Analisi e progettazione sismica per serbatoi in calcestruzzo armato nel rispetto dell Eurocodice 8 con Robot Structural Analysis Professional API

Transcript

1 AUTODESK ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL Analisi e progettazione sismica per serbatoi in calcestruzzo armato nel rispetto dell Eurocodice 8 con Robot Structural Analysis Professional API Ing. Artur Braunhofer, Wolf System in collaborazione con Ing. Massimo Speziani, Systema Il software Autodesk Robot TM Structural Analysis Professional propone un esempio di utilizzo avanzato di API (application programming interface) per calcolo automatico, dimensionamento, disegno esecutivo e generazione di documentazione. Si tratta di uno strumento potente che permette un calcolo rapido nel rispetto dell Eurocodice 8, Parte 4 relativo a alla resistenza sismica di silos, serbatoi e condutture. Watles all'ortles, progetto e realizzazione di Wolf System

2 Panoramica su Autodesk Robot Structural Analysis Professional Il software Autodesk Robot Structural Analysis Professional offre pieno accesso ad un'api aperta, che consente di implementare processi di routine attraverso l interfaccia utente standard rendendoli completamente automatizzati e quindi più velocemente ripetibili, estensibili e scalabili. Gli utenti possono eseguire una serie di operazioni, tra cui la creazione di modelli complessi, la generazione e modifica della geometria / mesh, l applicazione e modifica delle proprietà dei materiali, le informazioni su sezioni, condizioni al contorno, la conduzione di analisi e l estrazione dei risultati. Con Robot Structural Analysis Professional è possibile valutare rapidamente opzioni multiple di progetto; l API di Robot risulta quindi uno strumento versatile per la progettazione concettuale e preliminare conforme alla normativa. Automazione del processo Questo documento mostra il livello di dettaglio che il modello di calcolo può raggiungere in Robot Structural Analysis Professional, con una completa ed automatica definizione delle singolarità di tutti gli elementi. Per configurare le soluzioni differenti per un unico progetto possono essere utilizzati circa 250 parametri, permettendo ai progettisti un controllo completo per la generazione del modello. Sono inclusi nello strumento sviluppato parametri avanzati per il controllo di analisi non lineari, qualità della mesh, prescrizioni relative ai materiali, iterazioni di Bessel e coefficienti per le combinazioni di carico. Esempio di serbatoio di diametro paria a 26 metri per lo stoccaggio di liquidi a due compartimenti generato automaticamente attraverso Robot API 1. Inserimento dei dati di progetto

3 Finestre di uso intuitivo consentono l'inserimento veloce dei dati che saranno utilizzati dal programma nella procedura seguente. 2. Definizione della geometria del serbatoio Le piastre di fondazione possono essere vincolate attreverso un continuum infinito semi-elastico secondo la teoria delle fondazioni di Winkler. Se il coefficiente elastico

4 della fondazione è variabile, vengono inserite automaticamente molle non uniformi. È inclusa l opzione di fondazioni su pali. La posizione dei pali è direttamente importabile da disegno AutoCAD e gli utenti possono facilmente generare serbatoi con diversi scomparti. 3. Definizione dei carichi statici Tipicamente i carichi statici sono definiti da: pressione del terreno, carico termico, pressione idrostatica, in funzione del livello densità del liquido. E 'anche possibile effettuare un analisi statica non lineare per il galleggiamneto del serbatoio in funzione del livello di falda acquifera circostante. 4. Carico sismico in riferimento allo Spettro di Risposta Sismica secondo il DM 14/01/2008

5 Il carico applicato rispetta il codice locale per quanto riguarda gli effetti sismici. Le normative locali sono per certi aspetti più restrittive degli Eurocodici, quindi è indispensabile effettuare questo controllo. Sono presi in considerazione diversi stati limite sismici (resistenza e stato limite di danno). Il rischio sismico è collegato alla latitudine e longitudine del sito; le coordinate geografiche sono recuperate automaticamente tramite un servizio web di geocodifica per l'indirizzo specificato nelle informazioni del progetto. 5. Risposta idrodinamica Sismica del fluido secondo Eurocodice 8: Progettazione di strutture per la resistenza sismica, Parte 4: Silos, serbatoi e condutture Non vi sono disposizioni locali per questa parte molto specifica. Diversi codici danno disposizioni in materia di analisi sismica di serbatoi per stoccaggio di liquidi. I codici più utilizzati sono i seguenti: ACI 350.3, 2006, "Progettazione Sismica delle Strutture contenenti liquidi di calcestruzzo e commenti" American Concrete Institute, Farmington Hill, MI, USA. Eurocodice 8, 2006, Disposizioni relative alla progettazione per la resistenza sismica delle strutture, Parte 1: Regole generali, e Parte 4: Silos, serbatoi e condutture, European Committee for Standardization, Brussels. NZS 3106:2009, " Progettazione di strutture in calcestruzzo per lo stoccaggio di liquidi," Standards Association of New Zealand, Wellington. Una rigorosa analisi del fenomeno di interazione dinamica tra il movimento del liquido e la deformazione delle pareti e il piano interrato è un problema complesso che richiede capacità di calcolo elevate. Sono state proposte in letteratura diverse procedure di analisi: George Housner ha sviluppato una semplice analogia meccanica del sistema serbatoio-liquido* che costituisce anche la base per la valutazione della

