Calcolo sollecitazioni controvento in acciaio con SAP

Fantasi

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  1. SAP2000
Salve, sono uno studente e per questo spero che qualcuno mi possa aiutare. Ho un edificio in acciaio a ritti pendolari con controvento a diagonale tesa attiva. A mano ho fatto il predimensionamento delle travi principali e secondarie con relativa verifica allo SLU. Ora siccome la pianta dell'edificio non è regolare in pianta, so che per poter fare l'analisi statica lineare devo per forza passare ad un modello 3d e per questo ho usato SAP. Ho modellato la struttura con elementi frame, con i dovuti rilasci "release" e i solai tramite aree shell none a cui ho caricato G1,G2 e Q. Ho creato dei load pattern per il sisma: E(x)+,E(x)-,E(y)+,E(y)-, quindi 4 carichi in modo da considerare l'eccentricità accidentale. Ho letto dal manuale di dover impostare le 32 combinazioni sismiche. Ora mi chiedo, per poter determinare le sole sollecitazioni dovute al sisma nei pilastri che devo fare praticamente? Una volta che avrò lo sforzo normale max dovuto al sisma in un pilastro potrò sommare ad esso il valore di sforzo normale determinato a mano con calcolo delle aree di influenza del pilastro e determinarmi finalmente lo sforzo normale totale agente sul pilastro che mi permetterà di dimensionarlo come sezione. Grazie mille per l'attenzione
 
Salve, sono uno studente e per questo spero che qualcuno mi possa aiutare. Ho un edificio in acciaio a ritti pendolari con controvento a diagonale tesa attiva. A mano ho fatto il predimensionamento delle travi principali e secondarie con relativa verifica allo SLU. Ora siccome la pianta dell'edificio non è regolare in pianta, so che per poter fare l'analisi statica lineare devo per forza passare ad un modello 3d e per questo ho usato SAP. Ho modellato la struttura con elementi frame, con i dovuti rilasci "release" e i solai tramite aree shell none a cui ho caricato G1,G2 e Q. Ho creato dei load pattern per il sisma: E(x)+,E(x)-,E(y)+,E(y)-, quindi 4 carichi in modo da considerare l'eccentricità accidentale. Ho letto dal manuale di dover impostare le 32 combinazioni sismiche. Ora mi chiedo, per poter determinare le sole sollecitazioni dovute al sisma nei pilastri che devo fare praticamente? Una volta che avrò lo sforzo normale max dovuto al sisma in un pilastro potrò sommare ad esso il valore di sforzo normale determinato a mano con calcolo delle aree di influenza del pilastro e determinarmi finalmente lo sforzo normale totale agente sul pilastro che mi permetterà di dimensionarlo come sezione. Grazie mille per l'attenzione
una volta fatto il modello e applicati i carichi sismici oltre che quelli gravitazionali, ti basta fare le combinazioni e leggere direttamente i valori di sforzo normale momento e taglio sull'elemento che ti interessa.

il procedimento che accenni tu lo puoi/devi usare come controllo di validazione.

PS per i controventi a diagonale attiva, occhio che se imposti una analisi lineare, devi abbattere la rigidezza dei controventi, altrimenti ne hai due.
se invece utilizzi elementi tension only, altro discorso
 
Intanto grazie per la risposta. Scusami tanto, come faccio a fare le combinazioni? Io come "load patterns" ho questi (fig1); mentre come combinazioni ho le 32 sismiche. Praticamente come devo fare? Per quanto riguarda il problema dei controventi, li ho selezionati e impostato "Assign/Frame/ Tensione e Compression limits , impostando"include compression limit" a 0 KN. Poi vedendo che i diagrammi delle cds continuavano ad avere sollecitazioni di compressione, ho impostato l'analisi come non lineare (fig.2 ). Scusa ancora se sono banali come domande. Grazie ancora

