Come eseguire l'analisi pushover non lineare

Questo articolo descrive come eseguire, con la finestra Analisi Pushover Non Lineare di StatiCAD, la valutazione prestazionale basata sulle deformazioni di un edificio esistente in cemento armato secondo TBDY 2018 Capitolo 15 e EK 5B. Per il background del metodo consultare Fondamenti teorici dell'analisi pushover; per il confronto dei risultati con un software indipendente consultare Studi di validazione dell'analisi pushover.

informazioni

In quali edizioni? La valutazione prestazionale e il consolidamento di edifici in c.a. sono disponibili nelle edizioni Ultimate, Profesyonel e Betonarme.

1. Prerequisiti

• Il progetto deve essere in modalità di valutazione prestazionale di edifici in c.a. (edificio esistente): si attiva dal gruppo Impostazioni generali del progetto → Selezione della normativa → Prestazione B.15. Sezioni, armature e resistenze dei materiali esistenti devono essere definite.
• Deve essere stata eseguita l'analisi statica/dinamica. Il solutore pushover ricava da tale calcolo le sezioni degli elementi, le forze di estremità dei carichi verticali (G e Q) e i risultati dell'analisi modale. Se il pushover viene avviato senza analisi, la finestra emette il messaggio "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" (avviso: prima è necessario eseguire l'analisi).
• Se si intendono usare le opzioni SAP2000, sul computer deve essere installato e con licenza SAP2000 V27 (vedere il Paragrafo 4). Senza SAP2000 tutte le analisi e le relazioni sono ottenute con il solutore proprio di StatiCAD.

2. Panoramica della finestra

La finestra si apre con il comando Analisi → Analisi Pushover Non Lineare.

Finestra Analisi Pushover Non Lineare: a sinistra le impostazioni, in alto a destra la curva di pushover, in basso a destra la finestra di avanzamento/risultati.

Area	Funzione
Opzioni di direzione	Direzioni di spinta e parametri fondamentali di analisi
Metodo di valutazione dell'edificio	Scelta del livello di conoscenza (esaustivo / limitato)
Validazione SAP2000	Confronto opzionale con SAP2000 o calcolo con la soluzione di SAP2000
Analizza / Chiudi	Esecuzione delle direzioni selezionate
Direzione + Relazione	Generazione della relazione di una delle corse concluse
Grafico	Curva di pushover e punto di prestazione della direzione selezionata
Finestra di avanzamento	Eventi di formazione delle cerniere, domanda sismica e giudizio sull'edificio

3. Impostazioni di analisi

Impostazione	Descrizione
Caselle di direzione (8)	Combinazioni di direzione TBDY: direzione principale ±X ± 0,3·Y e direzione principale ±Y ± 0,3·X. Per ogni combinazione selezionata viene eseguita un'analisi pushover distinta. In una valutazione tipica si selezionano tutte e 8 le direzioni; per un rapido esame preliminare è sufficiente una sola direzione.
Moltiplicatore della direzione secondaria	Moltiplicatore della componente ortogonale nella combinazione; il valore normativo è 0,30.
Punto di prestazione definito [mm]	Se selezionato, anziché calcolare la domanda sismica, la spinta prosegue fino allo spostamento in sommità inserito direttamente (a fini di ricerca e confronto). Nella valutazione normale lasciare deselezionato; la domanda viene calcolata automaticamente secondo EK 5B.
Partecipazione del carico variabile (n)	Coefficiente N = G + nQ usato per lo sforzo normale di pilastri e setti e per le masse; dipende dalla destinazione d'uso dell'edificio (0,30 per abitazioni e uffici).
Cerniere con incrudimento (bilineare, My → MMax)	Se deselezionato, le cerniere hanno comportamento elastico–perfettamente plastico (EPP) (predefinito, a favore di sicurezza). Se selezionato, dopo lo snervamento le cerniere crescono fino a MMax con la pendenza di incrudimento reale della sezione; la capacità aumenta tipicamente del 5–10 %.
Livello di conoscenza ŞGDT	Con "Esaustivo" il coefficiente del livello di conoscenza è 1,0; con "Limitato" è 0,75; le resistenze dei materiali esistenti vengono moltiplicate per tale coefficiente.
Escludi le travi secondarie anche dal criterio SH (20 %)	Le travi secondarie (travi che poggiano su un'altra trave e non fanno parte del sistema resistente ai carichi orizzontali) sono sempre escluse dalle percentuali di travi del Danno Controllato 35 % e della Prevenzione del Collasso 20 %. Poiché nel testo della regola del 20 % per il Danno Limitato tale eccezione non compare, a casella deselezionata le travi secondarie rientrano nel conteggio SH; se selezionata, sono escluse anche dal criterio SH. La scelta incide sia sulla valutazione lineare sia su quella pushover; nelle relazioni le travi secondarie compaiono con il suffisso "[Tali]".

informazioni

Nella parte inferiore della finestra sono presenti anche le opzioni pushover multimodale, IRSA, pushover monomodale adattivo e P-Δ (secondo ordine). Tali opzioni sono descritte nell'articolo Analisi pushover multimodale e IRSA.

note

Tutte le impostazioni della finestra vengono salvate nel file di progetto; alla riapertura del file vengono ripristinate le ultime impostazioni utilizzate.

4. Opzioni SAP2000 (facoltative)

Dall'elenco a discesa si sceglie una delle tre modalità di lavoro:

Opzione	Funzione
Non usare SAP2000 (predefinito)	Tutto il calcolo viene eseguito con il solutore di StatiCAD; SAP2000 non è necessario.
Valida con SAP2000 (confronto)	Al termine delle corse di StatiCAD, le direzioni principali (±X, ±Y) di quelle selezionate vengono trasferite a SAP2000 insieme alle cerniere dello stesso modello e spinte anche lì. Nella finestra di avanzamento vengono riportati affiancati le curve di pushover dei due programmi, lo stato delle cerniere nel punto di domanda e i rapporti di taglio alla base. I risultati di calcolo restano comunque quelli di StatiCAD; SAP2000 fornisce un controllo indipendente.
Prosegui il calcolo con il risultato di SAP2000	Ogni combinazione di direzione selezionata viene risolta in SAP2000; la curva di pushover di SAP2000 e le rotazioni plastiche delle cerniere vengono rilette, mentre domanda sismica, regioni di danno, giudizio sull'edificio e relazione sono generati ancora da StatiCAD secondo la catena TBDY. Queste corse vengono aggiunte all'elenco delle relazioni con etichette come "SAP +X+0.30Y" e le relative relazioni possono essere generate. Al termine delle corse, nella finestra di avanzamento viene scritta una tabella riepilogativa di confronto complessivo dei risultati dei due programmi.

note

Avvio di SAP2000: se SAP2000 è già aperto, StatiCAD si collega all'istanza in esecuzione; se è chiuso, lo avvia automaticamente. La prima connessione può richiedere 20–30 secondi e viene mostrata passo per passo nella finestra di avanzamento.

note

L'opzione Cerniere con incrudimento si applica anche alle corse SAP2000: i due solutori lavorano con lo stesso modello di cerniera, così il confronto è sempre condotto con le stesse ipotesi.

5. Esecuzione dell'analisi

1. Impostare i parametri e premere il pulsante Analizza.
2. Per ogni direzione selezionata l'analisi pushover viene eseguita in sequenza. Nella finestra di avanzamento ogni evento di formazione di cerniera (passo, moltiplicatore di carico, spostamento in sommità, elemento) è elencato riga per riga; al termine della corsa vengono scritti la domanda sismica e il giudizio sull'edificio.
3. Se è stato scelto SAP2000, i lavori di SAP2000 proseguono in background e le righe continuano ad affluire nella stessa finestra. Nel frattempo è possibile usare la finestra; per avviare una nuova analisi attendere il termine della coda di SAP2000.

Finestra di avanzamento: flusso degli eventi, domanda sismica e giudizio sull'edificio.

6. Risultati: curva di pushover, punto di prestazione e relazione

Curva di pushover della direzione selezionata; il punto scuro è il punto di prestazione (di domanda) calcolato secondo EK 5B.

• Dall'elenco Direzione selezionare una delle corse concluse; la sua curva viene tracciata nel grafico.
• Il pulsante Relazione apre la relazione dettagliata per la direzione selezionata. La relazione comprende: i grafici della curva di pushover e di capacità–domanda modale, il riepilogo del calcolo della domanda, i controlli di applicabilità (ηbi, partecipazione di massa), le tabelle elemento per elemento delle rotazioni plastiche e delle regioni di danno, i modelli dei materiali e i controlli della deformazione unitaria delle zone di estremità dei setti. Può essere stampata dall'anteprima o salvata in PDF.
• Se è stato usato "Prosegui il calcolo con il risultato di SAP2000", anche le corse con etichetta "SAP ..." possono essere selezionate dallo stesso elenco e documentate in relazione.
• Dopo la corsa pushover, la forma deformata e le cerniere plastiche possono essere seguite passo per passo nella vista 3D (vedere Analisi pushover multimodale e IRSA, Paragrafo 5).

7. Uso in combinazione con il consolidamento

informazioni

Se l'edificio risulta inadeguato, il consolidamento viene definito sugli elementi nello stesso progetto e preso in considerazione con una sola opzione. Gli effetti del consolidamento sulla rigidezza e sulla sezione (fasciatura in FRP, incamiciatura, nuovo setto, parete di tamponamento) si riflettono anche sull'analisi pushover. Per i dettagli consultare l'articolo Come eseguire il consolidamento di edifici in c.a..

8. Situazioni frequenti

Situazione	Spiegazione / soluzione
"UYARI: önce analiz yapılmalıdır"	Il pushover è stato avviato senza analisi statica. Eseguire l'analisi e riprovare.
"Önceki SAP2000 doğrulaması hâlâ koşuyor"	È stata avviata una nuova analisi prima che la coda SAP2000 in background terminasse; attendere nella finestra di avanzamento la riga "SAP2000 doğrulaması tamamlandı".
Avviso ηbi > 1,4 o partecipazione di massa < 70 %	La condizione di applicabilità del pushover monomodale non è soddisfatta (TBDY 5.6.2.2). I risultati vengono comunque prodotti, ma nella relazione questo controllo è contrassegnato "SAĞLANMIYOR" (non soddisfatto). Per questi edifici eseguire la valutazione con pushover multimodale o IRSA.
Errore di connessione SAP2000	SAP2000 V27 non è installato o non ha licenza oppure l'avvio non è stato completato. Aprire SAP2000 manualmente, confermare la licenza e ripetere l'analisi; i dettagli sono nelle righe di connessione della finestra di avanzamento.
La curva SAP2000 termina prima dell'obiettivo	Nelle cerniere di SAP2000 è definita la perdita di resistenza (ramo discendente), mentre la cerniera di StatiCAD prosegue con un plateau. Si tratta di una differenza di modellazione intenzionale; i confronti vengono effettuati in prossimità del punto di domanda (vedere Studi di validazione dell'analisi pushover).