Strutture in muratura: analisi (generale) ad elementi finiti per i meccanismi fuori piano

Lo scorso 25-26 giugno 2020 si è tenuto il primo workoshop italiano dedicato ai Gusci e alle Strutture Spaziali, IWSS2020. Per conoscere più nel dettaglio alcuni degli argomenti trattati INGENIO in collaborazione con la Società Italiana di Scienza delle Costruzioni sta pubblicando alcuni abstract con la relativa presenzione VIDEO della memoria.

Nell'analisi delle strutture murarie, generalmente le analisi del comportamento nel piano e fuori piano vengono condotte separatamente, qui si propone una metodologia di analisi FEM che consente un'analisi che contempla di considerare simultaneamente i due fenomeni.


Metodo pratico per l'analisi del tutto generale dei meccanismi fuori piano delle murature

Lo scopo di questo studio non è teorico, ma è quello dell'applicazione pratica della meccanica computazionale ai problemi quotidiani di progettazione strutturale. La domanda che ci si pone è se per l'analisi delle murature, sia veramente necessaria un'analisi cinematica specifica e non generale dei meccanismi di stabilità fuori piano.

Mostreremo come il metodo della linea delle pressioni (thrust line), determinata tramite un'analisi FEM, consenta di determinare in modo del tutto generale la stabilità fuori piano della muratura.

Per ottenere questo risultato è necessario impiegare uno specifico elemento finito a strati (layered) con ogni strato costituito da materiale descritto tramite leggi che consentano di definire il comportamento no-tension del materiale. Lo scopo di questo articolo ì quindi quello di fornire al progettista un metodo pratico per l'analisi del tutto generale dei meccanismi fuori piano delle murature.

Oltre al problema, infatti, della resistenza delle murature nel piano, vi è il problema dei meccanismi di collasso fuori del piano che normalmente vengono affrontati tramite analisi limite cinematica, analisi che comporta, oltre tutto, una classificazione a priori dei meccanismi ipotizzati.

Vogliamo qui mostrare come questo tipo di analisi possa essere affrontata in modo del tutto generale tramite una analisi FEM.

Per questo scopo è necessario un elemento “degenerate shell” a 8 nodi, a strati (layered) e con ogni strato costituito da materiale a comportamento no-tension con fessurazione rotante diffusa (rotating smeared crack). La struttura a strati e il comportamento no-tension consentono di determinare con precisione la linea delle pressioni (thrust line).

L’elemento guscio come elemento solidoApplicazione ad un arco

Si è applicato questo approccio al più immediato problema, quello dell'arco. Si è subito notato il diverso comportamento tra un approccio con comportamento lineare (fig. 5) e invece non lineare (fig. 6) il quale consente di rappresentare il comportamento monolatero del materiale. Infatti l'approccio FEM della linea delle pressioni ad un arco non è nuova, ma è stata spesso condotta per via elastica lineare mentre l'approccio non lineare offre una soluzione più vicina alla realtà dei fatti.

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.... Scarica il PDF (in fondo all'articolo) con la sintesi integrale della ricerca.

GUARDA IL VIDEO DELLA PRESENTAZIONE

 


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>>>Il report dell'evento IWSS2020, il primo workoshop italiano dedicato ai Gusci e alle Strutture Spaziali