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Intanto grazie per la risposta. Scusami tanto, come faccio a fare le combinazioni? Io come "load patterns" ho questi (fig1); mentre come combinazioni ho le 32 sismiche. Praticamente come devo fare? Per quanto riguarda il problema dei controventi, li ho selezionati e impostato "Assign/Frame/ Tensione e Compression limits , impostando"include compression limit" a 0 KN. Poi vedendo che i diagrammi delle cds continuavano ad avere sollecitazioni di compressione, ho impostato l'analisi come non lineare (fig.2 ). Scusa ancora se sono banali come domande. Grazie ancora

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non ho presente come lavori sap 2000. devi vedere il manuale del tuo software. ti consiglio per iniziare di impostare una analisi lineare con controventi con rigidezza dimezzata, e poi passare ad analisi non lineare una volta capito come funziona il software.

per quando riguarda le combinazioni hai postato una immagine dei load case (condizioni di carico) . cerca load colbination. ci sarà sicuramente un foglio per la creazione delle combinazioni
 
Si su sap c'è "load combination" (fig seguente 1), dove per ora ho le 32 combinazioni sismiche che il manuale sap definisce (fig seguente 2). Le combinazioni a cui tu ti riferisci sono quelle delle NTC (fig seguente 3)? Se sì, da ignorante come sono purtroppo ancora, non capisco come inserirle nel programma. Scusa ancora

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Si su sap c'è "load combination" (fig seguente 1), dove per ora ho le 32 combinazioni sismiche che il manuale sap definisce (fig seguente 2). Le combinazioni a cui tu ti riferisci sono quelle delle NTC (fig seguente 3)? Se sì, da ignorante come sono purtroppo ancora, non capisco come inserirle nel programma. Scusa ancora

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le combo le ha fatte in automatico il software? prova a fare "modify/show combo" e guarsa se sono corrette (permanenti unitari, accidentali con lo psi2 e le varie permutazioni con il 100-30 del sisma)
 
In ognuna delle 32 combinazioni ci sono solo Ex ed Ey cioè le azioni sismiche a seconda di come considero l'eccentricità accidentale (se positiva o negativa) (fig. 1 seguente). Devo quindi inserire in queste stesse 32 combinazioni anche il G1,G2 e Q? Scusa che intendi con permutazioni con il 100-30 del sisma?
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Ciao Fantasi
Non conoscendo il SAP possiamo solo indicarti il procedimento di calcolo, non i comandi specifici del SAP.
Io uso Robot Structural la cui schermata dei carichi è quella sotto.
Dal confronto con la tua e con quanto hai affermato si possono fare queste osservazioni:
- Hai scelto una Analisi Statica non Lineare per il sisma. Di norma va scelta una analisi Dinamica Lineare.
- In Robot (e penso anche nel SAP) occorre indicare quali condizioni di carico devono essere trasformate in massa.
Ad esempio, nell'esempio sotto, Il Vento e la Neve non devono essere trasformate in massa.
Inoltre faccio notare che l'analisi modale viene svolta dopo i carichi perchè i carichi influenzano i modi di vibrare.
- Le 32 Combinazioni di carico sono fornite dal programma. Ma perchè vengano formulate correttamente occorre indicare correttamente la natura del carico.
Nel tuo caso hai indicato:
- Dead = peso proprio
- G1 = permanente Non Strutturale 1
- G2 = permanete Non Strutturale 2
- Q = svraccarico
Il type di carico che viene indicato in tabella è "dead" per tutti i carichi. E' errato indicare il Sovraccarico come carico "dead" perchè il sovraccarico può esserci o non esserci, mentre il carico permanente c'è sempre. Deve essere tipo "Live". Inoltre il coefficiente di carico per peso proprio è 1,3, mentre per sovraccarico è 1,5. Ne deriva che le combinazioni risulteranno errate.
Allora devi sicuramente:
- correggere la natura dei carichi (type)
- indicare i carichi da trasformare in massa
- correggere il tipo di analisi sismica indicando Dinamica Lineare
- effettuare l'analisi modale dopo i carichi
Prova e seguire questo schema. Poi, se arrivi alle azioni sulle aste nelle 32 combinazioni, indicheremo come verificare i pilastri.
Ciao.

