giovedì 15 novembre 2018

FaTA-E - Il calcolo

FaTA-E consente di analizzare le strutture secondo analisi statica e dinamica lineare e statica non lineare (Pushover). Inoltre è possibile effettuare analisi di buckling per la stabilità elastica e l’analisi iterativa per lo studio di strutture a controventi a diagonale tesa attiva. Il modello continuo della struttura viene sostituito con un modello discreto equivalente definito nel dominio tridimensionale e risolto in base ai sei gradi di libertà di ciascun nodo.


Il modello di calcolo viene generato automaticamente sulla base dei parametri forniti dall'utente. In particolare è possibile modellare la struttura tenendo conto della reale posizione degli elementi strutturali utilizzando ai nodi relazioni matematiche utili a definire il comportamento rigido degli stessi mediante appositi elementi finiti.
L'analisi statica lineare della struttura avviene risolvendo, in funzione delle incognite cinematiche, un sistema di equazioni lineari, mentre nel caso di analisi dinamica lineare la risoluzione viene basata sulla ricerca degli autovalori e autovettori di un problema agli autovalori generalizzato.

L'analisi statica non lineare viene affrontata utilizzando il metodo di Newton-Raphson. La struttura, per questo tipo di analisi, verrà discretizzata con elementi monodimensionali, in cui le caratteristiche di non-linearità di materiale sono assegnate esclusivamente agli estremi dell'asta. Ai vari passi di incremento dei carichi orizzontali, il diverso stato di sollecitazione determina la formazione di diversi tipi di meccanismi di rottura (per flessione, schiacciamento, taglio, resistenza dei nodi), i quali determinano, a loro volta, la ridistribuzione delle rigidezze e, di conseguenza, delle sollecitazioni. Le non linearità del sistema sono sia in termini di comportamento dei materiali che in termini di effetto P-Delta. E’ possibile inoltre considerare il contributo resistente dei tamponamenti secondo il modello sviluppato da Al-Chaar.
E' possibile inoltre considerare l'interazione con i muri di tamponamento e la modellazione dei link rigidi nei nodi trave-pilastro. Sono presenti quattro diversi tipi di spinta laterale: forze proporzionali a masse, altezze, modo fondamentale, combinazione modale fino all’85% delle masse. Mediante il metodo a punti di controllo multipli è possibile effettuare l'analisi anche in assenza di impalcati rigidi. Inoltre, è possibile modificare i vincoli interni alle aste in al fine di modellare cerniere interne e rilasci dei vincoli con inserimento di gradi di voncolo o rigidezze con valori finiti.L’analisi pushover di FaTA-E è sviluppata tenendo conto degli effetti dell’irregolarità in pianta secondo il metodo proposto da Fajfar (2005).
 

L'analisi di buckling viene effettuata mediante il calcolo dei modi in base alle impostazioni scelte dall’utente, il quale può scegliere quale modo considerare ai fini del calcolo dei coefficiente per le verifiche d’instabilità elastica. Il calcolo degli sforzi normali agenti, al fine dell'elaborazione della matrice geometrica, viene effettuato in base alla scelta della combinazione effettuata dall'utente. E' possibile, inoltre, tenere conto degli impalcati rigidi e considerare anche i soli sforzi normali agenti sulle colonne.
 

L'analisi iterativa per strutture a controventi a diagonale tesa attiva è effettuata secondo le indicazioni delle Norme Tecniche in modo da considerare solo gli elementi di controventi diagonali in trazione.
Il calcolo, sia in ambito lineare che non lineare, viene effettuato utilizzando avanzate procedure di calcolo ottimizzate per il tipo di processore e la tecnica delle matrici sparse.
La versatilità di calcolo è testimoniata dalla gestione degli impalcati rigidi, i quali modellati utilizzando le relazioni master-slave consentono di introdurre regole cinematiche tra i nodi dell'impalcato (slave) e il nodo rappresentativo dell'impalcato stesso (master). In FaTA-E è possibile intervenire sulla definizione degli impalcati rigidi, in modo da modellare strutture particolari di forme architettoniche inconsuete rispetto ai classici schemi a telaio.

Mediante una sofisticata procedura di calcolo matriciale è possibile calcolare i baricentri di massa e rigidezza tenendo conto dell'effettiva rigidezza delle travi, del grado di vincolo dei vari elementi strutturali, della rigidezza degli elementi bidimensionali, dei controventi, dei vincoli esterni. Inolte, l'utente può interagire definendo i piani di calcolo reali mediante le funzionalità grafiche utili ad unire nello stesso impalcato i diversi elementi presenti ai vari piani di input.


Per l'analisi di strutture con isolamento sismico, FaTA-E consente l'applicazione del metodo tramite appositi elementi finiti concepiti per recepire i parametri degli isolatori disponibili in commercio (FIP e ALGA), per l'utilizzo in ambito lineare equivalente. Gli isolatori considerati sono di tipo elastomerico e friction pendulum con risoluzione iterativa.
L'analisi sismica, differenziata per i vari stati limite, viene effettuata tramite lo spettro di risposta, il quale può essere definito anche per punti, in modo da considerare particolari azioni locali dovuti al sisma.
 

Il calcolo della PGA per le strutture esistenti è perfettamente allineato alle indicazioni del capitolo 8 del DM 14/01/08 ed al corrispondente capitolo della Circ. 617. Particolare attenzione è stata posta nell'elaborazione della definizione dei meccanismi fragili e duttili dei vari elementi strutturali, consentendo all'utente la differenziazione del fattore di struttura come richiesto dalla norma. Completano la procedura le varie funzioni, come ad esempio la possibilità di utilizzo delle rigidezze fessurate differenziate per travi e pilastri. I risultati dell'analisi verranno riportati, oltre che nella relazione di calcolo, nella "Scheda PGA" differenziata per Regione.