Tutorial - Introduzione SAP2000

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  • 8/19/2019 Tutorial - Introduzione SAP2000

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    European Centre for Training and Researchin Earthquake Engineering

    UTILIZZO 3DDI SAP2000®

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    Marco Furinghetti

    Centro Europeo di Formazione eR

    icerca in Ingegneria Sismica - EUCENTRE

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    Definizione di un nuovo modello

    Cambiare unitàdi misura

    Utilizzo del programma SAP2000 nel 3D – Marco Furinghetti

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    Definizione griglia

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    VisteAppaiono due finestre con due punti di vista differenti: una visone 2D e una visione 3D

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    Vista 2D: piano X-Z Vista 3D

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    Convenzioni di segnoLe forze interne negli elementi sono:• P , forza assiale• V2, azione di taglio nel piano 1-2• V3, azione di taglio nel piano 1-3• T, il momento torcente (ruota attorno all’asse 1)• M2, il momento flettente nel piano 1-3 (ruota attorno all’asse 2)• M3, il momento flettente nel piano 1-2 (ruota attorno all’asse 3)

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    Convenzioni di segno

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    Piano 1-3 Piano 1-2

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    MaterialiDefine Materials

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    Le unità di misura sono:

    • Peso: kN / m 3• Modulo di elasticità: kN / m 2• Massa: tonnellate / m 3

    Per il calcestruzzo: E = ~ 25·10 6 kN/m 2

    Per l’acciaio: E = ~ 2·10 8 kN/m 2

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    SezioniDefine Frame sections Add new property

    Per sezioni in calcestruzzo: Frame Section Property Type Concrete

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    t2

    t3

    Concrete reinforcement: a noi non serve

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    SezioniDefine Frame sections Add new property

    Per sezioni in acciaio: Frame Section Property Type Steel

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    SezioniSi possono importare delle sezioni già definite dei profili in acciaio:

    Define Frame sections Import new Property I/Wide Flange

    I file.pro sono contenuti nella cartella SAP2000 11

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    Disegno sezioni

    I pilastri vanno disegnati dal basso verso l’alto e le travi da sinistra verso destra

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    Nel sistema di riferimento locale :

    Ogni elemento ha 2 nodi ( i ) e ( j )

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    Per creare un elemento:

    Draw Frame/Cable element

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    Assi locali e globaliPer gli assi locali la convenzione di colori è RED, WHITE AND BLUE:

    • RED: asse 1• WHITE: asse 2• BLUE: asse 3

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    16/43Assi globali

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    Creazione vincoli

    Gli spostamenti contrassegnati con “v” sono quelli bloccati. Si selezionano sul modello i nodi da vincolare epoi si sceglie il grado di vincolo da assegnare. E’ possibile anche utilizzare i Fast restraints: consistononell’incastro completo, nell’appoggio con traslazioni bloccate, nell’appoggio semplice e nell’estremo liberoche corrisponde a nessun spostamento vincolato.

    Assign Joint Restraints

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    Definizione dei carichiDefine Load cases Define Loads

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    Selezionando l’elemento:Assign Frame Loads Distributed

    Si scegli la forma del carico:Per carico uniforme inserire il valore

    Nella casella “Uniform Load”

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    Definizione dei carichiDefinizione carico triangolare o trapezoidale:

    y = mx + q

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    Per assegnare un carico nodale seleziono il nodo:Assign Joint Loads Forces

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    Cliccando su un elemento col tasto destro del mouse vengono visualizzate tutte le informazioni:

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    Combinazione dei carichiDefine Combinations Add New Combo

    γ g 1+ γ g2 + γ q1 (2.5.1 NTC)

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    Si assegnano i coefficienti ai carichi per la combinazione prescelta.Combination type: si sceglie il tipo di combinazione:• linear add• envelope

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    Creazione dell’inviluppo delle combinazioni:

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    Opzioni di analisiAnalyze Set Analysis Options

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    Nel caso di esempio: Plane frame

    Per un telaio tridimensionale: Space Frame

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    Analizzare il modello:

    Analyize Run Analysis

    Type: linear static, modal, response spectrum

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    Run now

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    Controllo analisi:

    • Dati analisi

    • PossibiliErrori (warning)

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    Modellazione di un solaioPer la modellazione di un solaio si può utilizzare:

    • nell’ipotesi di solaio infinitamente rigido nel piano (rigid diaphragm) mediante constrains di piano• modellando il solaio con la sua reale rigidezza:

    - elemento membrane con spessore equivalente- bielle equivalenti

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    U ili d l SAP2000 l 3D M F i h i

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    Modellazione di un solaioUtilizzo di constrains di piano: il solaio è infinitamente rigido nel suo piano

