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Indice Parte I

Piano 2014 - Analisi e verifica di strutture nuove ed esistenti 1 2 3 4

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................................................................................................................................... 7 Analisi preliminare nuova costruzione ................................................................................................................................... 9 Analisi preliminare costruzione esistente ................................................................................................................................... 12 Analisi preliminare costruzione esistente + nuova ................................................................................................................................... 17 Analisi lineare 17 Verifica......................................................................................................................................................... Esistente .................................................................................................................................................. 18 Ambiente Struttura ........................................................................................................................................... 18 Comandi Verifica Esistente ...................................................................................................................................... 19 Comandi dati ...................................................................................................................................... 19 Definizione da progetto simulato alle TA ...................................................................................................................................... 20 Definizione semi-automatica ...................................................................................................................................... 21 Comandi calcolo strutturale ...................................................................................................................................... 21 Sollecitazioni da progetto simulato alle TA ...................................................................................................................................... 22 Progetto armatura ...................................................................................................................................... 22 Verifica e arma tutte le travi .................................................................................................................................................. 23 Ambiente Armatura ........................................................................................................................................... 23 Comandi Armatura ...................................................................................................................................... 23 Aggiungi sagoma ...................................................................................................................................... 27 Modifica sagoma ...................................................................................................................................... 29 Modifica diametri e quantitĂ sagome ...................................................................................................................................... 29 Modifica ancoraggi ...................................................................................................................................... 30 Cancella sagoma ...................................................................................................................................... 30 Sposta sagoma ...................................................................................................................................... 30 Definisci staffe ...................................................................................................................................... 31 Modifica staffe ................................................................................................................................... 32 Analisi non lineare ......................................................................................................................................................... 33 Definizione delle cerniere plastiche ......................................................................................................................................................... 34 Gestione delle analisi Pushover ......................................................................................................................................................... 35 Visualizzazione dei risultati 37 Verifica......................................................................................................................................................... di sicurezza degli elementi 38 Verifica......................................................................................................................................................... di vulnerabilitĂ sismica

Modulo Esistente

Piano 2014 - Analisi e verifica di strutture nuove ed esistenti Piano 2014 presenta le seguenti novità per l'analisi e la verifica di strutture nuove ed esistenti: - Definizione degli spettri di progetto per le strutture nuove, esistenti e miste. - Esecuzione delle analisi statica e dinamica lineare e statico non lineare (pushover) sia per costruzioni nuove, che esistenti. - Possibilità di progettare e verificare travi di un progetto nuovo e verificare le travi di una costruzione già esistente. - Nuovo metodo di introduzione dell' armatura. E' stata introdotta una disposizione semiautomatica dell'armatura che permette una veloce stesura di un'armatura prescelta. Per le travi di una costruzione esistente è possibile anche una disposizone di armatura automatica simulando un'armatura di progetto derivante da un calcolo alle tensioni ammissibili. - Nuovo input grafico dell'armatura. - Nuovo metdo di introduzione dell'ancoraggio per le barre longitudinali. - Nuovo strumento di disegno che permette una maggiore manegevolezza delle finestre grafiche - Nuovo output di stampa dxf - Importazione in Axis dell'armatura definita in Trave per la determinazione dei diagrammi Momento-Rotazione delle cerniere plastiche nell'ambito dell'analisi pushover.

Le Tipologie di Analisi Lo schema riporta le diverse tipologie di analisi previste dalle "Norme Tecniche per le Costruzioni" - DM 14-1-2008 in funzione dei possibili parametri che si verificano per il calcolo delle strutture antisismiche (zona, tipo di costruzione e classe d'uso). Navigator è stato sviluppato prendendo come riferimento i seguenti schemi, a seconda del tipo di lavoro (progetto nuovo, verifica esistente), che viene percorso automaticamente man mano che si introducono i dati del lavoro in esame. La verifica di una struttura può essere eseguita in 2 differenti modi. Il primo è quello di imporre il fattore di struttura q da normativa e applicare un'analisi statica o dinamica lineare, come è previsto anche per le strutture nuove. Il secondo è quello di eseguire un'analisi statica non lineare (pushover) con la determinazione della duttilità globale della struttura, la verifica degli elementi strutturale duttili e fragili e la verifica di vulnerabilità sismica. Navigator permette la scelta tra analisi lineare o non lineare. ANALISI LINEARE Schema progetto nuova costruzione

