L'AISC consente l'uso del Metodo degli Elementi Finiti per la progettazione dei collegamenti?

L'analisi agli elementi finiti in generale e l'analisi agli elementi finiti non lineare in particolare sono note come metodi validi nella ricerca da molti anni. Ha contribuito a sviluppare le equazioni normative e le disposizioni che gli ingegneri utilizzano. Inoltre, l'analisi agli elementi finiti non lineare è stata ampiamente utilizzata nella pratica negli Stati Uniti e nel mondo per risolvere problemi ingegneristici da semplici a complessi. 

Le norme e gli standard statunitensi, tra cui ACI, AISC, TMS, NDS e altri, includono clausole che consentono l'uso dell'analisi agli elementi finiti non lineare per elementi strutturali e collegamenti non coperti dalle norme, che sono tipicamente complessi. Se le norme consentono l'uso di questo metodo per problemi complessi, allora può risolvere anche problemi semplici che presentano ipotesi semplificative della soluzione. La ricerca ha dimostrato che gli stati limite di progettazione di elementi e collegamenti possono essere catturati dall'analisi agli elementi finiti. Di seguito sono riportati alcuni dei riferimenti elencati in varie sezioni del manuale AISC. 

Il commentario AISC 360 indica in vari punti la possibilità di utilizzare l'analisi agli elementi finiti e il Metodo degli Elementi Finiti non lineare, come ad esempio:

• "Le disposizioni consentono inoltre l'uso dell'analisi computazionale (ad esempio, il metodo degli elementi finiti) in sostituzione delle equazioni della Specifica utilizzate per valutare gli stati limite trattati nei Capitoli da D a H, J e K" nella sezione del Commentario: Appendice 1, Comm 1.1 pagina 573, della 16ª edizione del manuale AISC.
• "È consentito qualsiasi metodo di progettazione basato sull'analisi anelastica che soddisfi i requisiti generali indicati. Tali metodi possono includere l'uso di analisi agli elementi finiti non lineari (Crisfield, 1991; Bathe, 1995) basate su elementi continui per progettare un singolo componente strutturale come un collegamento, oppure l'uso di analisi di telaio anelastico del secondo ordine (Clarke et al., 1992; McGuire et al., 2000) per progettare un sistema strutturale composto da travi, colonne e collegamenti." In Comm 1.3 16.1-582 della 16ª edizione del manuale AISC.
• "Quando i collegamenti da modellare non rientrano nell'intervallo dei database, può essere possibile determinare le caratteristiche di risposta da prove, modellazione semplice dei componenti o studi agli elementi finiti (FEMA, 1995)." In B3. Commentario, pagina 16.1-322 della 16ª edizione del manuale AISC. 
• "Quando il progettista si trova di fronte a travi prive di un asse di simmetria o a qualsiasi altra forma per la quale non esistono disposizioni nelle altre sezioni del Capitolo F, le tensioni devono essere limitate dalla tensione di snervamento o dalla tensione di instabilità elastica. La distribuzione delle tensioni e/o la tensione di instabilità elastica devono essere determinate sulla base dei principi della meccanica strutturale, di libri di testo o manuali, come la Guida SSRC (Ziemian, 2010), articoli su riviste scientifiche, o analisi agli elementi finiti. In alternativa, il progettista può evitare il problema selezionando sezioni trasversali tra le numerose scelte fornite nelle sezioni precedenti del Capitolo F." in Comm. F12 16.1-393 della 16ª edizione del manuale AISC. 
• "Per lunghezze di saldatura superiori a 100 volte la dimensione della saldatura, la lunghezza efficace deve essere assunta inferiore alla lunghezza reale. Il fattore di riduzione, fornito nella Sezione J2.2b, è equivalente a quello indicato in CEN (2005), che è un'approssimazione semplificata di formule esponenziali sviluppate da studi agli elementi finiti e prove eseguite in Europa nel corso di molti anni." In Comm J2. pagina 16.1-484 della 16ª edizione del manuale AISC.

La Guida di Progettazione AISC 1 - Progettazione dei collegamenti di base per strutture in acciaio, terza edizione, contiene due nuove appendici (Appendici C e D) per fornire metodi di rappresentazione dei collegamenti di base delle colonne nell'analisi di telaio e indicazioni progettuali riguardanti la loro simulazione tramite analisi agli elementi finiti.

• Appendice D - Guida per l'uso dell'analisi agli elementi finiti per l'analisi e la progettazione delle piastre di base, con focus sui dettagli dei collegamenti di base delle colonne esposte

La Guida di Progettazione AISC 24 - Collegamenti per sezioni cave strutturali, terza edizione, cita:

• "Il Commentario al Capitolo K della Specifica AISC cita l'analisi agli elementi finiti (FE) anelastica come strumento per la progettazione oltre i limiti di applicabilità per ingegneri esperti, e questa opzione è consentita dall'Appendice 1 della Specifica AISC. Sia i collegamenti saldati che quelli bullonati possono essere progettati con metodi FE, con l'analisi elastica sufficiente per la progettazione a fatica, ma con l'analisi anelastica generalmente necessaria per cogliere lo stato limite ultimo. Le limitazioni del software scelto devono essere sempre verificate per garantire che il software abbia la capacità di indagare e cogliere correttamente lo stato limite in esame. Ciò può comportare la verifica dell'analisi non lineare, dei criteri di rottura, del numero sufficiente di nodi ed elementi consentiti, dei tipi di elementi nella libreria e così via." nel Capitolo 2.13, pag. 41.
• "In questo caso, la tecnica di modellazione FE e i parametri di rete e di materiale scelti devono essere verificati rispetto ad alcune analisi FE della letteratura di ricerca o da casi di riferimento raccolti (che a loro volta sono stati validati), come ad esempio da Wald et al. (2017)." nel Capitolo 2.13 pag. 41. 

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