DETTAGLI DIMENTICATI?

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Strutturale - ADEGUAMENTO SISMICO

  • Moduli: Isolatori, Dissipatori, P.Over, Incamiciature, FRP, Micropali, Cerchiature, Intonaco armato, Tirantature, Sistema CAM
  • Analisi: Lineare Statica, Lineare Dinamica, P.Over, Time History, I.D.A.

Grazie alle potenzialità offerte dalla suite strutturale STS il progettista ha, in modo agevole ed intuitivo, la possibilità di procedere alla modellazione di:

Strutture in Muratura

Nel caso in cui, ad analisi conclusa, si evidenziassero carenze nei collegamenti è possibile implementare nel modello le seguenti tipologie d’intervento e procedere ad una nuova valutazione della capacità di resistenza dell’edificio. Infatti, com'è noto, per gli edifici esistenti in muratura, è possibile ricorrere a diversi metodi di analisi, in funzione del modello con il quale vengono descritte la struttura ed il suo comportamento sismico.

In particolare, si possono manifestare meccanismi locali e meccanismi d’insieme.

La sicurezza della costruzione deve essere valutata nei confronti di entrambi i tipi di meccanismo.

Per quello che riguarda l’analisi globale, la libreria Strutturale STS, permette l’utilizzo anche di analisi e modelli non lineari di comprovata validità.

L’analisi della risposta globale di un edificio ha però significato solo quando sono impediti i meccanismi di collasso locali fuori dal piano (presenza di catene, cordoli…).

Per l’analisi sismica dei meccanismi locali si può far ricorso ai metodi dell’analisi limite dell’equilibrio delle strutture murarie, tenendo conto della resistenza a compressione della tessitura muraria, della qualità della connessione tra le pareti murarie e della presenza di catene e tiranti.

Compreso in CDMa Win versione lineare

Tale intervento di consolidamento e miglioramento sismico prevede l’inserimento, all'interno delle aperture, di telai costituiti da profili in acciaio o elementi in c.a. L'interfaccia utente è stata sviluppata per consentire un'agevole inserimento di tali elementi in modo da realizzare facilmente la riquadratura delle aperture. I telai lavorano in parallelo con i maschi murari e forniscono un incremento di resistenza e di duttilità alle pareti. La procedura può altresì essere usata per praticare nuove aperture su muri esistenti, verificando l'quivalenza tra muratura piena e foratura cerchiata e eliminando quindi la necessità di effettuare il calcolo dell'intero edificio.

 

cerchiatura aperture cdma-cerchiature

 

NOVITA' CDC WIN 2021Nuove Tools “Cerchiature Muratura”  (Funzionalità Bonus Pack 2021)

Il nuovo CDC Win – Cerchiature rel. 2021 è una potente applicazione che consente di effettuare la verifica locale di pareti in muratura forate con l'inserimento eventuale di cerchiature in acciaio e c.a per garantire il ripristino delle caratteristiche di rigidezza e resistenza originari a seguito delle variazioni che riguardano la distribuzione delle aperture nelle pareti portanti in muratura di strutture esistenti. Generalmente la creazione di una nuova apertura su una parete si realizza posizionando all’interno del foro un telaio di cerchiatura interna, in cemento armato o acciaio, con lo scopo di compensare, con la rigidezza e resistenza del telaio di cerchiatura, la perdita di resistenza e rigidezza della parete forata.

Modulo per CDS e CDMa

Il dissipatore sismico è un dispositivo che consente spesso di adeguare, in modo relativamente semplice ed economico, strutture esistenti altrimenti non recuperabili. I dissipatori isteretici assiali sono dispositivi antisismici non-lineari il cui comportamento dipende essenzialmente dallo spostamento. Questi sono particolarmente adatti ad essere utilizzati come controventi dissipativi, per la protezione sismica mediante dissipazione di energia. L’inserimento di tali dispositivi comporta un incremento della capacità dissipativa della struttura, e quindi migliora sensibilmente la sua risposta al sisma. L’inserimento di controventi dissipativi appartiene alla categoria di tecniche che riducono la domanda sismica.

I controventi, in particolare agiscono attraverso l’effetto combinato dell’incremento della dissipazione e della rigidezza e, in generale, permettono di ridurre lo spostamento di interpiano.

