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3Muri Project: Analisi globale

L’attuale panorama delle costruzioni in muratura richiede la massima competenza in fase di progettazione e di calcolo delle strutture in zona sismica.

Per affiancare e supportare il progettista in tale compito, S.T.A. DATA propone 3Muri Project, sviluppato in modo specifico per le murature.

Non si tratta infatti di un generico software agli Elementi Finiti adattato per le strutture in muratura; 3Muri Project nasce dalla ricerca specifica per queste strutture e ne coglie tutte le caratteristiche per ottenere un calcolo sicuro ed affidabile.

Adattabile tanto alle costruzioni nuove quanto a quelle storiche singole o in aggregato di ogni dimensione, 3Muri Project svolge la funzione di renderle solide e sicure anche nel caso di eventi sismici. Un software irrinunciabile, ormai talmente radicato nella cultura progettuale da essere giunto alla sua versione tredici.

La sua arma vincente? L’innovativo metodo di calcolo FME (Frame by Macro Elements).

Per svilupparlo, ci siamo avvalsi della collaborazione con il team di ricerca guidato dal prof. Sergio Lagomarsino, docente ordinario di Tecnica delle Costruzioni presso l’Università di Genova insieme ad altri specialisti (prof. Andrea Penna e ing. Alessandro Galasco dell’Eucentre di Pavia, e ing. Serena Cattari dell’Università di Genova)

I fondamenti teorici di 3Muri Project derivano da esperimenti di laboratorio e analisi di strutture reali che. affiancati da un sistema di modellazione e consultazione dei risultati, rendono 3Muri Project un software al vertice della sua categoria.

Autorevoli conferme ci sono giunte da numerose Università e Centri di ricerca nazionali e internazionali, che hanno scelto 3Muri Project per eseguire appositi test. Il risultato? Efficienza e affidabilità totali, evinte dal positivo confronto fra gli effetti sismici su strutture reali danneggiate da recenti terremoti (L’Aquila ed Emilia) e i risultati numerici.

Le numerose configurazioni in cui è proposto 3Muri Project soddisfano tutte le esigenze dei progettisti, dalle strutture più complesse a quelle più semplici.

L’analisi della struttura in 3muri è suddivisa in due fasi: nella prima viene generato automaticamente il modello a telaio equivalente, nella seconda si esegue l’analisi statica non lineare (push-over) da cui si ricava la curva di capacità della struttura (curva sforzo – spostamento del punto di controllo).

Il risultato della generazione del modello a telaio equivalente è la presentazione di una mesh che schematizza la struttura in maschi, fasce, travi, tiranti e pilastri. Questi elementi possono ancora essere modificati manualmente per tener conto di situazioni particolari.

L’analisi non lineare, invece, è condotta aumentando in modo monotono i carichi, e ricavando lo spostamento orizzontale della struttura. Superando un valore convenzionale di spostamento, calcolato automaticamente, si considera la struttura collassata e si può costruire la curva Forza orizzontale – Spostamento orizzontale, che rappresenta la Curva di capacità offerta, cioè il comportamento della struttura al variare dei carichi orizzontali.

 
 
 
 
Area grafica dedicata all’analisi ed alla presentazione dei risultati

Il software 3muri permette la determinazione automatica del telaio equivalente, una volta definita la geometria dell’edificio, attraverso un algoritmo che riconosce le connessioni tra i pannelli murari e li suddivide in elementi rigidi, maschi, fasce e creando la struttura da analizzare.

Grazie ad un meshatore evoluto, pensato appositamente per la muratura, possono essere presi in esame situazioni anche molto complesse, con risultati sempre ingegneristicamente corretti ed affidabili.

Di seguito, viene presentata una struttura automaticamente schematizzata con il telaio equivalente, quindi con la determinazione automatica di maschi, fasce ed elementi rigidi, dove si tiene conto della aperture, delle pareti confinanti e dei vincoli esterni.

