DM2008, Problemi di analisi e verifica.
Una sola soluzione
Siamo ormai prossimi al termine di un lunghissimo iter burocratico che porterà all’attivazione definitiva della “nuova” normativa DM2008 per il calcolo strutturale.
Questo normativa era già stata introdotta oltre un anno fa ma se ne era limitata l’applicabilità solo alle strutture definite come “strategiche”. Per le altre era ancora ammesso l’approccio previsto dal DM1996. L’entrata in vigore del DM2008 conclude un lungo periodo di gestazione che aveva avuto inizio nel 2003 con l’emenazione dell’OPCM 3274.
La normativa pone nuove importanti tematiche di Analisi e Verifica spesso non risolubili da software di impostazioni tradizionali. La famiglia dei software MIDAS ed in particolare MIDAS Gen sono pensati apposta per affrontare le calcolazioni richieste da Codici di verifica moderni
Riassumiamo di seguito le maggiori problematiche ed in che modo Midas Gen risponde a tali quesiti:
Nel caso di strutture molto snelle Il DM2008 richiede di svolgere analisi sismiche introducendo effetti del II ordine geometrici.
Come è possibile svolgere queste analisi se l’analisi modale è per definizione lineare?
Midas Gen dispone di una funzione che consente a valle di un primo calcolo sismico lineare di estrarre le forze di inerzia nodali equivalenti al sisma (inclusa regola di accoppiamento direzionale) . Queste forze divengono carichi nodali statici che si inseriscono insieme agli altri carichi statici. Per svolgere analisi non lineari, dovendo svolgere analisi non lineari, in linea teorica non potremmo più utilizzare il principio di sovrapposizione degli effetti.
Come facciamo allora ad eseguire le verifiche convenzionali ?
Midas Gen consente di trasformare ogni combinazione da normativa in un equivalente caso di carico non lineare. In questo modo è possibile studiare con effetti non lineari geometrici modelli che tengano conto di tutte le combinazioni da normativa incluso il sisma. A valle del calcolo sarà possibile eseguire le verifiche conformi al DM2008 per elementi in Cemento armato e acciaio.
All’origine di un analisi dinamica modale la norma richiede di effettuare dei controlli di regolarità non solo basati sulle percentuali di massa.
Questi controlli se non disponibili in modo automatico non consentono una chiara visione del comportamento strutturale .
Midas Gen dispone di una serie di informazioni riassuntive grafico/ tabellari grazie alle quali possiamo controllare:
- posizione centro di taglio e di massa
- valutazione tagli totali alla base e di piano per analisi dinamica modale
- ripartizione delle azioni di taglio tra colonne e setti
- calcolo del parametro theta per valutare necessità valutazione effetti II ordine geometrici
- calcolo variazione di massa e rigidezza piano per piano
Nel caso di strutture esistenti miste la normativa consente di fare uso di analisi di II livello quali la statica non lineare (pushover) e l’analisi dinamica non lineare.
Nel caso di strutture in cemento armato ed acciaio è anche necessario eseguire la verifica dei meccanismi di crisi fragile e duttile.Le analisi di II livello sono complesse e richiedono l’utilizzo di specifici leggi costitutive (non le classiche leggi elasto plastiche).
La verifica degli elementi fragili e duttili implica che per ogni elemento asta ha 2 sezioni di verifica e considerando momento flettente e taglio, avremo da svolgere verifiche di resistenza e verifiche di duttilità.
Si tratta di migliaia di verifiche in una struttura complessa.
Come facciamo poi nel caso di strutture miste?
Midas Gen consente di introdurre, nello stesso modello, nell’ambito dell’approccio a telaio equivalente, non linearità per elementi in cemento acciaio e muratura e acciaio. A valle dell’analisi non lineare è poi possibile, in automatico , per ogni caso di carico non lineare, eseguire la verifica dei meccanismi fragili e duttili.
Nell’analisi di strutture esistenti in muratura è spesso necessario affrontare studio locali volti allo studio del percorso fessurativo (si pensi a problemi di volte, di pareti murarie inframmezzate da colonne, ecc). In questi ambiti le analisi elastiche possono solo fornire un quadro approssimato della situazione in quanto non considerano la ridistribuzione della rigidezza conseguente al danneggiamento.
Come possiamo risolvere questo problema in modo ragionevole ma con un sufficiente grado di precisione?
Midas Gen dispone del modulo Strumas che consente di determinare il comportamento in ambito non lineare di strutture murarie . Il modello richiede in input i dati della muratura e del legante e calcola in automatico un modello anisotropo equivalente. Viene quindi svolta un analisi non lineare (analisi di pushover) in cui per ogni passo dell’analisi si possono individuare i punti di fessurazione (in cui si è superata la resistenza a trazione di uno degli elementi della muratura) e valutare anche graficamente curve carico–spostamento.
CARATTERISTICHE DI MIDAS GEN
MIDAS/Gen è il software dedicato al progetto di strutture di qualsiasi complessità. L'input dei dati è controllato da un diagramma ad albero che permette di accedere e gestire tutti gli elementi dell'analisi (geometria, vincoli, elementi, materiali, carichi, parametri delle analisi, etc.). La modellazione è agevolata da un ambiente grafico semplice ed intuitivo e da wizard orientati alla costruzione di strutture di varia complessità. MIDAS/Gen dispone di un database di profili e materiali sia standard (già organizzati a seconda delle normative Eurocodici, AISC, ASTM, BS, DIN, EN, JIS, KS, CEB-FIP) sia personalizzabili.
MIDAS/è un software conforme ai requisiti del DM2008
Il solutore dei software Midas GEN e Midas Civil consente di svolgere tutte le analisi richieste dalle normative moderne , vale a dire:
- analisi statica
- analisi statica equivalente
- analisi dinamica modale (con anche gli effetti del secondo ordine)
- analisi statica non lineare per geometria (metodo P-delta e analisi in grandi spostamenti)
- analisi non lineare per materiale
- analisi time history lineari
- analisi time history non lineari
- analisi per fasi con valutazione effetti di viscosità e ritiro
- analisi di strutture precompresse (pre-post tensione)
- analisi di pushover con approcci a plasticità concentrata e diffusa
Il solutore di MIDAS è dotato di una libreria completa di elementi finiti:
- elementi truss
- beam
- plate (membranali e flessionali)
- elenenti solidi
- elementi cavo
- elementi speciali: link elastici, gap, hook
- elementi general link per la simulazione di isolatori/ smorzatori