 

dissipatori dissipatori 1

CDS Win - MODULO – IMPORT/EXPORT CAD ARCHITETTONICI

 

VideocorsiBIM1  VideocorsiBIM2  VideocorsiBIM3

 

Nella release 2019 di CDS Win, la S.T.S. ha sviluppato una procedura che consente l’import/export, all’interno dell’interfaccia grafica del programma, di un modello strutturale implementato con alcuni tra i CAD architettonici commercialmente più diffusi.

I software dedicati a questo utilizzo e compatibili con il software CDS Win sono:

- Revit® e ArchLine®,per i quali è stata sviluppata una specifica procedura;

- Archicad®, Allplan®, Edificius®, etc…,per i quali l'importazione degli elementi strutturali avviene mediante la lettura e l'elaborazione dei dati esportati da questi CAD nel formato IFC.

Tramite un’apposita funzione, è possibile importare oppure esportare l’intero schema strutturale dell’edificio da studiare; ovviamente lo schema così generato potrà essere liberamente modificato ed implementato dall’operatore in base alle esigenze del caso.

In particolare, nella nuova release l’Import da Revit® è stato ulteriormente potenziato. È adesso possibile ottenere l’importazione anche di strutture in acciaio o miste acciaio e calcestruzzo, ottenendo automaticamente la decodifica dei profilati.

L’esportazione del modello strutturale avviene sempre tramite formato IFC, che può essere correttamente letto da Revit® e Archicad® con riferimento a tutti gli elementi strutturali e non presenti nel modello elaborato in CDS.

Il risultato del processo di import/export in IFC è quindi fedele alle informazione geometriche esportate in questo formato. La qualità del modello importato o esportato è quindi funzione della qualità dell'informazione reperibile nel file IFC.

Per rendersi conto della rispondenza al progetto originale, può essere utile effettuare una “preview” del progetto esportato, in uno dei tanti visualizzatori IFC gratuiti reperibili in rete.

Infine, è stata implementata una nuova procedura in ACR Win che consente l’import del computo metrico completo dai seguenti CAD architettonici: Revit® e Archicad®.

 

IFC900

 

Il modulo BIM di ACR Win permette di sfruttare appieno tutte le potenzialità degli ambienti BIM automatizzando  totalmente la redazione dei computi. Pertanto, diversamente da quanto avviene con i programmi basati sul semplice file IFC, ACR Win è in grado di associare, in modo totalmente automatico, alle quantità di ciascun oggetto i relativi prezzi senza alcun intervento utente. La differenza tra le due impostazioni è abissale: tramite BIM bastano pochissime operazioni, mentre tramite IFC bisognerebbe selezionare ogni elemento da computare e dichiarare quale grandezza considerare, quale prezzo associare, etc..

Al fine di rendere possibile un’importazione ottimale dal formato IFC è necessario attenersi alle seguenti linee guida:

- Gli elementi strutturali verticali (come ad es. i pilastri ed i setti), devono essere disegnati in modo da avere una corretta interpretazione strutturale (ad es. devono essere impostati da estradosso ad estradosso di ciascuna quota, senza alcuna soluzione di continuità lungo lo sviluppo verticale).

- Non è possibile importare elementi curvilinei.

- Gli elementi piccoli e tozzi, non essendo rilevanti dal punto di vista strutturale, vengono scartati.

Compreso in CDMaWin versione lineare

La tecnica di consolidamento mediante intonaci armati consiste nel realizzare, in aderenza alla superficie del paramento murario, sia sulla parete esterna che su quella interna, una parete di materiale a base cementizia, armata con rete metallica e resa solidale alla stessa con barre ancorate nella muratura per almeno 2/3 dello spessore murario.

 

intonaco armato intonaco armato

Compreso in CDMaWin versione lineare

Sistema tridimensionale di cuciture per il rafforzamento delle strutture murarie esistenti che consente la prevenzione della disgregazione della tessitura muraria. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. I nastri sono posizionati a formare maglie chiuse disposte in continuità secondo disposizioni che possono essere verticali e/o orizzontali e/o diagonali, tra loro anche sovrapposte, con forature secondo un reticolo regolare.

 

CAM 1  CAM 2

Compreso in CDMa Versione Lineare:

Rinforzo con intonaco armato per mezzo di rete costituita da fibra FRP in alternativa alle reti con tondini in acciaio.

Modulo per CDS:

Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.