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Per esaminare il dettaglio le diverse opzioni e trattandosi di un diagramma di flusso, occorre partire dal punto iniziale posto in alto. Schema verifica costruzione esistente

ANALISI NON LINEARE

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Modulo Esistente L'analisi statica non lineare (pushover) permette, a differenza delle analisi lineari di determinare in maniera rigorosa la duttilitĂ della struttura, verificare il comportamento globale della struttura in condizioni sismiche e verificare gli spostamenti per i meccanismi duttili e le resistenze per i meccanismi fragili dei singoli elementi strutturali.

Individuata la tipologia di analisi, il programma si adatta automaticamente richiedendo i dati coerenti con la tipologia. Nella fase inziale Ă¨ possibile scegliere il tipo di lavoro da eseguire, scegliendo tra la progettazione di una nuova costruzione, la verifica di un edificio esistente con la presenza o meno di elementi di nuova costruzione.

In questa fase Ă¨ possibile scegliere il tipo di lavoro da eseguire, scegliendo tra la progettazione di una nuova costruzione, la verifica di un edificio esistente con la presenza o meno di elementi di nuova costruzione. Al fianco del titolo del progetto si visualizza la sigla sigla relativa al tipo di lavoro scelto: (N) per un nuovo progetto, (E) per la verifica di un edificio esistente e (N+E) per il progetto di ampliamento con verifica della parte esistente. In base alla scelta effettuata Navigator esegue le corrispondenti analisi secondo le NTC08.

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1.1

Analisi preliminare nuova costruzione ANALISI LINEARE

La tabella seguente riporta la sintesi delle opzioni di calcolo per i casi considerati. Specifiche Stato limite di salvaguardia della Vita (SLV) Stato limite di Danno - Verifica drift di piano (SLD) Stato limite di Danno - Verifica resistenza (SLD) Stato limite di OperativitĂ Verifica drift di piano (SLO) Modello con cerniere applicate alle travi in c.a. per analisi carichi verticali Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze

A si

B si

C si

D si

si no 4 si

no si 4 si

si no 5 si

no si 5 si

ANALISI NON LINEARE E' possibile eseguire in questi casi anche un'analisi statica non lineare (pushover) Specifiche Stato limite di collasso (SLC)

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Pushover si

Modulo Esistente Stato limite di salvaguardia della Vita (SLV) Stato limite di Danno - Verifica drift di piano (SLD) Stato limite di Danno - Verifica resistenza (SLD) Stato limite di OperativitĂ - Verifica drift di piano (SLO) Modello con cerniere applicate alle travi in c.a. per analisi carichi verticali Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze Determinazione duttilitĂ della struttura (fattore di struttura q)

si no no no no no no no 6 no si

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1.2

Analisi preliminare costruzione esistente ANALISI LINEARE Nel caso di verifica di una struttura esistente, il calcolo delle sollecitazioni sismiche per le verifiche di resistenza a Taglio viene calcolato considerando uno spettro diverso da quello utilizzato per il calcolo delle sollecitazioni da utilizzare per le verifiche a Flessione.

La tabella seguente riporta la sintesi delle opzioni di calcolo per i casi considerati. Specifiche Stato limite di salvaguardia della Vita FLESSIONE (SLV) Stato limite di salvaguardia della Vita TAGLIO (SLV) Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze

A si si si si no 2 no

B si si si no si 2 no

Le analisi sono eseguite facendo riferimento all'analisi statica lineare con fattore di struttura q, come prescritto dal par. C8.7.2.4. della circolare n.617 del 2 Febbraio 2009. Il fattore di struttura per il calcolo delle sollecitazioni sismiche per le verifiche di resistenza a Taglio Ă¨ fissato a 1,5, mentre per le verifiche a Flessione puĂ˛ essere impostato manualmente dall'utente (la normativa prevede valori compresi tra 1,5 e 3). Navigator determina i parametri sismici necessari per la definizione degli spettri di progetto.

