Criteri di modellazione FEM

Progetto e verifica secondo gli Eurocodici strutturali e le NTC
Approccio normativo - Teoria F.E.M. e tecniche di modellazione - Criteri di verifica - Capacity Design - Analisi strutturale - Interpretazione dei risultati

Il testo analizza le principali tecniche di base sull’approccio agli elementi finiti e sugli elementi generali costituenti tale metodo.

Il metodo F.E.M. (Finite Element Method), come noto, è un metodo di calcolo approssimato, che quindi, a seguito di una serie di approssimazioni e di condizioni al contorno, restituisce in pratica progettuale, un calcolo ed un risultato del tutto approssimato e non reale.

L’analisi F.E.M. deve però prescindere dalla teoria di base del metodo, dall’analisi fisico-matematica delle formulazioni reali e del problema da studiare, e dalle approssimazioni da eseguire. Un modello fisico semplice, se approssimato male, può divenire strutturalmente ed analiticamente il più complesso dei problemi, con risultati molto lontani da quello reale, analogamente, un ingegnere che approccia ad un problema complesso, se riesce ad approssimare ed imporre delle condizioni congrue al metodo stesso, ed alla realtà fisica attendibile del problema, ha senz’altro come risultato un modello gestibile con risultati prossimi alla realtà.

Per quanto riguarda la parte teorica del volume, vengono trattati i criteri di progettazione antisismica, come il criterio del Capacity Design con il concetto di gerarchia delle resistenze, nonché tutte le prescrizioni minime di dettaglio su limitazioni geometriche in ambito sismico secondo gli Eurocodici e le NTC.

Il volume, per quanto riguarda la parte pratica, riporta due esempi di progettazione F.E.M., con passaggi dal modello reale al modello fisico, da quest’ultimo al modello matematico-strutturale interagendo con la modellazione, fino all’estrazione e la completezza dei risultati con la loro interpretazione. Questi passaggi sono stati sviluppati con fogli elettronici in MS Excel (presenti nel software incluso), per il calcolo e la verifica di alcuni problemi comuni di progettazione strutturale.

Obiettivo del volume è quello di riuscire a sensibilizzare l’ingegnere, ad analizzare il problema, approssimarlo, ed infine, ad effettuare le verifiche, dando, con un approccio critico, un’interpretazione dei risultati.

Note sul software incluso
Il software gestisce i seguenti fogli MS Excel che consentono:

• Calcolo e verifica di nodi in acciaio su capriate tipo “warren”;
• Calcolo e verifica collegamento bullonato in acciaio trave-colonna del tipo “fin-plate”;
• Calcolo e verifica collegamento saldato in acciaio colonna-fondazione tramite tirafondi.

Utilità disponibili con il software: Glossario (principali termini tecnico-normativi); F.A.Q. (domande e risposte più frequenti); Test iniziale (verifica formazione di base); Test finale (verifica concetti analizzati).

Requisiti hardware e software: processore da 2.00 GHz; MS Windows Vista/7/8/10 (è necessario disporre dei privilegi di amministratore); 250 MB liberi sull’HDD; 1 GB di RAM; MS Excel 2007 o vs. successive.

Autore
Michele Altilia, ingegnere civile strutturista, libero professionista. Si occupa si progettazione strutturale di opere in c.a., acciaio e muratura, con particolare attenzione agli interventi di miglioramento ed adeguamento sismico di strutture civili ed industriali. Si occupa, inoltre, di modellazione e calcolo F.E.M..

Indice

Premessa

Introduzione al volume

Ringraziamenti

1. Approccio normativo
1.1. Quadro normativo nel mondo
1.2. Excursus della normativa sismica in Italia
1.3. La nuova normativa sismica
1.4. Cronistoria degli Eurocodici
1.5. Status e campo di applicazione degli Eurocodici
1.6. Norme nazionali che implementano gli Eurocodici
1.7. Collegamento tra gli Eurocodici e le specifiche tecniche armonizzate (EN e ETA) relative ai prodotti

2. Analisi agli elementi finiti
2.1. Introduzione al metodo degli Elementi Finiti
2.1.1. Il Metodo degli Elementi Finiti
2.2. Il concetto di F.E. (Finite Element)
2.3. Passi del Metodo agli Elementi Finiti

3. Caratteristiche degli elementi finiti
3.1. Modelli monodimensionali (1d)
3.2. Elemento Biella – Asta – Truss
3.3. Elemento trave (Eulero Bernoulli)
3.4. Elemento Trave (Timoshenko)
3.5. Modelli bidimensionali (2D)
3.6. Elemento membrana (Plane)
3.7. Stato piano di tensione (Plane Stress)
3.8. Stato piano di deformazione (Plane Strain)
3.9. Elemento Shell o guscio (Piastra + Membrana)
3.10. Elemento Plate (Thin Plate – Piastra Sottile)
3.11. Ipotesi della piastra di Kirchoff
3.12. Formulazione di rigidezza nell’ipotesi della piastra alla Kirckhoff
3.13. Elemento Plate (Thick Plate – Piastra spessa)
3.14. Ipotesi della piastra di Mindlin
3.15. Formulazione di rigidezza nell’ipotesi della piastra alla Mindlin