La tecnica consiste nell’incollare ai componenti struturali, travi e/o pilastri,  mediante resine epossidiche, delle fasce ad alta resistenza, composte da tessuti di fibre di materiale composito immerso in una matrice polimerica. I materiali compositi FRP (Fiber Rinfoced Polymer) consentono interventi di consolidamento e di rinforzo di notevole efficacia e minimamente invasivi.

Anche per questa tipologia di rinforzo è stata implementata una procedura all’interno del CDSwin che consente all’utente di modellare componenti strutturali nodi in c.a., travi e/o pilastri caratterizzati da questo tipo di intervento e, a calcolo concluso, di valutare l’efficacia dell’intervento progettato in termini di:

  • aumento della resistenza a taglio
  • aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)

Compreso in CDMaWin versione lineare

Le strutture in muratura risultano altamente vulnerabili nei confronti di un’azione sismica in quanto presentano spesso un comportamento non scatolare con conseguente possibile innesco di meccanismi locali di collasso delle murature perimetrali.

Le tirantature sono elementi tradizionalmente impiegati con funzioni strutturali di collegamento, contenimento e ritegno e sono quindi sottoposte a sforzo di trazione. Nell’ambito del consolidamento strutturale, esse sono utilizzate principalmente per:

− contrastare l’azione di ribaltamento di pareti fuori dal loro piano;

− assorbire spinte anomale o dovute a coperture a volta;

− conferire all’edificio un comportamento scatolare funzionando da collegamento tra le varie pareti.

 

tirantatura 1 cdma tirantature 2013

STRUTTURE IN C.A.

Mentre le  nuove strutture, grazie alle procedure di progetto ed alle tecniche costruttive implementate nella nuova norma,  posseggono un margine di sicurezza elevato nei confronti dell’azione sismica, gli edifici esistenti sottostandard risultano spesso esposti al rischio sismico.

In questi casi la vulnerabilità risulta correlata sia ad anomalie del sistema strutturale che alla presenza di elementi non duttili ed il recupero sismico può comportare soluzioni marcatamente differenti. Le procedure di adeguamento sismico offerte dal CDS Win comprendono:

Modulo per CDS e CDMa

Il dissipatore sismico è un dispositivo che consente spesso di adeguare, in modo relativamente semplice ed economico, strutture esistenti altrimenti non recuperabili. I dissipatori isteretici assiali sono dispositivi antisismici non-lineari il cui comportamento dipende essenzialmente dallo spostamento. Questi sono particolarmente adatti ad essere utilizzati come controventi dissipativi, per la protezione sismica mediante dissipazione di energia. L’inserimento di tali dispositivi comporta un incremento della capacità dissipativa della struttura, e quindi migliora sensibilmente la sua risposta al sisma. L’inserimento di controventi dissipativi appartiene alla categoria di tecniche che riducono la domanda sismica.

I controventi, in particolare agiscono attraverso l’effetto combinato dell’incremento della dissipazione e della rigidezza e, in generale, permettono di ridurre lo spostamento di interpiano.

 

dissipatori dissipatori 1

CDS Win - MODULO – IMPORT/EXPORT CAD ARCHITETTONICI

VideocorsiBIM1  VideocorsiBIM2  VideocorsiBIM3

Nella release 2019 di CDS Win, la S.T.S. ha sviluppato una procedura che consente l’import/export, all’interno dell’interfaccia grafica del programma, di un modello strutturale implementato con alcuni tra i CAD architettonici commercialmente più diffusi.

I software dedicati a questo utilizzo e compatibili con il software CDS Win sono:

- Revit® e ArchLine®,per i quali è stata sviluppata una specifica procedura;

- Archicad®, Allplan®, Edificius®, etc…,per i quali l'importazione degli elementi strutturali avviene mediante la lettura e l'elaborazione dei dati esportati da questi CAD nel formato IFC.

Tramite un’apposita funzione, è possibile importare oppure esportare l’intero schema strutturale dell’edificio da studiare; ovviamente lo schema così generato potrà essere liberamente modificato ed implementato dall’operatore in base alle esigenze del caso.

In particolare, nella nuova release l’Import da Revit® è stato ulteriormente potenziato. È adesso possibile ottenere l’importazione anche di strutture in acciaio o miste acciaio e calcestruzzo, ottenendo automaticamente la decodifica dei profilati.

L’esportazione del modello strutturale avviene sempre tramite formato IFC, che può essere correttamente letto da Revit® e Archicad® con riferimento a tutti gli elementi strutturali e non presenti nel modello elaborato in CDS.