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Modulo Esistente

Ultimata l'analisi guidata, Piano Navigator presenta la lista dei modelli dei risultati elaborati.

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ANALISI NON LINEARE E' possibile eseguire in questi casi anche un'analisi statica non lineare (pushover) Specifiche Stato limite di collasso (SLC) Stato limite di salvaguardia della Vita (SLV) Stato limite di Danno - Verifica drift di piano (SLD) Stato limite di Danno - Verifica resistenza (SLD) Stato limite di Operatività - Verifica drift di piano (SLO) Modello con cerniere applicate alle travi in c.a. per analisi carichi verticali Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze Determinazione duttilità della struttura (fattore di struttura q) Verifica elementi strutturali Verifica Nodi Verifica vulnerabilità sismica della struttura

Pushover si si no no no no no no no 6 no si si si si

1.3

Modulo Esistente

Analisi preliminare costruzione esistente + nuova Nel caso di verifica esistente con progetto di ampliamento, Navigator consente di analizzare contemporaneamente le due tipologie. Nei progetti creati attraverso Navigator, si permette di trattare sia gli elementi di un nuovo progetto, che quelli di un edificio giĂ esistente, soggete, quindi, alle relative verifiche. Il programma in automatico suddivide le due tipologie, in base all'assegnazione del materiale in Navigator. ANALISI LINEARE ELEMENTI NUOVI

Specifiche Stato limite di salvaguardia della Vita (SLV) Stato limite di Danno - Verifica drift di piano (SLD) Stato limite di Danno - Verifica resistenza (SLD) Stato limite di OperativitĂ Verifica drift di piano (SLO) Modello con cerniere applicate alle travi in c.a. per analisi carichi verticali Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze

A si

B si

C si

D si

si no 4 si

no si 4 si

si no 5 si

no si 5 si

ELEMENTI ESISTENTI

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Piano 2014 - Analisi e verifica di strutture nuove ed esistenti

Specifiche Stato limite di salvaguardia della Vita FLESSIONE (SLV) Stato limite di salvaguardia della Vita TAGLIO (SLV) Analisi fondazioni separata da struttura in elevazione Analisi statica equivalente Analisi dinamica N. modelli per il calcolo FEM Gerarchia delle resistenze

A si si si si no 2 no

B si si si no si 2 no

Per la parte di struttura nuova il programma prevede l'analisi del fattore q per tutte le strutture previste dalla normativa per le nuove costruzioni. Il fattore di struttura per il calcolo delle sollecitazioni sismiche della parte esistente per le verifiche di resistenza a Taglio Ă¨ fissato a 1,5, mentre per le verifiche a Flessione puĂ˛ essere impostato manualmente dall'utente (la normativa prevede valori compresi tra 1,5 e 3).

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Modulo Esistente

Pushover si si no no no no no no no 6 no si si si si

Nell'esempio sottostante, agli elementi di colore diversi sono stati assegnati 2 tipi di calcestruzzo differenti.

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Al termine delle analisi, il programma fa selezionare il materiale impiegato per gli elementi esistenti, in modo da riconoscere gli elementi ed eseguire le rispettive verifiche.

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Modulo Esistente

Ultimata l'analisi guidata, Piano Navigator presenta la lista dei modelli dei risultati elaborati.

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1.4

Analisi lineare

1.4.1

Verifica Esistente

Per le strutture esistenti è possibile definire ed introdurre in modo grafico le armature esistenti se note. Nel caso non ci siano informazioni in merito, è possibile calcolare le armature tramite il progetto simulato alle tensioni ammissibili (TA), cioè imponendo i parametri presunti dell'epoca di realizzazione della struttura e verificando quindi i valori così calcolati oopure assegnando l'armatura con il procedimento semiautomatico (SA). Per il progetto degli elementi nuovi si rimanda alla documentazione di Piano 2014.

Modulo Esistente

1.4.1.1 Ambiente Struttura Questo ambiente Ă¨ dedicato alle fasi di input della geometria e dei carichi, quindi si procede con il calcolo e un primo resoconto delle verifiche effettuate viene visualizzato in un'apposita tabella.

Si evidenzia come nella struttura tridimensionale le travi evidenziate in blu sono tutte quelle relative alla scheda selezionata, quelli esistenti nell'immagine sopra.