    Assign joint costraint add new costrain

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    Utili d l g SAP2000 l 3D M F i gh tti

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    Modellazione di un solaioModellazione mediante elemento membrane di spessore equivalente:

    Define Area sections add new section shell

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    Si calcola: V cls + Vacc · n = V tot

    Dove: n = coeff di omogeneizzazione

    Thickness = V tot /Atot

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    Modellazione di un solaioModellazione mediante bielle equivalenti: si introduce la reale rigidezza del diaframma sostituendol’elemento solaio con un sistema semplificato a bielle equivalenti.Si calcola la rigidezza laterale elastica del solaio K sol mediante la formula approssimata:

    31

    ( ') '

    12

    sol

    c s c

    K L L

    E J A G

    =

    +

    Utilizzo del programma SAP2000 nel 3D – Marco Furinghetti

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    Ipotesi di vincolo: cerniere alle estremità dellebielle per evitare la trasmissione dei momenti:

    sol b b

    b bb

    b

    E AK

    L=

    L’

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    Modellazione di un solaioModellazione mediante bielle equivalenti

    Define Frame sections add new property Other General

    Si introduce il valore dell’area A b della biella equivalente

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    Una volta inserite le bielle si assegnano i release sbloccando M22 e M33 (Start e end)

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    Modellazione del vano scalaIl vano scala può essere modellato in due modi:• Mediante elementi shell• Mediante pilastro equivalente

    Modellazione mediante shell : è una modellazione più realistica ma meno affidabile e di più difficileinterpretazione in termini di risultati:Vantaggi :• Distribuzione dello stato di tensione (ottimizzazione armatura);• Sicurezza di modellazione.

    Ut o de p og a a S 000 e 3D a co u g ett

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    Svantaggi :• Maggiore onere computazionale• Problemi o incertezze di combinazione delle sollecitazioni (sforzi). Nell’implementazione dellacombinazione CQC SAP2000 v.11 perde i segni delle sollecitazioni e realizza la combinazione sullecomponenti di sforzo e non sulle azioni interne

    Modellazione mediante pilastro equivalente : meno raffinata come modellazione ma più affidabilee corretta in termini di risultatiVantaggi :• Sensibile riduzione dell’onere computazionale, particolarmente significativo nel caso di analisi non

    lineari svolte su strutture reali notevolmente più complesse• Maggiore gestibilità dei risultati di output

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    Modellazione del vano scalaModellazione mediante elementi piastrabidimensionali tipo shell

    Define Area sectionsAdd new section Shell Thin

    p g g

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    Modellazione del vano scalaUna volta create le shell ri raffina la shell:

    Edit Edit areas Divide Areas

    Ad es. :0,3 m

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    Modellazione del vano scalaInfittimento della mesh in corrispondenza di un foro:

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    Modellazione del vano scalaModellazione mediante pilastro equivalente: al posto delle shell si introducono degli elementi beamcollegati tramite link rigidi alla struttura che simulano le pareti del vano scala.

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    Modellazione del vano scalaModellazione mediante pilastro equivalente: al posto delle shell si introducono degli elementi beamcollegati tramite link rigidi alla struttura che simulano le pareti del vano scala.

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    Modellazione del vano scalaDefinizione dei link rigidi:

    1. Creazione di un elemento rigid link 2. Creazione di un elemento beam rigido equivalente

    1. Define Link/Support properties Add new property 2. Define Frame sections Other Generaloppure

    Define Frame sections Set modifiers

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    Modellazione del vano scalaPer ricavare le sollecitazioni su una parete modellata mediante elementi shell si devono integrare le sigma,oppure si può utilizzare la funzione section cut Draw Draw section Cut

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    Modellazione del vano scala

    Andamento corretto delle sollecitazioni mediante modello a pilastro equivalente:

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    Modellazione del vano scala

    Differenze tra l’uso di shell e pilastro equivalente:

    Direzione X V baseTOT [%] V 1pianoTOT [%] V baseMURO [%] V 1pianoMURO [%] V baseCOLONNA [%]

    V 1pianoCOLONNA[%]

    beam eq 0.00 2.08 0.34 2.18 4.41 0.00

    Direzione Y

    Struttura simmetrica: confronto tra le due filosofie di modellazione dei setti perimetrali (SAP2000 v.11 –“ shell thin ” ).

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    V baseTOT

    [%] V 1pianoTOT

    [%] V baseMURO

    [%] V 1pianoMURO

    [%] V baseCOLONNA

    [%] V 1pianoCOLONNA

    [%]beam eq 1.27 2.57 3.03 9.81 0.46 0.91

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