Il risultato del processo di import/export in IFC è quindi fedele alle informazione geometriche esportate in questo formato. La qualità del modello importato o esportato è quindi funzione della qualità dell'informazione reperibile nel file IFC.

Per rendersi conto della rispondenza al progetto originale, può essere utile effettuare una “preview” del progetto esportato, in uno dei tanti visualizzatori IFC gratuiti reperibili in rete.

Infine, è stata implementata una nuova procedura in ACR Win che consente l’import del computo metrico completo dai seguenti CAD architettonici: Revit® e Archicad®.

IFC900

Il modulo BIM di ACR Win permette di sfruttare appieno tutte le potenzialità degli ambienti BIM automatizzando  totalmente la redazione dei computi. Pertanto, diversamente da quanto avviene con i programmi basati sul semplice file IFC, ACR Win è in grado di associare, in modo totalmente automatico, alle quantità di ciascun oggetto i relativi prezzi senza alcun intervento utente. La differenza tra le due impostazioni è abissale: tramite BIM bastano pochissime operazioni, mentre tramite IFC bisognerebbe selezionare ogni elemento da computare e dichiarare quale grandezza considerare, quale prezzo associare, etc..

Al fine di rendere possibile un’importazione ottimale dal formato IFC è necessario attenersi alle seguenti linee guida:

- Gli elementi strutturali verticali (come ad es. i pilastri ed i setti), devono essere disegnati in modo da avere una corretta interpretazione strutturale (ad es. devono essere impostati da estradosso ad estradosso di ciascuna quota, senza alcuna soluzione di continuità lungo lo sviluppo verticale).

- Non è possibile importare elementi curvilinei.

- Gli elementi piccoli e tozzi, non essendo rilevanti dal punto di vista strutturale, vengono scartati.

Modulo per CDS

Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.

Detto rinforzo può essere applicato per ottenere:

  •  aumento della capacità portante verticale
  •  aumento della resistenza a flessione e/o taglio
  •  aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)

In CDSwin,  l’interfaccia utente è stata sviluppata per effettuare un input veloce ed intuitivo ed ottenere, a seconda della carenza di resistenza sismica o deformativa individuata, il massimo beneficio possibile. La procedura implementata in CDSwin consente una rapida modellazione di:

Incamiciatura in c.a

Questa procedura, maggiormente applicata ai pilastri (nelle travi l’utilizzo è meno frequente), permette all’utente di schematizzare il ringrosso circostante al nucleo in c.a esistente. L’elemento, in questo modo, viene considerato completamente monolitico, con completa interazione tra calcestruzzo vecchio e nuovo.

Incamiciatura in acciaio

Un’alternativa altrettanto valida è quella di confinare il nodo con piastre in acciaio piane, collegate meccanicamente agli elementi strutturali da rinforzare, travi e pilastri, ricorrendo all’utilizzo di tiranti anch’essi in acciaio.

Tenendo conto che la valutazione dell’eventuale contributo alla resistenza flessionale in campata dipende dalle modalità realizzative, ovvero da come si garantisce la collaborazione tra la sezione esistente e gli angolari (connettori, resine, etc.), è stato previsto un coefficiente di collaborazione che varia tra 0 e 100%. Nel modello è possibile, inoltre, inserire eventuali tirantini in acciaio in modo da rendere più efficace l’effetto di confinamento sulle sezioni allungate.

 

incamiciatura CA  incamiciatura acciaio

Rinforzi-aste-in-ca-tramite-incamiciatura

Modulo per CDS e CDMa

L’isolamento alla base prevede l’interposizione, tra la fondazione e la sovrastruttura, di appositi dispositivi caratterizzati da un’elevata rigidezza verticale ed un’elevata deformabilità orizzontale; la creazione di questa disconnessione lungo l’altezza determina per la sovrastruttura un incremento di deformabilità.

L'isolatore, a sua volta, comporta un aumento del periodo proprio di vibrazione (da 0,2-0,8 secondi per edifici a “base fissa” fino a 2-3 secondi) e così, spostandosi nella zona dello spettro a bassa accelerazione, è possibile ottenere una notevole riduzione dell’accelerazione percepita dalla struttura.

