ANALISI NON LINEARE DELLE STRUTTURE con C.D.S. Win - OpenSees

Presentazione sul tema: "ANALISI NON LINEARE DELLE STRUTTURE con C.D.S. Win - OpenSees"— Transcript della presentazione:

1 ANALISI NON LINEARE DELLE STRUTTURE con C.D.S. Win - OpenSees

2 PROGRAMMA DEL CORSO Analisi non lineare delle strutture
- Concetti di analisi non lineare delle strutture - Analisi non lineare nel D.M. 14/01/2008 - Analisi statica non lineare (analisi push over) - Analisi dinamica non lineare di strutture isolate - Analisi non lineare per la verifica di portanza delle fondazioni

3 C.D.S Win - OpenSees

4 C.D.S Win - OpenSees S.T.S. s.r.l. Università di Roma - La Sapienza
C.D.S. Win - OpenSees è un progetto che prende spunto dalla collaborazione fra: S.T.S. s.r.l. Università di Roma - La Sapienza University of California - Berkeley

5 C.D.S Win - OpenSees Cos’è OpenSees OpenSees è l’acronimo di:
Open System for Earthquake Engineering Simulation (sistema aperto per simulazioni nell’ingegneria sismica) Si tratta di un software sviluppato a Berkeley, in California, su finanziamento del governo U.S.A. (Award National Science Foundation Number EEC ) che rappresenta ad oggi lo stato dell'arte a livello mondiale per il Calcolo Non Lineare delle Strutture OpenSees è un software di tipo open-source in continua evoluzione grazie al contatto ed all’interscambiabilità fra utilizzatori e sviluppatori

6 C.D.S Win - OpenSees opensees.berkeley.edu Cos’è OpenSees
Il software OpenSees ed i manuali sono direttamente scaricabili dal sito: opensees.berkeley.edu

7 C.D.S Win - OpenSees opensees.berkeley.edu Cos’è OpenSees
Il software OpenSees ed i manuali sono direttamente scaricabili dal sito: opensees.berkeley.edu

8 C.D.S Win - OpenSees Cos’è OpenSees
OpenSees è privo di ogni interfaccia grafica di input o output: - l’input dei dati (geometrie, parametri meccanici, azioni esterne e strategia di risoluzione) è fatto tramite un file scritto nel linguaggio TCL

9 C.D.S Win - OpenSees C.D.S. Win – OpenSees Cos’è OpenSees
OpenSees è privo di ogni interfaccia grafica di input o output: - l’input dei dati (geometrie, parametri meccanici, azioni esterne e strategia di risoluzione) è fatto tramite un file scritto nel linguaggio TCL La S.T.S. è riuscita a rendere accessibili a tutti le enormi potenzialità del motore di calcolo OpenSees creando il codice di calcolo strutturale C.D.S. Win – OpenSees - l’output dei risultati consiste in semplici files di testo che riportano i risultati dell’analisi strutturale, privi di ogni post-processor che li renda immediatamente utilizzabili per il progetto o la verifica delle strutture OpenSees è quindi un software di enormi potenzialità ma non direttamente utilizzabile dall’ingegnere strutturista nella professione

10 C.D.S Win - OpenSees C.D.S. Win - OpenSees è riuscito a fondere l’input grafico, semplice ed intuitivo, le visualizzazioni dei risultati, di immediata comprensione, e gli esecutivi, chiari dettagliati e perfettamente cantierabili, propri di C.D.S. Win con la potenza di calcolo di OpenSees Le capacità di calcolo di OpenSees sono state ulteriormente incrementate introducendo nuovi elementi strutturali e legami costitutivi utili per la progettazione delle strutture Un prodotto di tali caratteristiche che può essere realizzato solo dalla S.T.S., in quanto licenziataria in esclusiva per l' Italia della libreria OpenSees

11 C.D.S Win - OpenSees L’implementazione di C.D.S. Win – OpenSees si è resa possibile grazie alla proficua e continua collaborazione fra specialisti di analisi strutturale interni alla S.T.S. ed esterni alla società stessa È così nato un gruppo di studio la cui professionalità e' di per sé la miglior garanzia di affidabilità del prodotto e buon viatico per i futuri sviluppi, già in fase di realizzazione

12 C.D.S Win - OpenSees In particolare abbiamo piacere di citare e ringraziare: Università Di Roma - La Sapienza Prof. Giorgio Monti: Ordinario Tecnica delle Costruzioni - La Sapienza Roma OpenSees - (Università della California/Berkeley) Prof. Greg Fenves: Preside del Dipartimento di Ingegneria Civile, Architettura e Ingegneria Ambientale - Universita' del Texas (Austin - Texas -USA) Prof. Filip C. Filippou: Professore di Ingegneria Strutturale - University of California, Berkeley (USA) PhD. Frank McKenna: Ricercatore Dipartimento Ingegneria Civile - University of California, Berkeley (USA) PhD. Silvia Mazzoni: Consulente Strutturale DegenKolb Engineers

13 ANALISI NON LINEARE DELLE STRUTTURE

14 Analisi non lineare delle strutture
Materiali I comuni materiali da costruzione (calcestruzzo - acciaio) hanno comportamento marcatamente non lineare legame costitutivo calcestruzzo (Popovics )

15 Analisi non lineare delle strutture
Materiali I comuni materiali da costruzione (calcestruzzo - acciaio) hanno comportamento marcatamente non lineare legame costitutivo acciaio (Giuffré, Menegotto, Pinto )

16 Analisi non lineare delle strutture
Materiali I comuni materiali da costruzione (calcestruzzo - acciaio) hanno comportamento marcatamente non lineare Non sono valide le relazioni elastico-lineari proprie del metodo delle tensioni ammissibili

