8/19/2019 Tutorial - Introduzione SAP2000
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European Centre for Training and Researchin Earthquake Engineering
UTILIZZO 3DDI SAP2000®
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Marco Furinghetti
Centro Europeo di Formazione eR
icerca in Ingegneria Sismica - EUCENTRE
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Definizione di un nuovo modello
Cambiare unitàdi misura
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Definizione griglia
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VisteAppaiono due finestre con due punti di vista differenti: una visone 2D e una visione 3D
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Vista 2D: piano X-Z Vista 3D
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Convenzioni di segnoLe forze interne negli elementi sono:• P , forza assiale• V2, azione di taglio nel piano 1-2• V3, azione di taglio nel piano 1-3• T, il momento torcente (ruota attorno all’asse 1)• M2, il momento flettente nel piano 1-3 (ruota attorno all’asse 2)• M3, il momento flettente nel piano 1-2 (ruota attorno all’asse 3)
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Convenzioni di segno
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Piano 1-3 Piano 1-2
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MaterialiDefine Materials
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Le unità di misura sono:
• Peso: kN / m 3• Modulo di elasticità: kN / m 2• Massa: tonnellate / m 3
Per il calcestruzzo: E = ~ 25·10 6 kN/m 2
Per l’acciaio: E = ~ 2·10 8 kN/m 2
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SezioniDefine Frame sections Add new property
Per sezioni in calcestruzzo: Frame Section Property Type Concrete
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t2
t3
Concrete reinforcement: a noi non serve
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SezioniDefine Frame sections Add new property
Per sezioni in acciaio: Frame Section Property Type Steel
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SezioniSi possono importare delle sezioni già definite dei profili in acciaio:
Define Frame sections Import new Property I/Wide Flange
I file.pro sono contenuti nella cartella SAP2000 11
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Disegno sezioni
I pilastri vanno disegnati dal basso verso l’alto e le travi da sinistra verso destra
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Nel sistema di riferimento locale :
Ogni elemento ha 2 nodi ( i ) e ( j )
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Per creare un elemento:
Draw Frame/Cable element
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Assi locali e globaliPer gli assi locali la convenzione di colori è RED, WHITE AND BLUE:
• RED: asse 1• WHITE: asse 2• BLUE: asse 3
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Creazione vincoli
Gli spostamenti contrassegnati con “v” sono quelli bloccati. Si selezionano sul modello i nodi da vincolare epoi si sceglie il grado di vincolo da assegnare. E’ possibile anche utilizzare i Fast restraints: consistononell’incastro completo, nell’appoggio con traslazioni bloccate, nell’appoggio semplice e nell’estremo liberoche corrisponde a nessun spostamento vincolato.
Assign Joint Restraints
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Definizione dei carichiDefine Load cases Define Loads
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Selezionando l’elemento:Assign Frame Loads Distributed
Si scegli la forma del carico:Per carico uniforme inserire il valore
Nella casella “Uniform Load”
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Definizione dei carichiDefinizione carico triangolare o trapezoidale:
y = mx + q
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Per assegnare un carico nodale seleziono il nodo:Assign Joint Loads Forces
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Cliccando su un elemento col tasto destro del mouse vengono visualizzate tutte le informazioni:
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Combinazione dei carichiDefine Combinations Add New Combo
γ g 1+ γ g2 + γ q1 (2.5.1 NTC)
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Si assegnano i coefficienti ai carichi per la combinazione prescelta.Combination type: si sceglie il tipo di combinazione:• linear add• envelope
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Creazione dell’inviluppo delle combinazioni:
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Opzioni di analisiAnalyze Set Analysis Options
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Nel caso di esempio: Plane frame
Per un telaio tridimensionale: Space Frame
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Analizzare il modello:
Analyize Run Analysis
Type: linear static, modal, response spectrum
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Run now
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Controllo analisi:
• Dati analisi
• PossibiliErrori (warning)
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Modellazione di un solaioPer la modellazione di un solaio si può utilizzare:
• nell’ipotesi di solaio infinitamente rigido nel piano (rigid diaphragm) mediante constrains di piano• modellando il solaio con la sua reale rigidezza:
- elemento membrane con spessore equivalente- bielle equivalenti
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U ili d l SAP2000 l 3D M F i h i
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Modellazione di un solaioUtilizzo di constrains di piano: il solaio è infinitamente rigido nel suo piano
Assign joint costraint add new costrain
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Utili d l g SAP2000 l 3D M F i gh tti
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Modellazione di un solaioModellazione mediante elemento membrane di spessore equivalente:
Define Area sections add new section shell
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Si calcola: V cls + Vacc · n = V tot
Dove: n = coeff di omogeneizzazione
Thickness = V tot /Atot
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Modellazione di un solaioModellazione mediante bielle equivalenti: si introduce la reale rigidezza del diaframma sostituendol’elemento solaio con un sistema semplificato a bielle equivalenti.Si calcola la rigidezza laterale elastica del solaio K sol mediante la formula approssimata:
31
( ') '
12
sol
c s c
K L L
E J A G
=
+
’
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Ipotesi di vincolo: cerniere alle estremità dellebielle per evitare la trasmissione dei momenti:
sol b b
b bb
b
E AK
L=
L’
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Modellazione di un solaioModellazione mediante bielle equivalenti
Define Frame sections add new property Other General
Si introduce il valore dell’area A b della biella equivalente
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Una volta inserite le bielle si assegnano i release sbloccando M22 e M33 (Start e end)
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Modellazione del vano scalaIl vano scala può essere modellato in due modi:• Mediante elementi shell• Mediante pilastro equivalente
Modellazione mediante shell : è una modellazione più realistica ma meno affidabile e di più difficileinterpretazione in termini di risultati:Vantaggi :• Distribuzione dello stato di tensione (ottimizzazione armatura);• Sicurezza di modellazione.
Ut o de p og a a S 000 e 3D a co u g ett
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Svantaggi :• Maggiore onere computazionale• Problemi o incertezze di combinazione delle sollecitazioni (sforzi). Nell’implementazione dellacombinazione CQC SAP2000 v.11 perde i segni delle sollecitazioni e realizza la combinazione sullecomponenti di sforzo e non sulle azioni interne
Modellazione mediante pilastro equivalente : meno raffinata come modellazione ma più affidabilee corretta in termini di risultatiVantaggi :• Sensibile riduzione dell’onere computazionale, particolarmente significativo nel caso di analisi non
lineari svolte su strutture reali notevolmente più complesse• Maggiore gestibilità dei risultati di output
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Modellazione del vano scalaModellazione mediante elementi piastrabidimensionali tipo shell
Define Area sectionsAdd new section Shell Thin
p g g
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Modellazione del vano scalaUna volta create le shell ri raffina la shell:
Edit Edit areas Divide Areas
Ad es. :0,3 m
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Modellazione del vano scalaInfittimento della mesh in corrispondenza di un foro:
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Modellazione del vano scalaModellazione mediante pilastro equivalente: al posto delle shell si introducono degli elementi beamcollegati tramite link rigidi alla struttura che simulano le pareti del vano scala.
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Modellazione del vano scalaModellazione mediante pilastro equivalente: al posto delle shell si introducono degli elementi beamcollegati tramite link rigidi alla struttura che simulano le pareti del vano scala.
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Modellazione del vano scalaDefinizione dei link rigidi:
1. Creazione di un elemento rigid link 2. Creazione di un elemento beam rigido equivalente
1. Define Link/Support properties Add new property 2. Define Frame sections Other Generaloppure
Define Frame sections Set modifiers
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Modellazione del vano scalaPer ricavare le sollecitazioni su una parete modellata mediante elementi shell si devono integrare le sigma,oppure si può utilizzare la funzione section cut Draw Draw section Cut
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Modellazione del vano scala
Andamento corretto delle sollecitazioni mediante modello a pilastro equivalente:
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Modellazione del vano scala
Differenze tra l’uso di shell e pilastro equivalente:
Direzione X V baseTOT [%] V 1pianoTOT [%] V baseMURO [%] V 1pianoMURO [%] V baseCOLONNA [%]
V 1pianoCOLONNA[%]
beam eq 0.00 2.08 0.34 2.18 4.41 0.00
Direzione Y
Struttura simmetrica: confronto tra le due filosofie di modellazione dei setti perimetrali (SAP2000 v.11 –“ shell thin ” ).
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V baseTOT
[%] V 1pianoTOT
[%] V baseMURO
[%] V 1pianoMURO
[%] V baseCOLONNA
[%] V 1pianoCOLONNA
[%]beam eq 1.27 2.57 3.03 9.81 0.46 0.91
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