La procedura implementata nel CDSwin prevede, anche sfruttando archivi esterni precaricabili, l’inserimento di dispositivi di isolamento sia di tipo elastomerico che Friction Pendulum (FPS). L’interfaccia utente consente una rapida modellazione dell’elemento, le cui caratteristiche meccaniche possono essere manipolate in qualsiasi momento. Per il sistema complessivo realizzato, che comprende la sottostruttura, il sistema d’isolamento e la sovrastruttura, il software consente di effettuare sia analisi dinamica modale che analisi dinamica non lineare.

 

cds-isolatori-1

Compreso in CDSWin

I micropali rappresentano, senza dubbio, la più valida alternativa per la realizzazione sia di opere di fondazione tradizionali, più difficili da effettuare in particolari condizioni strutturali o geologiche, sia di opere di sottofondazione per consolidamento in ambiente urbano, dove gli spazi disponibili per gli scavi non sono sufficienti per ospitare grandi macchinari.

Il software strutturale e CDPWin, lavorando in sinergia con CDSWin, prevede la presenza di fondazioni su micropali, distribuiti in modo uniforme su plinti, travi di fondazione e platee. Questa tipologia di fondazione, molto utile in alcune condizioni, specialmente su strutture già esistenti, si distingue da quella su pali in cemento armato per una diversa concezione esecutiva e un differente comportamento da un punto di vista geotecnico.

Compreso in CDMa Versione Lineare:

Rinforzo con intonaco armato per mezzo di rete costituita da fibra FRP in alternativa alle reti con tondini in acciaio.

Modulo per CDS:

Nel caso in cui l’analisi sismica dell’edificio evidenzi carenze in alcuni componenti strutturali esistenti, l’utente, sfruttando le potenzialità di questa procedura, può optare per uno specifico intervento selettivo ottenendo un miglioramento sia della resistenza sismica che della capacità deformativa.

La tecnica consiste nell’incollare ai componenti struturali, travi e/o pilastri,  mediante resine epossidiche, delle fasce ad alta resistenza, composte da tessuti di fibre di materiale composito immerso in una matrice polimerica. I materiali compositi FRP (Fiber Rinfoced Polymer) consentono interventi di consolidamento e di rinforzo di notevole efficacia e minimamente invasivi.

Anche per questa tipologia di rinforzo è stata implementata una procedura all’interno del CDSwin che consente all’utente di modellare componenti strutturali nodi in c.a., travi e/o pilastri caratterizzati da questo tipo di intervento e, a calcolo concluso, di valutare l’efficacia dell’intervento progettato in termini di:

  • aumento della resistenza a taglio
  • aumento della capacità deformativa (solo con analisi non lineari)

con le seguenti tipologie di:

Analisi Sismiche

Metodi di analisi per la valutazione della risposta strutturale all’azione sismica

Per  la valutazione della risposta strutturale conseguente ad un evento sismico è possibile utilizzare i seguenti metodi di analisi:

  • analisi statica lineare (LSA-Linear Static Analysis);
  • analisi dinamica lineare (LDA-Linear Dynamic Analysis);
  • analisi statica non lineare (NLSA-Non Linear Static Analysis-PUSHOVER);
  • analisi dinamica non lineare (NLDA-Non Linear Dynamic Analysis),

Le tipologie di analisi lineare, LSA e LDA, prevedono un’analisi elastica per la determinazione delle deformazioni e delle sollecitazioni di ogni componente strutturale. In questo caso, le non linearità vengono, convenzionalmente considerate tramite opportuni parametri.

Le procedure lineari, però, offrono risultati poco realistici nel caso in cui il comportamento della struttura si discosti da quello elastico; ciò è particolarmente importante nel caso di edifici irregolari, nel caso in cui vi siano richieste localizzate di duttilità, oppure nel caso di edifici alti che, generalmente, sono caratterizzati da una marcato comportamento elasto-plastico.

Le tipologie di analisi non lineari, NLSA e NLDA, prevedono analisi dinamiche al passo, con l’integrazione diretta dell’equazione del moto, o statiche (push-over), applicando alla struttura forze orizzontali monotone crescenti fino ad un limite prestabilito. Queste procedure consentono una modellazione elasto-plastica della struttura con la possibilità di mettere in conto, durante l’analisi stessa, tutte le capacità dissipative che la struttura è in grado di esplicare e che non possono essere considerate in una procedura lineare.

Pertanto, le analisi non lineari consentono una valutazione più rigorosa della risposta strutturale nei confronti dell’azione sismica, e di conseguenza rappresentano per il Progettista un indispensabile strumento nel caso della verifica di edifici esistenti.