4. Struttura in cemento armato
4.1. Individuazione del contesto edilizio
4.2. Tipologia e classificazione di intervento
4.3. Descrizione della struttura di nuova realizzazione
4.4. Descrizione dei materiali adottati
4.5. Analisi dei carichi agenti sulla struttura
4.6. Approccio alla modellazione F.E.M. strutturale e criteri di analisi
4.6.1. Elementi in fondazione (platea)
4.6.2. Elementi in elevazione e Regolarità strutturale (travate, pilastrate)
4.6.3. Elementi di orizzontamento (solai)
4.7. Verifica secondo Eurocodici ed NTC con analisi ed interpretazione dei risultati
4.7.1. La non linearità geometrica
4.7.2. Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali
4.7.3. Analisi lineare dinamica modale
4.7.4. Criteri generali di progettazione Antisismica e Verifiche Strutturali (GDR) secondo Eurocodici e NTC
4.7.5. Verifica delle travi secondo i criteri del Capacity Design (Eurocodice UNIV 1998-1-3-1998-EN-IT)
4.7.6. Verifica dei pilastri secondo i criteri di Capacity Design (Eurocodice UNIV 1998-1-3-1998-EN-IT)
4.7.7. Verifica dei Nodi confinati e non confinati secondo i criteri di Capacity Design (Eurocodice UNIV 1998-1-3-1998-EN-IT)
4.7.8. Verifica dei Setti con funzione strutturale secondo i criteri del Capacity Design (Eurocodice UNIV 1998-1-3-1998-EN-IT)
4.7.9. Verifica della Duttilità secondo quanto richiesto dalle NTC
4.7.10. Verifica della platea di fondazione secondo quanto richiesto dalle (Eurocodice UNIV 1992-1-3-1998-EN-IT Eurocodice UNIV 1992-1-1 / 2-1993-EN-IT e NTC)
4.7.11. Verifica degli orizzontamenti (solai rigidi) secondo quanto richiesto dalle NTC
4.8. Esempi di estratti delle tavole esecutive strutturali di progetto

5. Struttura in carpenteria metallica
5.1. Premessa
5.2. Individuazione del contesto edilizio
5.3. Descrizione della struttura di nuova realizzazione
5.4. Descrizione dei materiali adottati
5.5. Analisi dei carichi agenti sulla struttura
5.5.1. Azione Sismica per elementi strutturali secondari
5.6. Approccio alla modellazione F.E.M. strutturale e criteri di analisi
5.7. Le imperfezioni strutturali (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.8. Verifiche degli elementi strutturali in termini di contenimento del danno agli elementi non strutturali
5.9. Analisi lineare dinamica modale
5.10. Verifica di resistenza degli elementi strutturali secondo (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.10.1. Verifica di resistenza delle colonne – CHS – 168.3 mm x 20 mm (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.10.2. Verifica di resistenza dei gradini doppi – Piatto – 100 mm x 10 mm (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.10.3. Verifica di resistenza travi portanti – Piatto in A – 310 mm x 25 mm, Piatto in B – 200 mm x 25 mm (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.10.4. Verifica di resistenza Cosciali esterni ed interni – Piatto – 300 mm x 20 mm (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.11. Verifica dei collegamenti bullonati e saldati secondo (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT ed NTC)
5.11.1. Verifica del nodo alla base della colonna
5.11.2. Verifica collegamento saldato in luce tra Cosciale Rampa – Trave Portante (NTC – Foglio Excel Promozione Acciaio)
5.11.3. Verifica collegamento bullonato con squadrette ad L tra Cosciale Rampa – Cosciale Pianerottolo (NTC – Foglio Excel Promozione Acciaio)
5.11.4. Verifica collegamento bullonato tramite calastrelli tra Piatto Gradino – Piatto Gradino (NTC – Foglio Excel Promozione Acciaio)
5.11.5. Verifica collegamento bullonato «fin plate» tra Colonna – Trave a mensola (Eurocodice UNIV 1993-1-1-98-1994-EN-IT)
5.12. Estratti delle tavole esecutive strutturali di progetto e immagini dell’opera realizzata

Installazione del software incluso
Note sul software incluso
Requisiti hardware e software
Download del software e richiesta della password di attivazione
Installazione ed attivazione del software

BIBLIOGRAFIA