3Muri permette l’interoperabilità con la metodologia BIM attraverso il formato IFC (Industry Foundation Classes), le cui specifiche si basano su un formato di dati neutro appositamente pensato per descrivere, scambiare e condividere informazioni del progetto.

3Muri prevede l’importazione delle geometrie da modelli IFC grazie all’applicativo BIM Inside, incluso nel modulo. In questo modo le geometrie degli oggetti possono essere utilizzate per la costruzione del modello.

Per ogni analisi viene presentata la curva push-over e la schematizzazione della bilatera del sistema equivalente. A seconda della normativa scelta vengono visualizzate le condizioni di verifica corrispondenti.

E’ possibile esaminare qualsiasi parametro della risposta della costruzione, al fine di un’adeguata comprensione del comportamento strutturale. Questi dati sono necessari per progettare al meglio eventuali interventi di adeguamento o miglioramento sismico.

Rappresentazione della curva sforzo e deformazione

Il limite della curva a destra indica lo spostamento fornito dalla struttura. La barra rossa verticale indica lo spostamento minimo richiesto dalla normativa.

Se questo valore risulta inferiore al limite destro della curva, la struttura è verificata. Se invece la struttura non è verificata, è possibile prevedere miglioramenti mediante placcaggi o iniezioni, oppure inserendo nuovi elementi con materiali diversi, ad esempio setti in c.a., travi, pilastri, cordoli, catene.

Operando in questo modo non è più necessario verificare i singoli elementi, in quanto il loro contributo è implicitamente preso in conto nella fase di analisi dell’intera struttura.

Il modello 3Muri, attraverso lo studio del comportamento elasto-plastico degli elementi consente di valutare in ogni istante le condizioni degli elementi singoli e della struttura globale. La verifica si ottiene quindi in termini prestazionali, cioè di capacità della struttura di subire spostamenti superiori a quanto richiesto dalla norma.

Risultati

La finestra dati presenta i valori degli spostamenti, delle caratteristiche di sollecitazione e di deformazione dei nodi per le varie pareti che compongono la struttura per ogni sottopasso dell’analisi. In questa finestra ogni valore risulta selezionabile, ed è possibile anche trasmettere i risultati in altri programmi (Word, Excel, ecc..).

E’ inoltre visualizzato l’andamento delle deformata, sia di pianta che della parete, il differente colore mette in luce lo stato di avanzamento del danno nei vari macroelementi. Osservando le tonalità di colore presenti nella mappa della parete deformata, si può facilmente determinare i macroelementi danneggiati e la causa del danneggiamento (taglio, pressoflessione).

Per tutti gli elementi non danneggiati è anche possibile valutare la tendenza al danneggiamento, andando a distinguere se entrano in campo plastico per taglio o per pressoflessione. Questo tipo di visualizzazione non riguarda solamente gli elementi murari ma anche quelli in C.A., acciaio o legno.

Tale strumento, mostra una grande potenzialità per la gestione di eventuali interventi di adeguamento sull’esistente, in quanto si dimostra molto efficace per l’individuazione delle zone in cui intervenire.

L’analisi statica non lineare (pushover) è comunemente conosciuta come analisi globale dell’edificio. Tutte le analisi globali richiedono che l’edificio abbia un buon comportamento scatolare.

Alcune volte, la pratica progettuale ci mette di fronte a casi in cui la limitata rigidezza dei solai su porzioni della struttura possa influenzare in modo importante il comportamento complessivo dell’edificio.

Pareti collegate al contesto strutturale attraverso solai di limitata rigidezza possono rendere necessarie leverifiche di singole pareti.

Una nuova funzione permette di selezionare graficamente una o più pareti di cui si desidera condurre la verifica. Per ciascuna parete il programma genera automaticamente 4 analisi per tenere in conto delle 2 direzioni per 2 distribuzioni di carico differenti.