L’analisi I.D.A. (Incremental Dynamic Analysis) è uno strumento che consente di condurre la verifica sismica di strutture esistenti. La filosofia di verifica dell’analisi I.D.A. è analoga a quella dell’analisi Push-Over, e cioè consiste nel sollecitare la struttura con azioni simiche di intensità crescente verificando il raggiungimento dei diversi stati limite. La differenza fra i due tipi di analisi risiede nella modellazione dell’azione sismica. Infatti mentre nell’analisi Push-Over questa è schematizzata tramite forze orizzontali di piano nel metodo I.D.A. la struttura è sollecitata tramite accelerogrammi. Ne consegue che l’analisi I.D.A. consente di superare le limitazioni della Push-Over, risultando applicabile anche quando non sono presenti piani sismici o nel caso di strutture che non rispettano requisiti di regolarità. Ovviamente però nascono anche delle complicazioni. Infatti, così come avviene quando il sisma è modellato tramite accelerogramma, per ogni passo dell’analisi si dovranno considerare più accelerogrammi e quindi utilizzare i valori medi della risposta strutturale per condurre le verifiche del sistema strutturale. Ne segue che l’analisi I.D.A. risulterà inevitabilmente più onerosa da un punto di vista computazionale con incremento anche notevole dei tempi di analisi.

In CDSwin l’analisi I.D.A. è stata implementata sfruttando le potenzialità del solutore non-lineare Open Sees.

L’analisi modale rappresenta una procedura convenzionale di valutazione degli effetti dell’azione sismica e viene effettuata con riferimento alla determinazione dei modi di vibrazione della struttura considerata in campo elastico.

L’analisi deve prendere in considerazione tutti i modi di vibrazione che forniscono un contributo significativo alla risposta dinamica della struttura. A tal proposito è utile sottolineare che la norma vigente (cfr. § 7.3.3.1) impone che debbano essere considerati tutti i modi con massa partecipante significativa. Questo criterio si considera soddisfatto se la somma delle masse modali efficaci, per tutti i modi considerati, ammonta ad una percentuale significativa della struttura (85%) oppure se si considerano tutti i modi con massa partecipante superiore ad una percentuale minima (5%).

A ciascuno dei modi di vibrazione individuati, viene associato un coefficiente di partecipazione che, a sua volta, in relazione allo spettro di progetto, permette di valutare i vettori massimi delle forze statiche equivalenti relative ai vari modi.

Il valore massimo probabile E di un qualsiasi effetto (spostamento, sollecitazione, ecc.) è dato da formule di derivazione statistica. Le combinazioni più usate delle risposte sismiche per ottenere i valori massimi degli effetti sono: SRSS (radice quadrata della somma dei quadrati delle risposte modali Ei, square root sum of square) e CQC (combinazione quadratica completa, complete quadratic combination).

Per quanto sopra indicato, anche l’analisi dinamica modale, alla stessa stregua dell’analisi statica lineare, rappresenta una procedura convenzionale. La principale differenza tra le due tipologie consiste nel fatto che, nel caso dell’analisi modale, il calcolo dei parametri di risposta viene effettuato con riferimento alle caratteristiche dinamiche della struttura (modi propri di vibrare).

CDSwin consente anche di effettuare Dinamica nodale. Questo tipo di analisi sismica è l’equivalente dinamica di quella statica nodale sopra descritta, e sarà quindi consigliabile per strutture in acciaio abbastanza elevate, prive di impalcati rigidi, da progettare tenendo conto dell’effetto del sisma.

L’analisi lineare statica è una procedura basata sulla rappresentazione della struttura come di un sistema elastico lineare e dell’azione sismica come di un sistema di forze statiche applicate in prossimità dei singoli impalcati, dove si ammettono concentrate le masse dell’edificio, per poi procedere con la risoluzione del modello e la valutazione delle sollecitazioni agenti sui vari componenti strutturali.

Questo metodo consente di applicare al modello strutturale un sistema di forze che approssimano il primo modo di vibrare della struttura stessa. L’analisi lineare statica restituisce risultati affidabili solo nel caso in cui la risposta sismica della struttura in esame non risulti significativamente influenzata, in ogni direzione principale, dai modi di vibrare superiori al primo (NTC 2008 p.to 7.3.2).