Calcolo.jpg
 
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Ciao Fantasi
Non conoscendo il SAP possiamo solo indicarti il procedimento di calcolo, non i comandi specifici del SAP.
Io uso Robot Structural la cui schermata dei carichi è quella sotto.
Dal confronto con la tua e con quanto hai affermato si possono fare queste osservazioni:
- Hai scelto una Analisi Statica non Lineare per il sisma. Di norma va scelta una analisi Dinamica Lineare.
- In Robot (e penso anche nel SAP) occorre indicare quali condizioni di carico devono essere trasformate in massa.
Ad esempio, nell'esempio sotto, Il Vento e la Neve non devono essere trasformate in massa.
Inoltre faccio notare che l'analisi modale viene svolta dopo i carichi perchè i carichi influenzano i modi di vibrare.
- Le 32 Combinazioni di carico sono fornite dal programma. Ma perchè vengano formulate correttamente occorre indicare correttamente la natura del carico.
Nel tuo caso hai indicato:
- Dead = peso proprio
- G1 = permanente Non Strutturale 1
- G2 = permanete Non Strutturale 2
- Q = svraccarico
Il type di carico che viene indicato in tabella è "dead" per tutti i carichi. E' errato indicare il Sovraccarico come carico "dead" perchè il sovraccarico può esserci o non esserci, mentre il carico permanente c'è sempre. Deve essere tipo "Live". Inoltre il coefficiente di carico per peso proprio è 1,3, mentre per sovraccarico è 1,5. Ne deriva che le combinazioni risulteranno errate.
Allora devi sicuramente:
- correggere la natura dei carichi (type)
- indicare i carichi da trasformare in massa
- correggere il tipo di analisi sismica indicando Dinamica Lineare
- effettuare l'analisi modale dopo i carichi
Prova e seguire questo schema. Poi, se arrivi alle azioni sulle aste nelle 32 combinazioni, indicheremo come verificare i pilastri.
Ciao.

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Grazie mille per le risposte. Hai ragione, ho sbagliato a mettere dead per i type dei variabili e ho corretto. Per quanto riguarda l'analisi sismica devo per forza fare una analisi statica lineare (equivalente). Vediamo se ho capito, le 32 combinazioni sismiche saranno queste?

comb1 = Ex( + ) + 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 2 = Ex( + ) - 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 3 = - Ex( + ) + 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 4 = - Ex( + ) - 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 5 = Ex( + ) + 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 6 = Ex( + ) - 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 7 = - Ex( + ) + 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 8 = - Ex( + ) - 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 9 = Ex( - ) + 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 10 = Ex( - ) - 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 11 = - Ex( - ) + 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 12 = - Ex( + ) - 0,3 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 13 = Ex( - ) + 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 14 = Ex( - ) - 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 15 = - Ex( - ) + 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 16 = - Ex( - ) - 0,3 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 17 = 0,3 Ex( + ) - 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 18 = 0,3 Ex( + ) - 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 19 = - 0,3 Ex( + ) + 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 20 = - 0,3 Ex( + ) - 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 21 = 0,3 Ex( + ) + 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 22 = 0,3 Ex( + ) - 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 23 = - 0,3 Ex( + ) + 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 24 = - 0,3 Ex( + ) - 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 25 = 0,3 Ex( - ) + 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 26 = 0,3 Ex( - ) - 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 27 = - 0,3 Ex( - ) + 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 28 = - 0,3 Ex( - ) - 1 E y( + ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 29 = 0,3 Ex( - ) + 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 30 = 0,3 Ex( - ) - 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 31 = - 0,3 Ex( - ) + 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q
comb 32 = - 0,3 Ex( - ) - 1 E y( - ) + G1 + G2 + PSI * Q