6 pressione idrodinamica secondo l'eurocodice 8. Il moto del liquido nel serbatoio cilindrico può essere espresso come somma di due componenti, chiamati pressione impulsiva e convettiva. L'impulso rigido soddisfa esattamente le condizioni al contorno, ma provoca pressione zero per la posizione originaria della superficie libera, che non è corretta per gli effetti dinamici delle onde generate dal sisma. La componente convettiva non altera le condizioni al contorno, ma piuttosto la condizione di equilibrio del sistema per gli effetti dinamici. Distribuzione qualitativa della componente impulsiva (a sinistra) e convettiva (a destra) causate da un terremoto orizzontale * Housner, George, " Analisi dinamica dei fluidi in contenitori sottoposti ad accelerazione. Reattori nucleari e terremoti. Report No. TID 7024, U.S. Atomic Energy Commission, Washington D.C., La variazione spazio-temporale per la componente impulsiva è data dalla (A.1) Appendice A dell'eurocodice 8: p ε,μ,θ,t =C ε,μ ρhcosθa t La variazione spazio-temporale per la componente convettiva è data da (A.7) Appendice A dell'eurocodice 8:,,, = cosh I progettisti possono scegliere diverse modalità di sloshing del liquido, come rappresentato nella figura seguente.

7 6. Relazione tecnica e risultati delle armature Esempio di documentazione generata automaticamente; screenshot della geometria e risultati sono salvati in un documento di Word Tutta la documentazione richiesta è completamente automatizzata. Uno strumento genera tutte le immagini e le tabelle relative al modello e queste vengono automaticamente salvate in un documento di Microsoft Word. Gli inviluppi delle armature vengono automaticamente salvati in un file esterno di Microsoft Excel.

8 Un plug in di Autodesk Revit Structure utilizza i risultati delle armature, così come pure i dati geometrici salvati in un file di configurazione, al fine di creare disegni di produzione. Tutte le informazioni utilizzate per un progetto specifico sono automaticamente salvate sul server nella cartella del progetto e possono essere recuperati per nuovi progetti con un minimo di variazioni, contribuendo a ridurre ulteriormente il tempo di funzionamento. Grazie a questa applicazione e all'elevato livello di automazione che abbiamo ottenuto, Wolf System è in grado di ottimizzare il calcolo e la produzione della documentazione, aiutandoci a ridurre in modo significativo le operazioni in termini di tempi e costi dei materiali. Ing. Artur Braunhofer, Executive Manager Wolf System

9 L autore Massimo Speziani Massimo Speziani è un ingegnere strutturista con esperienza in analisi agli elementi finiti e Building Information Modeling. Ha lavorato come consulente per ARUP e come Application Engineer per Systema, che ha sostenuto Wolf System nell utilizzo efficace delle tecnologie Autodesk. Massimo è particolarmente interessato all ottimizzazione multi-criteria per la progettazione, all'intelligenza artificiale applicata alla progettazione e al calcolo ad alte prestazioni. Sta sviluppando un algoritmo per la risoluzione di problemi di ottimizzazione su larga scala e ha sviluppato diversi strumenti per Autodesk Revit Structure e Robot Structural Analysis Professional per gestire progetti di ingegneria complessi. Wolf System Wolf System International GmbH è attiva in tutto il mondo con 30 stabilimenti in oltre 15 paesi. Con circa 2500 dipendenti e una capacità di produzione estremamente flessibile ed elevata, Wolf System è stato a lungo uno dei gruppi leader nel campo delle costruzioni agricole e dei sistemi avanzati di prefabbricazione. Wolf System utilizza oltre metri cubi di legno lamellare e oltre tonnellate di acciaio in edifici industriali ogni anno, posizionandosi come operatore per l'acciaio più grande dell area alpina. Con 40 anni di esperienza e una produzione annua di edifici, 700 case e circa serbatoi, il Gruppo Wolf è un leader in edifici industriali, case prefabbricate e serbatoi / cisterne. Artur Braunhofer è responsabile dei calcoli statici per Wolf System Italia. Artur ha più di 10 anni di esperienza nel calcolo di serbatoi / cisterne per Wolf System in tutta Europa. Systema Systema Srl nasce come integratore di sistemi in Milano, Italia, nel Grazie all'esperienza maturata negli anni, Systema è ormai entrato nel mercato come un partner che supporta i propri clienti attraverso tutti i passaggi di informatizzazione aziendale. Systema è un Gold Partner Autodesk per l'architettura, l ingegneria e le costruzioni e dei mercati Manufacturing. Autodesk Oltre 10 milioni di professionisti in 185 paesi utilizzano i prodotti Autodesk per risparmiare tempo e denaro, guadagnare vantaggio competitivo e cambiare il modo in cui le idee prendono vita. Autodesk, AutoCAD, Revit, e Robot sono marchi registrati o marchi di Autodesk, Inc., e / o sue controllate e / o affiliate negli Stati Uniti e / o in altri paesi. Tutti gli altri marchi, nomi di prodotto o marchi appartengono ai rispettivi proprietari. Autodesk si riserva il diritto di modificare le offerte di prodotti e servizi e le specifiche tecniche e prezzi in qualsiasi momento senza preavviso e non è responsabile per errori tipografici o grafici che potrebbero apparire in questo documento Autodesk, Inc. Tutti i diritti riservati.