In particolare, CDSwin consente anche di effettuare l’analisi statica nodale.Questa procedura rappresenta un’estensione dell’analisi sismica statica, in cui però le masse, piuttosto che essere collocate sui piani sismici, sono concentrate su tutti i nodi della struttura e le relative forze orizzontali risultano così applicate alla struttura in modo più diffuso, nodo per nodo. Ciò comporta il vantaggio di potere effettuare un’analisi sismica corretta anche in assenza di impalcati rigidi (tralicci, strutture senza solai rigidi o controventi di piano).

La capacità di una struttura di resistere all’azione sismica dipende principalmente dalla capacità che la stessa ha di deformarsi in maniera duttile. Nei metodi di analisi elastici (statico e dinamico) le possibili escursioni in campo plastico vengono valutate convenzionalmente attraverso l’utilizzo del fattore di struttura q che riduce lo spettro elastico ma non fornisce alcuna informazione sulla reale distribuzione della domanda di anelasticità nel momento in cui il limite elastico venga superato.

L’analisi pushover consiste nel sottoporre il modello strutturale ai carichi gravitazionali ed ad un sistema di forze laterali, che rappresentano le forze d’inerzia, e che vengono incrementate monotonicamente fino al raggiungimento dello spostamento di un particolare punto della struttura, chiamato “punto di controllo” , ad esempio il baricentro dell’ultimo piano, fino al raggiungimento delle condizioni ultime.

Il risultato finale dell’analisi è rappresentata dalla curva di capacità dell’edificio anche nota come curva di pushover, cioè un diagramma in cui in ascissa è riportato il valore dello spostamento del punto di controllo e sulle ordinate il taglio alla base.

In CDSwin sono previste le seguenti possibilità:

  • Concentrata CDS (modulo 12)
  • Distribuita OpenSees (OpenSees CDS e OpenSees I.D.A.)
  • Multicollasso CDS (modulo 12)

Le prime due riguardano la selezione del tipo di modellazione delle cerniere plastiche da utilizzare nell’analisi Push-over, da scegliere fra modello a plasticità concentrata e modello a fibre (plasticità distribuita). In base alla scelta della tipologia di cerniera plastica, verrà utilizzato in fase di analisi non lineare il solutore standard del CDSWin (plasticizzazione concentrata), oppure il solutore OpenSees (plasticizzazione distribuita).

L’opzione “MultiCollasso CDS” consente invece di sviluppare l’analisi pushover su fabbricati in c.a. o in acciaio senza arrestare la verifica al primo collasso strutturale, come normalmente si opera per edifici aventi questo sistema costruttivo, ma andando avanti con un’analisi multicollasso sul genere di quella svolta per le opere in muratura.

Inoltre, per ciascuna delle possibilità sopra elencate è disponibile anche un’ananlisi ad impalcato deformabile. Questa scelta consente di svolgere l’analisi Pushover anche in assenza di impalcati rigidi sul fabbricato, rifacendosi alla teoria proposta da Chopra e Goel [2002] ed estesamente descritta nella pubblicazione: Developement and application of Nonlinear Static Procedures for plan-asymmetric buildings - G. Adhikari, R. Pinho- IUSS press Decembre 2010. La soluzione proposta prevede di definire lo spostamento del sistema S.D.O.F. come uno spostamento generalizzato che compie sul tagliante totale lo stesso lavoro del sistema reale.

Questa tipologia di analisi consente di valutare tramite l’integrazione delle equazioni del moto la risposta sismica della struttura, modellata con elementi aventi comportamento non lineare.

Al modello tridimensionale vengono applicati accelerogrammi spettro-compatibili con lo spettro di risposta elastico ed i carichi gravitazionali.

Si tratta, sicuramente, della procedura più completa che permette di valutare le sollecitazioni e le deformazioni della struttura nel dominio del tempo, ma rappresenta anche il tipo di analisi più complesso in quanto richiede sia una particolare cura nella definizione di un modello capace di descrivere il comportamento post-elastico della struttura sotto cicli di carico-scarico, sia nella scelta degli accelerogrammi utilizzati. Proprio per questo ultimo motivo la normativa italiana impone di utilizzare almeno tre terne di accelerogrammi (ciascuna terna avente tre accelerogrammi contemporaneamente agenti nelle tre direzioni principali) per calcolare la risposta più gravosa.

In CDSwin l’analisi Time History è stata implementata sfruttando le potenzialità del solutore non-lineare Open Sees.

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