1.4.1.1.1 Comandi Verifica Esistente Con il pulsante selezionate.

si definisce la modalitĂ di esecuzione del progetto delle travi

Nel caso di inserimento Semiautomatico dell'armatura: .

Nel caso di progetto simulato alle TA per la disposizione delle armature: .

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1.4.1.1.1.1 Comandi dati nel caso di progetto simulato alle TA.

nel caso di introduzione semiautomatica dell'armatura.

Parametri di progetto TA simulato

Il comando consente di determinare i parametri di calcolo per la determinazione delle sollecitazioni e disposizione delle armature. Il programma prevede 2 metodologie, che fanno riferimento ai carichi inseriti.

Come prima opzione, il programma permette di definire il calcolo come progetto alle TA con l'applicazione del DM96 per determinare la distribuzione delle armature. La seconda metodologia, permette una determinazione approssimata e semplificata delle sollecitazioni in funzione dei carichi inseriti e di coefficienti moltiplicativi impostati manualmente.

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Modulo Esistente

Definizione sagome semi-automatica Comando da utilizzare per inserire un'armatura di default nelle travate. Il comando è attivo se è impostato il tipo di progetto semiautomatico nei comandi di Utilità Tabella.

Stesura sagome

La maschera visualizzata sopra permette l'introduzione di un'armatura scelta per tutte le campate delle travi selezionate. Si specifica il numero di ferri ed il diamtro per ciascuna sagoma visualizzata. Le sagome 1, 3 e 4 corrispondono all'armatura inserita al lembo superiore; le sagome 2, 7 e 8 a quella del lembo inferiore; le sagome 5 e 6 corrispondono a ferri piegati superiori agli appoggi e inferiori in campata. Le lunghezze degli spezzoni agli appoggi possono essere impostate come frazione della lunghezza della campata.

Definizione staffe semi-automatica Comando da utilizzare per inserire delle staffe di default nelle travate. Il comando è attivo se è impostato il tipo di progetto semiautomatico nei comandi di Utilità Tabella.

Stesura Staffe

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E' possibile inserire tre campi di staffe:in prossimitĂ degli appoggi, nella zona centrale e quello di estremitĂ inteso come un campo aggiuntivo tra il campo agli appoggi e della zona centrale. Solitamente si utilizzano staffe a due bracci. Il programma permette anche di utilizzare staffe a 4 bracci.

1.4.1.1.1.2 Comandi calcolo strutturale nel caso di progetto simulato alle TA.

nel caso di introduzione semiautomatica dell'armatura.

Calcolo sollecitazioni da progetto simulato alle TA Permette la creazione delle possibili combinazioni dei carichi per effetto dei carichi inseriti e al calcolo delle sollecitazioni per ciascuna combinazione di carico.

Modifica di sollecitazione da progetto simulato alle TA Il comando consente la modifica manuale delle sollecitazioni risultanti dal calcolo.

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Modulo Esistente

Nel caso di progetto simulato alle TA, il pulsante permette il calcolo dell’armatura, effettuato sulla base delle specifiche relative ai parametri di calcolo e di disegno, e visualizza l’armatura nello spazio dove precedentemente era visualizzata la travata. Nel caso di definizione semiautomatica, inserisce l'armatura impostata dall'utente. In entrambi i casi, successivamente, si esegue la verifica con le sollecitazioni di calcolo effettive secondo le NTC08 in ciascuna sezione. La nuova armatura proposta si andrà a sostituire all’armatura precedentemente calcolata ed eventualmente modificata dall’utente. L’operatore viene quindi avvertito che, con il comando, andranno perse le eventuali modifiche apportate all’armatura. La maschera qui visualizzata chiede conferma del comando.

Il tasto Si realizza il calcolo e la visualizzazione della nuova armatura, il tasto No annulla il comando.

Esegue automaticamente il calcolo di tutte le travi del progetto.

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1.4.1.2 Ambiente Armatura Nell'ambiente avviene l’editing delle sagome precedentemente calcolate. Attraverso la visualizzazione dei vari diagrammi delle sollecitazioni e delle finestre di verifica è possibile controllare direttamente l’esito delle modifiche.

