A N A L I S I A S C A N S I O N E A N G O L A R E

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1 A N A L I S I A S C A N S I O N E A N G O L A R E Versione G R U P P O S I S M I C A S. R. L.

2 3DMacro è prodotto da: Gruppo Sismica s.r.l. Viale Andrea Doria, Catania Telefono: 095/ Web: 3DMacro è distribuito in esclusiva da: OmniaTest s.r.l. Via Nina da Messina, Messina Telefono: 090/ Web: Supporto tecnico: - Pag. 2 -

3 INDICE GENERALE 1. INTRODUZIONE 2 2. DEFINIZIONE DEI GRUPPI DI ANALISI P A R A M E T R I DI A N A L I S I P A R A M E T R I DI CONTROLLO 4 3. ESECUZIONE DELLE ANALISI 5 4. LETTURA DEI RISULTATI D O M I N I O D I CA P A CITÀ D O M I N I O D I S P O S T A M E N T O 9 - Pag. 1 -

4 CAPITOLO 2 DEFINIZIONE DEI GRUPPI DI ANALISI 1. INTRODUZIONE La funzionalità "scansione angolare" permette di eseguire analisi push-over secondo una direzione generica del carico sismico, non necessariamente coincidente con le direzioni principali dell'edificio. Le funzionalità di input permettono di definire, in modo semplice, un insieme completo di analisi (gruppo) che indagano tutte le direzioni di carico con un incremento costante di angolo. Tutte le analisi appartenenti a un gruppo sono caratterizzate dalla medesima distribuzione spaziale di carico, che può appartenere sia al gruppo 1 (forze sismiche proporzionali alle masse e alle quote o proporzionali ai modi di vibrare) che al gruppo 2 (forze sismiche proporzionali alle masse) delle NTC 08'. I risultati di un gruppo di analisi vengono sintetizzati mediante una rappresentazione tridimensionale, denominata Capacity Dominium (Caliò et al., 2006) che permette di individuare le direzioni di minore resistenza e minore duttilità dell'edificio. In tale grafico ogni curva di capacità è riportata in un piano perpendicolare al piano XY, in modo che il coefficiente di taglio alla base sia leggibile sull asse Z. La traccia del piano in cui è riportata ogni curva di capacità sul piano XY identifica la direzione di carico. Utilizzando sezioni 2D del capacity dominium si ottengono utili grafici piani nei quali vengono riportati gli spostamenti limite relativi alla capacità e domanda, nei diversi stati limite considerati. In questa rappresentazione sono facilmente individuabili le direzioni cui corrisponde il minimo coefficiente di sicurezza, che condiziona pertanto la vulnerabilità dell'intero edificio. L'utilizzo delle analisi a scansione angolare risulta particolarmente utile per edifici irregolari, in pianta o in altezza, per i quali non è facile individuare le direzioni principali o può non essere sufficiente indagare il comportamento dell'edificio limitandosi a considerare il carico orientato lungo queste ultime. - Pag. 2 -

5 2. DEFINIZIONE DEI GRUPPI DI ANALISI Nell'ambiente di definizione delle analisi è possibile definizione un "Gruppo" o "Famiglia" di analisi composto da un numero arbitrario di analisi, caratterizzate dalla stessa distribuzione spaziale del carico sismico, ottenute variando unicamente la direzione di carico a partire da un incremento di angolo costante, definito dall'utente. Per accedere all'ambiente di definizione dei Gruppi di analisi il percorso è il seguente: menu Definisci > Analisi... > Scansione angolare, (cfr Manuale Utente). Figura 1. Finestra di definizione dei gruppi di analisi La finestra è suddivisa in due sezioni: "Parametri di analisi" e "Parametri di controllo". La prima sezione contiene i parametri per la definizione del carico sismico e dello stato iniziale della struttura. Come è possibile osservare, la finestra contiene le medesime opzioni di scelta della finestra di definizione delle singole analisi. Le informazione aggiuntive sono: il nome del gruppo che farà parte del nome delle singole analisi come desinenza seguita dall'angolo di calcolo definito; il passo della scansione angolare che rappresenterà lo sfasamento delle singole analisi appartenenti al gruppo; l'angolo di partenza rispetto alla direzione X globale, che verrà assegnato alla prima analisi del gruppo. La sezione contiene i parametri per il controllo delle analisi, in modo analogo a quanto previsto per la definizione di una analisi singola. Non sarà possibile definire passi di analisi inferiori ai 10 ne superiori ai 120. Ciò permetterà di evitare di definire un numero eccessivo di analisi (max 36) o troppo esiguo (min 3) che impedirebbe la creazione di un dominio 3D. Inoltre il Gruppo di distribuzione forze non prevederà distribuzioni con eccentricità aggiuntiva. Non sarà possibile definire più di 3 gruppi di analisi. Inoltre le singole analisi appartenenti ad un gruppo non potranno essere cancellate o modificate singolarmente. - Pag. 3 -

6 2.1. PARAMETRI DI ANALISI La sezione di definizione dei parametri delle analisi è suddivisa in due sottosezioni che permettono di impostare le caratteristiche comuni alla famiglia di analisi e la scelta delle direzioni di carico da indagare. scelta delle direzioni di carico: oltre al nome delle analisi bisogna scegliere una direzione di carico (start) e una discretizzazione angolare (passo). Il numero di analisi e le direzioni di carico verranno calcolate in automatico a partire dai suddetti parametri. scelta dei parametri di carico: la finestra consente di impostare il gruppo e la distribuzione spaziale del carico, la tipologia di controllo (forze/spostamento) e l'analisi di partenza. Tali caratteristiche verranno assegnate all'intero gruppo di analisi PARAMETRI DI CONTROLLO In questa sezione è possibile definire i parametri del calcolo non lineare. In particolare bisogna definire il nodo di controllo rispetto al quale verranno tracciate tutte le curve di capacità, o in alternativa, bisogna spuntare l'opzione "automatico" per richiedere una scelta di default del programma. Inoltre bisogna indicare se alla prima fase, in cui vengono applicati incrementi costanti di carico, deve seguire una fase a incrementi di spostamento. - Pag. 4 -

7 3. ESECUZIONE DELLE ANALISI All'interno della finestra che permette la selezione rapida delle analisi da lanciare (cfr. 8.2 Manuale Utente) è stata introdotta un nuova sezione che riporta i tre gruppi di analisi definiti. Spuntando il riquadro corrispondente tutte le analisi appartenenti al gruppo verranno selezionate per il lancio. I riquadri corrispondenti ai gruppi di analisi saranno abilitati solo se sono stati definiti opportunamente i gruppi e riportano il nome scelto in fase di definizione del gruppo. Qual'ora il gruppo non sia stato definito, il riquadro risulterà disabilitato e riporterà un nome di default generico. Figura 2. Finestra per il lancio rapido delle analisi Accedendo alla sezione "Dettagli" della finestra è possibile visualizzare l'intero elenco delle analisi del gruppo selezionate per la fase di elaborazione. Se una analisi appartenente a un gruppo viene selezionata, o esclusa, tale modifica viene applicata a tutte le altre analisi del gruppo. Non è quindi possibile eseguire una o più analisi di un gruppo singolarmente, escludendo le altre. - Pag. 5 -

8 4. LETTURA DEI RISULTATI Le analisi appartenenti a un gruppo che compone una "scansione angolare" conservano tutti gli strumenti messi a disposizione in ambiente che 3DMacro per il postprocessing dei risultati: visualizzazione delle deformate correlate dagli indicatori di danno, stima di vulnerabilità, registro degli eventi, ecc. In aggiunta è stato predisposto un ulteriore ambiente di visualizzazione, utile per la sintesi e l'interpretazione dei risultati della scansione angolare. Per accedere a tale ambiente il percorso da seguire è: menu Verifica > Curve pushover e stima della vulnerabilità... > Capacity Dominium, (cfr Manuale Utente). Figura 3. Scheda Capacity Dominium all'interno dell'ambiente preposto alla stima di vulnerabilità. Come si può osservare l'ambiente risulta diviso in quattro grafici e alcuni comandi per il controllo, posti nella parte sinistra dello schermo. - Le viste superiori contengono due viste assonometriche del medesimo "Dominio di capacità" (Capacity Dominium) in modo da permettere all'utente di visualizzare contemporaneamente due viste 3D differenti o, in alternativa, una vista 3D e una 2D. - Il grafico in basso a sinistra fornisce un dominio di spostamento 2D in cui è possibile individuare le direzioni di analisi, gli stati limite e lo stato di verifica delle singole stime di vulnerabilità. Figura 4. Domini di spostamento - Pag. 6 -

9 - Infine il grafico in basso a destra riporta la sovrapposizione di tutte le curve di capacità delle singole analisi. Figura 5. Curve di capacità - L'ambiente di controllo sulla sinistra raggruppa i controlli per la scelta del gruppo di analisi da visualizzare, la legenda del Dominio di Capacità, i filtri di visualizzazione del dominio di spostamento e i bottoni di accesso alla guida, stampa e chiusura della finestra. Figura 6. Ambiente di controllo Nei successivi paragrafi verrà esposto nel dettaglio metodo di costruzione e modalità di lettura dei singoli domini DOMINIO DI CAPACITÀ Tali grafici vengono costruiti partendo dalle singole curve di capacità appartenenti alle diverse analisi del Gruppo di scansione angolare, disegnate in un piano perpendicolare al piano XY, in modo che il coefficiente di taglio alla base sia leggibile sull asse Z. La traccia del piano in cui è riportata ogni curva di capacità sul piano XY identifica la direzione di carico. Il dominio e stato ottenuto riportando le curve a partire da una circonferenza ideale avente come raggio lo spostamento massimo fra tutti gli spostamenti finali raggiunti dalle singole analisi, e disegnandole verso il centro di questa circonferenza ideale. Il risultato finale sarà un dominio a - Pag. 7 -

10 forma pseudo troncoconica con un foro centrale più o meno ampio che è stato definito "Capacity Dominium" (Caliò et al., 2006). L'ampiezza e la posizione dell'eventuale foro centrale denuncia le direzioni di maggiore sofferenza in termini di duttilità della struttura in esame. La scala di colori rappresenta invece in termini di CB l'intensità del tagliante alla base per ogni direzione di analisi e ad ogni passo. I colori tendenti all'arancio e al rosso evidenziano le direzioni con un maggiore impegno della struttura in termini di tagliante di base. Figura 7. vista assonometrica del Capacity dominium. Figura 8. vista XY del Capacity dominiunm Figura 9. vista XZ del Capacity dominiunm - Pag. 8 -

11 Figura 10. vista YZ del Capacity dominiunm 4.2. DOMINIO DI SPOSTAMENTO In tale grafico gli spostamenti vengono riportati a partire dall'origine. Sono riportate le direttrici (Tracce) delle curve di capacità delle singole analisi sul piano XY del riferimento globale secondo la propria direzione di calcolo. Lungo la griglia circolare composta da isometriche è possibile leggere gli spostamenti di tutte le tracce rappresentate. Le curve colorate rappresentano invece delle isoparametriche in termini di stati limite attivati per il modello in esame, e sono riunite in coppie di curve relative alla capacità e alla richiesta di spostamento per i diversi stati limite. In particolare le curve tratteggiate con marcatori triangolari sono relative alle capacità di spostamento, mentre le curve continue con marcatori circolari sono relative alle domande di spostamento. I filtri di visualizzazione permettono di attivare e disattivare la vista delle singole curve e delle tracce al fine di agevolare la lettura dei risultati. Inoltre avvicinandosi con il puntatore del mouse ai nodi delle singole curve, nell'area delle coordinate del puntatore compare sempre la descrizione dell0 stato limite associato. Leggendo le curve accoppiate è possibile avere informazioni relativamente alla stima di vulnerabilità dello stato limite inerente per tutte le analisi appartenenti al gruppo. Infatti dove la curva di richiesta risulti interna alla curva di capacità la stima risulterà soddisfatta, viceversa la stima di vulnerabilità sarà non verificata. Tale informazione è immediatamente accessibile grazie alla colorazione delle tracce che rappresentano le analisi: infatti se la stima di vulnerabilità per tutti gli stati limite è soddisfatta la curva verrà colorata di verde; se invece anche un solo stato limite riporta una stima non soddisfatta la curva sarà colorata di rosso. Inoltre avvicinando il puntatore del mouse ai vertici delle tracce nell'area delle coordinate del puntatore sarà possibile leggere le percentuali di stima per ognuno degli stati limite coinvolti nell'analisi corrispondente. Figura 11. Percentuali di stima per ogni stato limite - Pag. 9 -