17 Analisi non lineare delle strutture
Materiali Il legame costitutivo più semplice da utilizzare nella modellazione dei materiali a comportamento non lineare è quello elasto-plastico

18 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Si considera una sezione inflessa in materiale omogeneo a comportamento elasto-plastico legame s - e materiale

19 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Al crescere del momento flettente M il diagramma delle deformazioni e mantiene sempre l’andamento lineare

20 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Al crescere del momento flettente M il diagramma delle deformazioni e mantiene sempre l’andamento lineare mentre quello delle tensioni si modifica

21 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Al crescere del momento flettente M il diagramma delle deformazioni e mantiene sempre l’andamento lineare mentre quello delle tensioni si modifica

22 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Al crescere del momento flettente M il diagramma delle deformazioni e mantiene sempre l’andamento lineare mentre quello delle tensioni si modifica

23 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Al crescere del momento flettente M il diagramma delle deformazioni e mantiene sempre l’andamento lineare mentre quello delle tensioni si modifica fino alla completa plasticizzazione della sezione

24 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni La completa plasticizzazione della sezione si manifesta quando si raggiunge il momento plastico Mp

25 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Il legame momento-curvatura M-c della sezione ha andamento non lineare

26 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Il legame momento-curvatura M-c della sezione ha andamento non lineare

27 Analisi non lineare delle strutture
Sezioni Il legame momento-curvatura M-c della sezione ha andamento non lineare e tende asintoticamente al momento plastico della sezione Mp

28 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Si considera un’asta inflessa in materiale a comportamento elasto-plastico legame s - e materiale legame M - c sezione

29 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Si considera un’asta inflessa in materiale a comportamento elasto-plastico La forza può crescere fino al valore ultimo

30 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Al crescere della forza F il diagramma del momento flettente M mantiene sempre il medesimo andamento

31 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Al crescere della forza F il diagramma del momento flettente M mantiene sempre il medesimo andamento, mentre si modifica il diagramma delle curvature c

32 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Non si ha proporzionalità diretta fra la forza applicata e la deformata dell’asta

33 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali La relazione forza-spostamento in testa F-u è non lineare

34 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Il modello non lineare descritto è detto a plasticizzazione distribuita Per la determinazione dello spostamento è necessario l’integrazione delle curvature lungo l’asta

35 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Il modello non lineare descritto è detto a plasticizzazione distribuita Per la determinazione dello spostamento è necessario l’integrazione delle curvature lungo l’asta La procedura può risultare estremamente onerosa nello studio di sistemi strutturali reali Per tale ragione è usualmente un modello non lineare semplificato detto a plasticizzazione concentrata

36 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Il modello a plasticizzazione concentrata prende spunto dall’osservazione che le curvature hanno sempre andamento pressoché elastico lineare tranne che per valori del momento prossimi al momento plastico Mp

37 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Le curvature sono talmente elevate da poter supporre l’insorgere di rotazione nella porzione plasticizzata

38 Analisi non lineare delle strutture
Elementi strutturali Le curvature sono talmente elevate da poter supporre l’insorgere di rotazione nella porzione plasticizzata Cerniera plastica

39 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali Qualunque sia il modello adottato (plasticizzazione concentrata o distribuita) la relazione forze-spostamenti di un sistema strutturale è sempre non lineare Analisi statica Analisi dinamica

40 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali La soluzione si ottiene tramite strategie approssimate iterative

41 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali La soluzione si ottiene tramite strategie approssimate iterative

42 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali La soluzione si ottiene tramite strategie approssimate iterative

43 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali La soluzione si ottiene tramite strategie approssimate iterative L’accuratezza della soluzione dipende dal numero n di iterazioni compiute e dalla tolleranza fissata per l’errore

44 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali Nel modello a plasticizzazione concentrata la procedura di risoluzione consiste nel seguire la formazione delle cerniere plastiche al crescere delle forze applicate

45 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali Nel modello a plasticizzazione concentrata la procedura di risoluzione consiste nel seguire la formazione delle cerniere plastiche al crescere delle forze applicate

46 Analisi non lineare delle strutture
Sistemi strutturali Nel modello a plasticizzazione concentrata la procedura di risoluzione consiste nel seguire la formazione delle cerniere plastiche al crescere delle forze applicate Nel modello a plasticizzazione distribuita la procedura di risoluzione consiste nell’integrazione delle curvature lungo le aste al crescere delle forze applicate

47 ANALISI NON LINEARE NEL D.M. 14/01/2008

48 Analisi non lineare nel D.M. 08
Nell’analisi sismica delle strutture non si può prescindere dal tenere in conto il comportamento non lineare delle strutture Le nuove Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. 14 Gennaio 2008) fanno espliciti riferimenti al comportamento non lineare delle strutture ed a metodi di analisi statica o dinamica non lineari Per la maggior parte dei sistemi strutturali le analisi elastico-lineari sono sempre ammesse, ma anche in questo caso il comportamento non lineare della struttura è tenuto in conto

49 Analisi non lineare nel D.M. 08

50 Analisi non lineare nel D.M. 08

51 Analisi non lineare nel D.M. 08

52 Analisi non lineare nel D.M. 08

53 Analisi non lineare nel D.M. 08
Il D.M descrive due possibili metodi di analisi sismica non lineare delle strutture: C.D.S. Win – OpenSees è adesso in grado di eseguire analisi sismiche statiche o dinamiche non lineari consentendo la scelta fra modello a plasticizzazione concentrata o distribuita - analisi statica non lineare (analisi Push - Over) - analisi dinamica non lineare (Time History della risposta)