Lo zoom e il pan direttamente con la rotella del mouse, permette una più facile e veloce manegevolezza del programma. La possibilità di ridimensionare, ingrandire o chiudere le finestre dell'armatura e dei diagrammi, consente un cambiamento dell'interfaccia a seconda delle esigenze di visualizzazione.

1.4.1.2.1 Comandi Armatura

1.4.1.2.1.1 Aggiungi sagoma

Con il presente comando è possibile inserire l'armatura longitudinale da sagomario oppure manualmente in maniera interattiva. L'armatura longitudinale inserita è costituita da 2 tratti, uno resistente e l'altro che caratterizza l'ancoraggio, in colore grigio.

Modulo Esistente Il tratto resistente del ferro superiore Ă¨ evidenziato con il colore nero, mentre quello del ferro inferiore con il colore blu.

Sagomario Utilizzando la voce Sagomario, la sagoma viene scelta allâ&#x20AC;&#x2122;interno di un abaco contenente le 25 sagome disponibili.

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Scelto il tipo di sagoma, appare una maschera per l’inserimento dei valori geometrici dei tratti di sagoma e del numero (Quantità) e diametro delle barre.

E’ possibile utilizzare la sagoma 25 (spezzone inferiore in campata) come sagoma superiore. Per ottenere ciò, basta abilitare il parametro Superiore in fase di inserimento o modifica della sagoma.

Modulo Esistente

Si ricorda al lettore che la sagoma in oggetto posiziona il suo asse in modo automatico nel punto di massimo momento positivo in campata.

Manuale L'introduzione manuale dell'armatura longitudinale prevede una stesura diretta con il mouse, per lasciare all'utente la massima libertà nella geometria e nell'introduzione delle sagome. Facendo click sull'area armature, appare una area di inserimento in cui l'utente, attraverso le linee guida superiore ed inferiore e opportuni snap, ha la possibilità di introdurre le sagome in maniera semplice e veloce. La conferma dell’operazione, e l’avvio dell’aggiornamento dei diagrammi, avviene con un click col tasto destro del mouse. Perciò è possibile visualizzare in tempo reale la variazione dei digrammi di momento resistente durante l'introduzione delle sagome.

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1.4.1.2.1.2 Modifica sagoma Il comando permette di modificare la geometria di una sagoma longitudinale direttamente nell'ambiente di visualizzazione delle armature. Il bottone rimane in pressione fino a quando non si clicca nuovamente per uscire dalla modalitĂ di modifica. Facendo click sulla sagoma da modificare, si evidenziano il tratto resistente del ferro e gli snap dei nodi estremi.

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Modulo Esistente

Selezionando i nodi, essi possono essere spostati sia trascinandoli con il mouse, che con la tastiera, permettendo l'allungamento e l'accorciamento del ferro.

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La conferma dell’operazione, e l’avvio dell’aggiornamento dei diagrammi, avviene con un click col tasto destro del mouse. E' possibile modificare di seguito altre sagome con le stesse operazioni.

1.4.1.2.1.3 Modifica diametri e quantità sagome Il pulsante consente di modificare il numero di ferri e diametro relativi alla sagoma selezionata.

1.4.1.2.1.4 Modifica ancoraggi Il pulsante consente la modifica delle lunghezze dei tratti di ancoraggio. Facendo click sulla sagoma di cui si vuole cambiare la lunghezza di ancoraggio, si apre la maschera in cui si può scegliere il nodo dell'ancoraggio che si vuole ridurre o aumentare di un valore digitato da tastiera, positivo in caso di allungamento e negativo in caso di riduzione della lunghezza di ancoraggio.

Modulo Esistente

Premendo infine sul tasto Applica si assegna alla sagoma il nuovo ancoraggio. Si clicca sul tasto Esci per uscire dalla maschera senza apportare modifiche.

1.4.1.2.1.5 Cancella sagoma

Permette di eliminare le sagome, dopo aver attivato il comando fare click su ogni sagoma che si desidera eliminare oppure selezionarle attraverso il riquadro rettangolare di selezione, terminare con click del tasto destro del mouse.

