.3.4.1. Vengono tipicamente utilizzate 16 combinazioni non lineari per considerare le due direzioni ortogonali X e Y e l’influenza dell’eccentricità accidentale.

Figura 4: rappresentazione grafica delle deformate con indicazioni sulle cerniere.

Al termine dell’analisi, oltre alle usuali funzioni di rappresentazione e di stampa, è disponibile il grafico della curva di capacità, tramite la quale il professionista può identificare il passo in cui gli elementi si plasticizzano e arrivano a rottura, avendo sotto controllo l’eventuale formazione di meccanismi. Dalla curva di capacità si passa poi alla curva bilineare del sistema equivalente che permette di effettuare la verifica globale del sistema rispetto alla domanda derivante dallo spettro di risposta elastico. Infine si possono ottenere anche gli indicatori di rischio sismico, così come definiti nell’OPCM 3728 del 29 Dicembre 2008 e nelle schede della Protezione Civile.

Figura 5: https://youtu.be/JoZY-qr3ivg, il calcolo automatico degli indicatori di rischio sismico.