Analisi FEM di edifici in muratura in aggregato edilizio

MODELLAZIONE, ANALISI E CONSULTAZIONE CRITICA DEI RISULTATI 

Il testo analizza la principale problematica di modellazione ed analisi di fabbricati ed edifici storici, siti in contesti dettati da assieme di unità strutturali o di aggregati edilizi. Risulta un argomento assai diffuso nella pratica strutturale e di difficile interpretazione normativa, sia dal punto di vista computazionale che esecutivo.

L’analisi FEM di tali strutture riveste un ruolo importante nella discretizzazione e realizzazione di un buon modello di base in quanto, un approccio errato, potrebbe compromettere un lavoro idealizzabile ed idealizzato su carta del tutto difforme dal comportamento realistico delle strutture.

L’approccio alla modellazione FEM delle strutture in muratura, può avvenire in diversi modi, telaio equivalente, al continuo, ibrido con generazione di molle a rigidezza calibrata, ecc.. Le analisi riprodotte sono del tipo non lineari, partendo già dal presupposto che un pannello in muratura, di per sé è una composizione di materiale fragile e duttile, dettato dalla pietra o mattone stesso, legato da calce e/o malta. L’analisi pushover è utile a descrivere, nel modo più approssimato possibile, il comportamento di tali strutture.

In tale volume si sviluppa un modello FEM con struttura a telaio equivalente, mediante l’ausilio del software agli elementi finiti Aedes.PCM.

Molto importante, risulta essere il rilievo geometrico strutturale, non solo dell’oggetto di fabbrica, ma di tutto il contesto in aggregato, così da poter ipotizzare ed analizzare le interconnessioni dei corpi strutturali, dello scambio di forze statiche e sismiche.

Per quanto riguarda la parte teorica del volume, vengono trattati i criteri di progettazione di strutture in muratura in aggregato, secondo quanto proposto nelle NTC 2018 e relativa Circolare applicativa n. 7 del 21 gennaio 2019.

L’obiettivo di tale volume è quello di riuscire a sensibilizzare l’ingegnere, ad avvicinarsi a tali argomentazioni mediante approcci semplificati, sia analitici che di individuazione dei meccanismi di rottura, di iterazione e di verifica.

Il software incluso, Aedes.PCM della software-house Aedes (versione freeware), consente la modellazione e l’analisi di alcuni esempi significativi, in modo che l’utilizzatore possa conoscere gli aspetti fondamentali dell’ambiente operativo del software e di valutarne le funzionalità.

REQUISITI HARDWARE E SOFTWARE

Per rendere efficienti tutte le funzionalità di Aedes.PCM è richiesto MS Windows a partire dalla versione 7 (7/8/10) e sistemi compatibili. Può esserci operatività compatibile con MS Windows XP/Vista ma, per l’esecuzione corretta ed ottimale delle funzionalità (in particolar modo quelle di tipo grafico), si raccomanda un hardware di nuova generazione. Per altri sistemi operativi è richiesta, a cura dell’utente, la piena compatibilità con i sistemi Windows indicati.

AUTORE

Michele Altilia, ingegnere civile strutturista. Si occupa si progettazione strutturale di opere in c.a., acciaio e muratura, con attenzione agli interventi di miglioramento ed adeguamento sismico di strutture civili ed industriali. Esperto in modellazione e calcolo FEM, attualmente collabora con la CGROUP S.r.l. ingegneria. È autore di varie riviste e pubblicazioni.

SOMMARIO

1. INTRODUZIONE ALL’ANALISI STRUTTURALI DI EDIFICI IN AGGREGATI EDILIZI a cura dell’Ing. Francesco Pugi
1.1. Storia costruttiva
1.2. Effetti stabilizzanti e instabilizzanti lungo la direzione della schiera
1.3. Criteri di modellazione delle unità strutturali

2. PROGETTO DI EDIFICIO IN AGGREGATO EDILIZIO
2.1. Descrizione generale del contesto di inquadramento dell’opera
2.2. Tipologia di intervento e descrizione generale della struttura
2.3. Livello di conoscenza delle murature
2.4. Caratteristiche meccaniche della muratura oggetto di miglioramento sismico

3. NORMATIVA TECNICA E RIFERIMENTI TECNICI
3.1. Norme di riferimento cogenti

4. RELAZIONE SUI MATERIALI. Descrizione dei materiali e dei prodotti per uso strutturale – Elab. 2
4.1. Acciaio da carpenteria metallica
4.1.1. Procedure e prove sperimentali di accettazione
4.1.2. Cls armato per opere di fondazione e consolidamento
4.1.3. Legno strutturale
4.1.4. Leca strutturale per consolidamento solai
4.1.5. Fibra di vetro per consolidamento pannelli murari
4.1.6. Planitop HPC per consolidamento massetto strutturale e risanature

