Progettazione e verifica di colonne snelle
Cosa dice la normativa riguardo a una colonna snella soggetta a compressione e flessione in entrambe le direzioni? Come dovrebbero gli ingegneri progettare e verificare in modo sicuro tale colonna? È possibile utilizzare metodi semplificati, che possono portare a un progetto conservativo a causa di effetti del secondo ordine maggiori. Oppure si può optare per un approccio più accurato, un metodo generale basato sull'analisi non lineare. Tuttavia, i flussi di lavoro per il metodo generale non sono descritti nella normativa. La normativa si aspetta che gli ingegneri se la cavino da soli.
È ora possibile analizzare colonne snelle tramite un metodo più avanzato che utilizza sia l'analisi non lineare geometrica che materiale in IDEA StatiCa. Un nuovo tipo di analisi consente la progettazione e la verifica normativa di elementi soggetti a forza normale e momenti flettenti per gli stati limite ultimi e di esercizio. Le verifiche vengono eseguite confrontando le tensioni e le deformazioni con i valori limite definiti dalla normativa, EN 1992-1-1.
Segui un semplice flusso di lavoro in quattro fasi per rendere la progettazione e la verifica delle colonne snelle più comprensibile e coinvolgente:
- Creare la geometria della struttura, inclusi i vincoli e l'armatura
- Applicare gli effetti del carico all'elemento analizzato e agli elementi correlati
- Analisi non lineare e valutazione
- Relazione con tutte le figure, i risultati e le verifiche importanti
four-step workflow-GMNA
Tipi di analisi
La geometria della struttura è composta dagli elementi, dalle condizioni al contorno e dai risultati. Possono essere creati nell'applicazione Member o importati da software di terze parti (come Robot Structural Analysis, SAP2000, RFEM, ecc.). Successivamente, si aggiunge l'armatura all'elemento e si inizia l'analisi utilizzando i risultati ottenuti dall'analisi strutturale. Per le colonne snelle, dove l'analisi lineare è insufficiente, si utilizza l'analisi non lineare disponibile tramite il pulsante GMNA.
La GMNA stessa comprende tre tipi di analisi:
- Analisi materialmente non lineare (MNA)
- Analisi lineare di instabilità (LBA)
- Analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni (GMNIA)
A cosa servono tutte queste analisi? Cosa dovrebbe fare un ingegnere con esse?
Analisi materialmente non lineare (MNA)
È possibile procedere come suggeriscono i pulsanti nella barra multifunzione. Prima viene eseguita l'analisi materialmente non lineare (MNA). Un elemento analizzato viene automaticamente suddiviso in diverse sezioni in cui le tensioni e le deformazioni vengono valutate per ogni fibra di calcestruzzo e barra di armatura. I valori ottenuti vengono quindi confrontati con i valori limite definiti dalla normativa.
Analisi lineare di instabilità (LBA)
Se non è sufficiente considerare solo la non linearità materiale ed è necessario considerare anche quella geometrica, è il momento di utilizzare l'analisi lineare di instabilità (LBA), i cui risultati sono le forme proprie e i carichi critici dell'elemento analizzato. Questa analisi aiuta l'ingegnere a determinare la perdita teorica di stabilità di una struttura soggetta ai carichi agenti. Non sarebbe sicuro considerare solo la forma teorica di instabilità della struttura poiché esistono imperfezioni iniziali. Per questo motivo la tabella dei risultati consente la definizione dell'ampiezza dell'imperfezione per ciascuna forma propria. L'imperfezione deve essere definita dall'ingegnere in base all'esperienza o alle raccomandazioni normative.
Analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni (GMNIA)
Una volta definita l'imperfezione, essa viene automaticamente applicata in modo proporzionale all'elemento; è quindi possibile eseguire l'ultimo tipo di analisi – l'analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni (GMNIA). Analogamente alla prima analisi (MNA), l'elemento viene suddiviso in sezioni in cui vengono valutate le tensioni e le deformazioni per ogni fibra di calcestruzzo e barra di armatura, tenendo conto della non linearità materiale e geometrica derivante da una forma di instabilità con imperfezioni.
Suggerimenti sull'interfaccia utente per l'applicazione Member
Tutti i risultati delle analisi sono disponibili nella scheda Verifica, dove la barra multifunzione è stata riorganizzata e ampliata con diversi nuovi pulsanti. L'interpretazione grafica dei risultati è visualizzata nella scena 3D principale. Allo stesso tempo, i valori calcolati e le verifiche sono elencati nelle tabelle dei risultati insieme ai corrispondenti risultati dettagliati o sezionali nella scena 2D.
Gli utenti possono visualizzare i risultati Complessivi o Dettagliati (sezionali). La verifica normativa complessiva mostra un riepilogo di tutti i risultati disponibili nel progetto. L'utente può vedere immediatamente se la struttura soddisfa o meno le singole verifiche normative.
Se l'utente seleziona la sezione specifica nella scena 3D, i risultati corrispondenti vengono evidenziati nella tabella dei risultati e la vista dettagliata della sezione selezionata viene visualizzata nella scena 2D. Le tensioni, le deformazioni e le verifiche calcolate sono disponibili per ciascuna sezione per le parti in calcestruzzo e in armatura nelle rispettive schede.
La progettazione e la verifica delle colonne snelle in Member per il calcestruzzo è disponibile nelle edizioni Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert e Prestressing Enhanced di IDEA StatiCa.