Analisi dinamica non lineare (Direct Integration)

Salve, ho implementato nel sap2000 un modello di un telaio piano, avente pilastri e travi definiti nel section designer e quindi armature e quant’altro. Ho aggiunto le cerniere plastiche Fiber P-M2-M3 agli elementi inserendo anche la lunghezza della cerniera plastica e le sovrascritture opportune delle cerniere. Ho inserito un accelerogramma dal database del PEER ed ho modificato lo smorzamento specificandolo dal periodo della struttura (ho avviato un’analisi dinamica modale e ricavati i periodi 1 e 2 li ho inseriti per il calcolo del coefficiente di massa e di rigidezza). Inserendo diversi valori come fattore scala ho notato che la struttura non va mai in campo plastico; ottengo dei risultati che hanno un andamento lineare in funzione della PGA, ovvero all’aumentare della PGA si ottengono sempre spostamenti lineari con essa. Mi domandavo se per caso questo era un problema per errore di modellazione oppure il sap non fornisce informazioni di questo genere. Inoltre vorrei sapere se è possibile inviarvi il file s2k per una revisione.
Cordiali saluti

CSI Italia Risponde

SAP2000 può gestire in maniera completa analisi time history non lineari aventi non linearità sia di tipo geometrico, P-Delta e grandi spostamenti, che di materiale.
Il fatto che il suo modello non raggiunga la plasticizzazione può essere dovuto o ad una azione sismica troppo bassa oppure a delle impostazioni di analisi non corrette.
Può inviarci il modello per una revisione all'indirizzo supporto@csi-italia.eu.

Nel modello inviato ci sono alcune imprecisioni, ma il comportamento non lineare del modello è assolutamente corretto. Prima di entrare nel dettaglio riporto le imprecisioni riscontrate:

- la sorgente di massa è stata impostata su "Da Elementi, Masse Aggiunte e Carichi" ma fra i carichi è stato aggiunto il caso DEAD cui è già associato un moltiplicatore del peso proprio pari a 1. In tal modo si tiene conto due volte della massa associata al peso proprio della struttura.

- L'analisi di pushover e l'analisi dinamica non lineare dovrebbero partire da una configurazione in cui la struttura è caricata dai carichi permanenti e da una quota parte dei carichi variabili. Occorre pertanto specificare che tali analisi debbano proseguire dalla fine del caso di carico non lineare definito sotto il nome di "Carichi Gravitazionali".

Passiamo ora all'analisi del comportamento non lineare:

- consideriamo dapprima l'analisi di pushover: analizzando la curva di capacità e lo stato delle cerniere è possible rendersi conto della correttezza dei risultati dell'analisi. Infatti, analizzando il diagramma momento rotazione delle singole cerniere e confrontandolo con quello ottenibile dal "Section Designer" per lo sforzo normale agente negli elementi, si può riscontra una perfetta corrispondenza di risultati. Nelle figure successive sono riportate la curva di pushover ed il confronto fra il diagramma momento rotazione di analisi e la corrispondente curva ottenuta dal SD per lo sforzo normale agente, con riferimento alla cerniera di base del pilastro di sinistra.

- Anche nel caso di analisi dinamica non lineare i risultati sono perfettamente in linea con le attese. Lanciando l'analisi col moltiplicatore dell'accelerogramma pari a 50 ed analizzando i risultati della medesima cerniera (base pilastro sisnitro) si nota un comportamento perfettamente aderente alle attese: il momento resistente è pari a quello calcolato dal SD e il ciclo isteretico è perfettamente in linea coi parametri specificati per i materiali costituenti gli elementi (incrudimento cinematico per l'acciaio e di tipo Takeda per il calcestruzzo).

Concludendo pertanto il modello ha un comportamento perfettamente aderente alle attese ed ai parametri specificati.
Un'ulteriore miglioria potrebbe essere quella di utilizzare un calcestruzzo di tipo non confinato per modellare le fibre esterne della sezione, in modo da cogliere anche il degrado di resistenza del ciclo isteretico.