5. CRITERI DI PROGETTAZIONE E DI MODELLAZIONE

6. ANALISI DEI CARICHI E PARAMETRI DI PROGETTO PER L’AZIONE SISMICA
6.1. Azione sismica
6.2. Carico accidentale neve
6.2.1. Carico accidentale neve in accumulo su terrazza
6.3. Carichi statici elementari su solai stato di fatto
6.4. Carichi statici elementari su solai stato di progetto
6.5. Carichi aggiuntivi per unità strutturali in aggregato edilizio – NTC 2018 – Aggregati edilizi (C8.7.1.3.2)
6.6. Aggregato edilizio. Carichi provenienti da paramenti murari adiacenti
6.7.  Metodo di verifica e combinazione delle azioni

7. CARATTERISTICHE E AFFIDABILITÀ DEL CODICE DI CALCOLO
7.1. Condizioni al contorno U.S. ed impostazioni di base modello di calcolo

8. ANALISI GEOTECNICA DELLE FONDAZIONI
8.1. Caratteristiche geologiche del terreno
8.2. Progettazione per azioni sismiche. Verifica dello stato limite ultimo (slu)
8.3. Verifica alla liquefazione
8.4. Modulo di sottofondo
8.5. Vincolamento in fondazione
8.6. Verifica delle pressioni di contatto fondazione

9. CONDIZIONE AL CONTORNO SUI MASCHI MURARI IN ADIACENZA
9.1. Vincolamento solai e aste (stato di fatto)
9.2. Vincolamento solai e aste (stato di progetto)
9.3. Rigidezza dei maschi murari

10. PROCEDURA E METODI DI ANALISI ESEGUITE

11. ANALISI MODALE
11.1. Analisi dello stato di fatto
11.2. Analisi dello stato di progetto

12. CATEGORIA DI INTERVENTO PREVISTO E DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI ADOTTATI. INTERVENTI DI MIGLIORAMENTO
12.1. Intervento di miglioramento sismico delle strutture

13. VERIFICA MECCANICA STRUTTURALE DEGLI INTERVENTI SISMICI
13.1. Verifica strutturale cerchiature in carpenteria metallica
13.2. Verifica strutturale consolidamento solaio Varese P1
13.3. Verifica strutturale nuovo solaio in legno con connettori e innesti
13.4. Verifica strutturale solaio di copertura

14. ANALISI E CARATTERISTICHE DELLE SOLLECITAZIONI
14.1. Sollecitazioni statiche non sismiche stato di fatto
14.2. Sollecitazioni statiche non sismiche stato di progetto

15. VERIFICA IN ANALISI CINEMATICA
15.1. Meccanismi del secondo ordine cinematico
15.2. Analisi cinematica stato di fatto
15.3.  Analisi cinematica stato di progetto

16. ANALISI STATICA NON LINEARE PUSHOVER
16.1. Pushover stato di fatto
16.2. Pushover stato di progetto

17. RISULTATO DELLE ANALISI E VALIDITÀ DELL’INTERVENTO

18. PROCEDURE PER IL CALCOLO DELLA PERDITA ANNUALE MEDIA (PAM) IN EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA
18.1. Linee guida per la classificazione del rischio sismico delle costruzioni (D.M. 28 febbraio 2017 con successiva integrazione del 7 marzo 2017)
18.1.1. Introduzione
18.1.2. Attribuzione delle Classi di Rischio
18.1.3. Metodo convenzionale
18.1.4. Metodo semplificato
18.1.5. Interventi e relativo passaggio di classe di rischio
18.1.6. Metodo convenzionale
18.1.7. Metodo semplificato
18.2. PAM – Analisi dello stato di fatto
18.3. PAM – Analisi dello stato di progetto
18.4. Conclusioni valutazione PAM

19. PIANO DI MANUTENZIONE DELLA PARTE STRUTTURALE ELAB. 3
19.1. Premessa
19.2. Descrizione dell’opera
19.3. Manuale d’uso
19.4. Manuale di manutenzione

20. IL SOFTWARE INCLUSO
20.1. Note sul software Aedes.PCM
20.2. La software-house Aedes
20.3. Requisiti di sistema
20.4. Richiesta della password di attivazione del software
20.5. Installazione ed attivazione del software
20.6. Assistenza tecnica sui prodotti Grafill (TicketSystem)

21. RIFERIMENTI NORMATIVI

22. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI