CSP00229[GEN-Tutorial]Elementi Comprenssion e Tension Only

8/12/2019 CSP00229[GEN-Tutorial]Elementi Comprenssion e Tension Only

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PREMESSA

Per tension e compression only si intendono elementi reagenti solo a trazioneo compressione allinternodi unanalisistatica. Questi elementi sono legati aconcetti non lineari perci non possono funzionare nel contesto di unanalisi

dinamica modale.

Nellhelp in linea del sw alla voce:Start => Information => Analysis Guide

possibile trovare nel dettaglio quando questi elementi possono essereutilizzati nelle varie tipologie di analisi.

Mentre istruzioni sulla loro formulazione:Start => Model => Elements => Create Elements

Il campo di utilizzo di questi elementi vasto, nel seguente tutorial verrannotrattati 2 esempi pratici che possono capitare nellingegneria civile di tutti i

giorni:

EDIFICIO IN ACCIAIO CON CONTROVENTI REAGENTI SOLO A TRAZIONE

(contesto sismico) : elementi truss tension only

EDIFICIO SU SUOLO ELASTICO TIPO WINKLER REAGENTE SOLO A

COMPRESSIONE(fenomeno della parzializzazione della platea) : letto di mollecompression only


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LIBRERIA ELEMENTI TENSION ONLY IN MIDAS Gen/Civil

Elementi a 2 nodi:

Biella reagente solo a trazione con possibilit di

impostare valori limite a traz e comp

Hook : biella reagente a trazione con margine

definito da utente

Cable : cavo dotato di eventuale pretensione o

lunghezza indeformata a riposo


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LIBRERIA ELEMENTI COMPRESSION ONLY IN MIDAS Gen/Civil

Elementi a 2 nodi:

Biella reagente solo a compressione con

possibilit di impostare valori limite a traz e comp

Gap : biella reagente a compressione solo dopo un

margine definito da utente


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Molle non lineari

Reagente solo a compressione

Reagente solo a trazione

Legge costitutiva


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ESEMPIO 1:

EDIFICIO IN ACCIAIO CON CONTROVENTI REAGENTI SOLO A TRAZIONE

Controventi IPE 220 orientati solo in direzione Y


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Punto 1-AEdificio in campo elastico

Carichi staticiverticali

Azione staticadel vento

Azione sismicaspettrale

Analisi modale

Nel modello sono attualmente presenti una serie di carichi tra cui il ventostatico ed unanalisi sismica modale con spettro di risposta. Non sonoattualmente presenti elementi o caratteristiche non lineari.

Prima di introdurre fenomeni non lineari necessario impostare un modelloin maniera tradizionale inserendo tutto il procedimento che si fa in faseelastica lineare.


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Combinazioni di carico

statica

vento

sismica

Consideriamo come oggetto di studio la combinazione:sLCB5 per il ventosLCB12 per il sisma


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sLCB5 per il vento, risultati relativi solo alle bielle dicontrovento

Valori positivi => componente a trazioneValori negativi => componente a compressione

Gli elementi attualmente reagiscono a compressione


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sLCB12 per il sisma, risultati relativi solo alle bielle di controvento

Valori positivi => componente a trazioneValori negativi => componente a compressione

Lo scopo ora di fare in modo che gli elementi reagenti a compressionevengano automaticamente eliminati dal sw. Con un sistema iterativo il solutoreelimina gli elementi che reagiscono a compressione, togliendoli dalla matrice dirigidezza e volta in volta ricalcolandola fino a trovare il sistema equilibratosotto il caso di carico considerato.

=> Redistribuzione degli sforzi => Calcolo corretto degli sforzi sulle aste


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1) Selezionare gli elementi truss

2) Aprire il comando : Model => Elemets => Change Elements Parameters

Gli elementi lineari truss vengono cos trasformati in elementi non linearinon reagenti a compressione

Punto 1-BConversione dei truss in truss tension only


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Non valendo la regola di sovrapposizione degli effetti, in questo tipo di analisivengono ignorate le combinazioni viste prima. Bisogna creare quindi dei casi dicarico completi delle componenti verticali ed orizzontali moltiplicati o scalatodegli opportuni fattori di sicurezza.

=>Trasformare le combinazioni in Casidicarico

Procedura:

Si aggiungono 2 casi di carico (load Case)

Il primo caso di carico sar dedicato alla combinazione sLCB5 (vista prima), ilsecondo caso di carico sar dedicato alla combinazione sLCB12 (vista prima)


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Compaiono nel work tree 2 nuovi casi di carico momentaneamente vuoti, procedo oranellinserire la combinazione desiderata nel caso di carico opportuno, tramite il

comando:

Load => Create load case Using Load Combination

Combinazione

Caso di carico

NB: Questo comando permettedi trasformare direttamente lecombinazioniincasidi carico.


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I casi di carico comprendono ora tutte le componenti PP, permanente, vento,provenienti dalla combinazione desiderata

NB1 : i valori sono direttamente moltiplicati/scalati dei fattori correttivi provenientidalla combinazione

NB2 : nel caso del vento statico loperazione descritta completa. Nel caso sismicoproveniente da una Response Spectrum il comando ha tramutato solo le componenti

verticali ignorando quelle orizzontali, come si pu notare dai simboli non ci sono forzeorizzontali.Per ottenere anche le componenti provenienti dalla RS bisogna aggiungere unpassaggio.


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Aggiungere la componente spettrale

Results => Nodal Results of RS

Si decide il caso sismico

Se non si spunta nessun modo lacomponente RS in combinazione CQC

Se viene spuntato modo la componenteRS dedicata al modo

1

2 3

23


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Si ottiene una tabella di valori, ogni nodo possiede una forza

statica orizzontale proveniente dalla trasformazione della RS


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Tasto destro sopra la tabellaConvert to Nodal Load

Caso di caricocreato prima

Si aggiunge in pratica la componente spettrale al caso di caricostatico definito precedentemente

Aggiunta della componente sismicaorizzontale proveniente da una RS


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Le operazioni viste in precedenza sono state fatte per due situazioni : sismicae vento entrambe in direzione Y, ma lutente pu ripetere le operazioni eaggiungere casi di carico per tutte le combinazioni che a sua discrezionedevono essere oggetto di studio.

A questo punto lanciando lanalisi : Tasto Run, il sw sente la presenza dielementi tension Only tramutando lanalisi statica lineare in statica nonlineare per tutti i casi di carico presenti nel work Tree. Nellesempio ciconcentreremo ad esaminare i risultati solo per il caso di carico 6 e 7.

Caso di carico trattato Iterazioni x caso di cariconecessarie alla convergenza


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Consultando i valori di N delle bielle per il caso di carico Vento Y possibilenotare valori solo positivi a trazione, gli elementi a compressione sonoassenti a parte di valori residui (-0.75) causa tolleranza.


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Consultando i valori di N delle bielle per il caso di carico Sismico Y possibilenotare valori solo positivi a trazione, gli elementi a compressione sonoassenti a parte di valori residui (-0.58) causa tolleranza.


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E possibile utilizzare anche il post processor per verificare questo caso dicarico non lineare.Siccome le verifiche vengono eseguite dal sw solo se sono presenticombinazioni, ne viene creata una fittizzia come segue:

Valori unitari

Design => steel code check


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ESEMPIO 2:

EDIFICIO IN ACCIAIO CON PLATEA DI FONDAZIONE APPOGGIATASU MOLLE REAGENTI SOLO A COMPRESSIONE

La componente orizzontale sismica da origine ad un momento ribaltante alla

base del fabbricato, se M/N alto le reazioni di contatto sulla platea siparzializzano. Utilizzando un letto di molle di tipo compression only si vuoleottenere il fenomeno.

Viene aggiunta alledificio di prima una platea di spessore 50 cmrappresentata da elementi plate a 4 nodi (creazione manuale, oautomeshatore)


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Inserimento molle :Model => Boundaries => Surface Spring Supports

Applicazione di molle di superficie di tipocompression only

Si usa una rigidezza del terreno di tipodinamico per esempio pari a 5 Kg/cm3


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carico Sismico Y

Parzializzazione delle reazioni vincolari nella platea


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Tabella delle pressioni

1

2

3

Per ottenere questa tabella, se il modello complesso, necessario aspettarequalche minuto per la generazione.

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