Ma se ho piani dell'edificio con destinazione d'uso diversa, e quindi anche diversi psi per i carichi q, come si può fare? invece che 32 combinazioni ce ne vogliono 32*3 ( avendo ad esempio 3 destinazioni d'uso diverse: commerciale, abitazione, copertura non praticabile). Grazie infinite ancora
 
No.
Queste sono solo le combinazioni sismiche.
Mancano tutte quelle SLU (Stato Limite Ultimo) non sismiche e SLE (Stato Limite di Esercizio).
Le combinazioni si fanno secondo 2.5.3 delle NTC 2018.
Per SLU ed SLE:

Combinazione1.jpg
Per il Sisma
Combinazione2.jpg
I coefficienti Gamma e Psi li trovi nella tabella 2.5.I
Quelle 32 combinazioni sono solo quelle del Sisma
Prima di utilizzare e capire le numerose combinazioni di norma, ti consiglio di formare le combinazioni principali MANUALMENTE, in modo da familiarizzare coi coefficienti. Poi sarai in grado di leggere le combinazioni AUTOMATICHE che ti darà il programma.

COMBINAZIONI MANUALI PRINCIPALI PER RISOLVERE UNA STRUTTURA
Sotto vedi i carichi elementari di esempio di una struttura industriale di acciaio
1) peso proprio (G1)
2) Impianti (G2)
3) sovraccarico grigliati (Q1)
4) Vento (Q2)
5) Neve (Q3)
6) SismaX
7) SismaY

La combinazione principale SLU Non Sismica è:
8) 1,3*(1)+1,5*(2+3+4+5)
La combinazione SLU SismaX è: (Vento e Neve hanno coefficienti Psi2=0).
9) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+1,0*(6)+0,3*(7)
La combinazione SLU SismaY è:
9) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+0,3*(6)+1,0*(7)
La combinazione SLE è:
10) 1,0*(1+2+3+4)

Per esemplificare si sono sommati tutti i carichi
Le combinazioni di norma sono molto più numerose perchè comprendo anche le somme parziali e perchè considerano i segni +- sia della sismica, sia del vento ma, sostanzialmente, sono inutili.
E' indispensabile capire e padroneggiare i coefficienti moltiplicativi Gamma e Psi, pertanto ti consiglio di leggere attentamente quelle combinazioni.
Relativamente al Sisma, la norma richiede di applicare oltre al sisma nella direzione principale, anche il 30% del sisma nella direzione trasversale (1,0*Sx+0,3*Sy). per questo compare quello 0,3.
Capite queste combinazioni, capirai anche tutte quelle automatiche.
Ciao.
 

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No.
Queste sono solo le combinazioni sismiche.
Mancano tutte quelle SLU (Stato Limite Ultimo) non sismiche e SLE (Stato Limite di Esercizio).
Le combinazioni si fanno secondo 2.5.3 delle NTC 2018.
Per SLU ed SLE:

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Per il Sisma
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I coefficienti Gamma e Psi li trovi nella tabella 2.5.I
Quelle 32 combinazioni sono solo quelle del Sisma
Prima di utilizzare e capire le numerose combinazioni di norma, ti consiglio di formare le combinazioni principali MANUALMENTE, in modo da familiarizzare coi coefficienti. Poi sarai in grado di leggere le combinazioni AUTOMATICHE che ti darà il programma.