1.4.1.2.1.6 Sposta sagoma Permette di traslare verticalmente le sagome alla scopo di ottenere una migliore disposizione. La disposizione delle sagome viene riportata nella stampa diretta delle armature e nel disegno in formato Dxf.

1.4.1.2.1.7 Definisci staffe Con il comando di definizione staffe, il programma consente di definire tre campi di staffe per ciascuna campata, in cui assegnare il passo, il diametro e il numero di bracci.

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1.4.1.2.1.8 Modifica staffe Permette di modificare il passo ed il diametro delle staffe. Come nel caso dell’armatura longitudinale, la modifica è realizzata tramite una maschera dove è possibile ridefinire diametro e passo delle staffe. Nel caso di staffe a passo differenziato è inoltre possibile definire la lunghezza del tratto con staffe più fitte.

1.5

Modulo Esistente

Analisi non lineare Il calcolo di una struttura nuova o esistente attraverso l'analisi statica non-lineare (pushover) risente particolarmente della modellazione e necessita di analisi statiche e verifiche ad ogni passo dell'analisi pushover. E' per questo che Ă¨ stato sviluppato un applicativo per condurre il progettista ad una corretta modellazione della struttura e alla verifica di ogni suo elemento. Le caratteristiche principali dell'applicativo riguardano:

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1.5.1

Definizione delle cerniere plastiche L'applicativo per le analisi Pushover permette all'utente di assegnare i valori corretti del diagramma momento-rotazione delle cerniere plastiche. Per la definizione delle proprietĂ delle cerniere plastiche Ă¨ indispensabile l'introduzione dell'armatura innegli elementi del modello strutturale. L'utente puĂ˛ introdurre i dati di armatura longitudinale e trasversale degli elementi sia manualmente, attraverso una maschera di input, sia automaticamente attraverso un'importazione dell'armatura presente in un progetto di PianoCA. Per facilitare l'identificazione degli elementi, per i quali sono stati giĂ assegnati i valori di rinforzo, sono evidenziati con il colore verde nella vista renderizzata. Con i dati geometrici, dei materiali e forza assiale di ogni elemento, letto da AxisVM, lo strumento calcola i diagrammi momento-rotazione delle cerniere plastiche sulla base delle formulazioni per la rotazione di plasticizzazione e la rotazione finale e li applica al modello.

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1.5.2

Modulo Esistente

Gestione delle analisi Pushover Lo strumento consente di eseguire le 24 analisi richieste dalla normativa. Le analisi, come è indicato nella figura, sono per l'azione sismica in direzione X e direzione Y, nel verso positivo e negativo, con carico proporzionale alla massa e al primo modo di vibrare, senza eccentricità accidentali e con eccentricità accidentale positiva e negativa per tener conto degli effetti torsionali.

E' consentita una selezione multipla di più analisi.

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1.5.3

Visualizzazione dei risultati Successivamente all'esecuzione delle analisi, l'applicativo mostra la lista delle analisi Pushover calcolate con una sintesi dei risultati.

E' possibile selezionare una particolare analisi e aprire il modello con il dettaglio di calcolo. Il programma visualizza la progressiva formazione delle cerniere plastiche all'aumentare dei passi di carico e la curva pushover calcolata.

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Modulo Esistente

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1.5.4

Verifica di sicurezza degli elementi Nella sezione delle verifiche degli elementi strutturali, il programma esegue automaticamente la verifica dei meccanismi duttili e fragili allo stato limite ultimo di travi, pilastri e nodi. La stampa finale sarĂ costituita da un tabulato che presenta la lista degli elementi con le relative verifiche, esplicitando il passo piĂš piccolo in cui l'elemento raggiunge la rottura, se essa si riscontra.

L'applicativo aggiorna la curva pushover sulla base delle rotture locali degli elementi. In questo modo, si tiene conto non solo del comportamento globale della struttura, ma anche della compatibilitĂ degli spostamenti/meccanismi duttili (rotazioni) e delle resistenze per gli elementi/meccanismi fragili (sollecitazioni taglianti).

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1.5.5

Modulo Esistente

Verifica di vulnerabilità sismica Infine viene calcolata la vulnerabilità sismica della struttura, andando ad esplicitare l’indice di rischio, come richiesto dalla normativa.

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