COMBINAZIONI MANUALI PRINCIPALI PER RISOLVERE UNA STRUTTURA
Sotto vedi i carichi elementari di esempio di una struttura industriale di acciaio
1) peso proprio (G1)
2) Impianti (G2)
3) sovraccarico grigliati (Q1)
4) Vento (Q2)
5) Neve (Q3)
6) SismaX
7) SismaY

La combinazione principale SLU Non Sismica è:
8) 1,3*(1)+1,5*(2+3+4+5)
La combinazione SLU SismaX è: (Vento e Neve hanno coefficienti Psi2=0).
9) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+1,0*(6)+0,3*(7)
La combinazione SLU SismaY è:
9) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+0,3*(6)+1,0*(7)
La combinazione SLE è:
10) 1,0*(1+2+3+4)

Per esemplificare si sono sommati tutti i carichi
Le combinazioni di norma sono molto più numerose perchè comprendo anche le somme parziali e perchè considerano i segni +- sia della sismica, sia del vento ma, sostanzialmente, sono inutili.
E' indispensabile capire e padroneggiare i coefficienti moltiplicativi Gamma e Psi, pertanto ti consiglio di leggere attentamente quelle combinazioni.
Relativamente al Sisma, la norma richiede di applicare oltre al sisma nella direzione principale, anche il 30% del sisma nella direzione trasversale (1,0*Sx+0,3*Sy). per questo compare quello 0,3.
Capite queste combinazioni, capirai anche tutte quelle automatiche.
Ciao.
Grazie ancora per il tempo prezioso dedicatomi. Scusa ma ancora non ho capito una cosa: considerando le sole combinazioni sismiche, come mi devo comportare se ho 3 piani ognuno con una destinazione d'uso differente (commerciale, residenziale, copertura non praticabile)? Cioè naturalmente avrò degli PSI diversi quindi come ottengo una combinazione unica per studiare il comportamento globale della struttura? Grazie ancora
 
come mi devo comportare se ho 3 piani ognuno con una destinazione d'uso differente (commerciale, residenziale, copertura non praticabile)?

Basta creare singole condizioni di carico per tipologia di psi e sommare gli effetti
Sotto vedi i coefficienti psi2 che valgono 0,3 per abitazione e 0,6 per ambienti commerciali.
La copertura, anche se non praticabile, conviene considerarla residenziale.
Lo schema dei carichi elementari e combinazioni potrebbe essere questa.

COMBINAZIONI MANUALI ELEMENTARI
Sotto vedi i carichi elementari di esempio di una struttura industriale di acciaio
1) peso proprio (G1)
2) Permanenti non strutturali (G2)
3) sovraccarico residenza (Q1)
4) sovraccarico commerciale (Q1)
5) Vento (Q2)
6) Neve (Q3)
7) SismaX
8) SismaY

COMBINAZIONI MANUALI ESEMPLIFICATE
La combinazione principale SLU Non Sismica è:
9) 1,3*(1)+1,5*(2+3+4+5+6)
La combinazione SLU SismaX è: (Vento e Neve hanno coefficienti Psi2=0).
10) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+0,6*(4)+1,0*(7)+0,3*(8)
La combinazione SLU SismaY è:
11) 1,0*(1+2)+0,3*(3)+0,6*(4)+0,3*(7)+1,0*(8)
La combinazione SLE è:
12) 1,0*(1+2+3+4+5+6)

Si fa notare che si tratta di combinazioni esemplificate, comunque a favore di sicurezza.
Secondo la norma si potrebbe ridurre gli ulteriori sovraccarichi dopo il primo (per questo vengono decine di combinazioni).
Nelle combinazioni sismiche si applicano i coefficienti psi2 a tutti i sovraccarichi, si fa notare che vento e neve hanno psi2=0, il che significa che vento e neve non si sommano al sisma (a meno che la quota della costruzione sia > 1000 m dove si applica 0,2).
In pratica nella condizione sismica si considerano i carichi "quasi permanenti" cioè peso proprio e una piccola aliquota dei sovraccarichi.
Ripeto: è assolutamente necessario capire la logica della normativa per eseguire le combinazioni di carico.
Anche se i programmi forniscono, spesso c'è la necessità di farle manualmente, soprattutto per le strutture in acciaio dove non sempre i carichi si possono ricondurre alla tabella 2.5.I.
Ciao


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