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SISTEMA RETICOLARE – CASO TRIDIMENSIONALE

L’esercitazione guidata è suddivisa in punti, organizzati in ordine cronologico, per eseguire la costruzione e l’analisi di sistema reticolare, con dei rimandi ai punti della precedente esercitazione postati sul mio blog (SAP2000_ESERCITAZIONE01_CASO_BIDIMENSIONALE).

Vediamo ora come costruire ed analizzare un sistema reticolare (tridimensionale):

I punti 1|e 2| sono gli stessi della precedente esercitazione.

3| Si aprirà una nuova finestra con differenti modelli preimpostati, quello che ci interessa è “Grid Only”, cliccare sopra l’icona corrispondente al modello.(immagine 1)

(Si tratta di una griglia di riferimento, che ci aiuterà a comporre il nostro modello di struttura reticolare tridimensionale).

1.Scelta del modello preimpostato.

4|  Si aprirà una nuova finestra, “Quik Grid Lines” dove a destra si possono scegliere i parametri dimensionali della griglia di riferimento per costruire il nostro modello.(immagine 2)

2.Imopostazioni dimensionali.

Per capire meglio:

“Number of Grid Lines” corrisponde al numero di linee di riferimento secondo le direzioni X,Y,Z. Rispettivamente “X Direction”,”Y Direction”,”Z Direction”.

“Grid Spacing” corrisponde alla lunghezza delle singole “aste” dche compongono ogni modulo e alla loro altezza. Rispettivamente “X Direction”,”Y Direction”,”Z Direction”.

Per questo esercizio guida, imposteremo :

Number of Grid Lines :

X Direction -[10]

Y Direction – [20]

Z Direction – [2]

Grid Spacing

X Direction -[3]

Y Direction – [3]

Z Direction – [6]

Impostati i valori, procederò con la generazione della griglia, quindi cliccherò su “OK”. 

5| SAP avrà generato una griglia di riferimento che rispetta i requisiti richiesti.(immagine 3)

[!] Appena si caricherà la griglia sullo schermo, si aprirà una finestra automaticamente ,“Properties of Object”, chiuderla.

3. Generazione della griglia.

6| Il passaggio successivo è quello di disegnare la nostra struttura reticolare, utilizzando la griglia di riferimento.

A sinistra sulla barra dei comandi c’è un’icona, “Draw Frame Cable”, che raffigura una specie di “chiodino”, quello è lo strumento che ci permetterà di disegnare su SAP.

Cliccare sull’icona e ricalcare un modulo di base della griglia, non sovrapponendo MAI le linee che andiamo a disegnare. E’ facile riconoscere se si sta disegnando, perché le linee che andremo a tracciare diverranno di colore blu.

[!] Non bisogna mai “ricalcare” due o più volte un elemento disegnato, poiché il programma riconoscerà quell’elemento come doppio.(immagine 4)

4. Ricalco di un modulo della griglia.

7|Il modello di struttura reticolare che voglio creare è una piastra, composta da “piramidi” unite tra loro, per cui mi sarà più semplice individuare il vertice superiore di una piramide-modulo, copiando e incollando il quadrato appena disegnato facendolo corrispondere con i suoi vertici, nel centro di quattro moduli della griglia di riferimento.

Il primo passaggio sarà quello di selezionare la sagoma appena disegnata (ricordo che SAP fa comparire un tratteggio blu e giallo sugli elementi selezionati). (immagine 5)

5.Selezione del modulo di base.

Il secondo passaggio sarà quello di copiarlo ed incollarlo semplicemente con “Ctrl+c” e “Ctrl+v”.

Appena avrò eseguito i due comandi apparirà una finestra “Paste Coordinates”, dove è possibile inserire le coordinate spaziali dove collocare il nostro modulo copiato rispetto all’origine (in questo caso l’origine corrisponde ad uno dei vertici del modulo di base).

Per cui volendo far coincidere gli spigoli del modulo di base con i centri di quattro moduli base della gliglia, sapendo le dimensioni precedentemente preimpostate, inseriremo:

Delta X –[1,5]

Delta Y –[1,5]

Delta Z –[0]

E poi “OK”.(immagine 6)

6. Impostazione valori di spostamento del modulo copiato rispetto all’origine.

8| alla chiusura della finestra SAP avrà copiato il modulo secondo le coordinate da noi impostate durante la copia.(immagine 7)

7. Modulo copiato da SAP.

9|cancellare quindi il modulo base iniziale, poiché non ci servià più, selezionando le aste e cancellandole con il tasto “Canc”. (immagine 8)

8. Modulo base definitivo.

10|Ora riprenderemo il “chiodino” per unire i vertici del modulo di base all’incrocio della griglia superiore in modo che coincidano con il vertice della “piramide” chi stiamo andando a creare. (immagine 9)

9. Creazione della piramide

11.| Rieseguirò il comando per copiare ed incollare la “piramide” appena fatta per creare la nostra piastra reticolare, congiungendo tutti i vertici superiori che rimangono liberi tra loro, secondo le direzioni X ed Y.(immagine 10)

10. Creazione della piastra reticolare.

12| Ora procederò con l’assegnazione dei vincoli; dovrò quindi selezionare i punti dove voglio posizionarli.

Quando seleziono i punti, presumibilmente coincidenti con l’incrocio delle aste, SAP mostrerà una croce laddove avrò cliccato.

In questo caso posizioniamo i vincoli in quattro punti, coincidenti con il primo nodo alla base della piastra interno alla stessa sui vertici.(immagine 11)

11. Selezione dei punti.

Dopo averli selezionati, in alto sulla barra dei menù cliccherò su “Assign”>”Joint”>”Restrains”. (immagine 12)

12. Assegnazione dei vincoli.

Si aprirà una finestra , ”Joint Restrains”. Sulla stessa ci sono quattro icone che rappresentano rispettivamente un incastro, una cerniera, un carrello e un pendolo; cliccando su ognuno di essi compariranno nelle voci soprastanti dei flag laddove il vincolo selezionato non permetta determinati movimenti.

Per capire meglio:

Restrains in Joint Local Directions:

Transaltion 1 – vincolo in X

Translation 2 – vincolo in Y

Translation 3 – vincolo in Z

Scegliamo dunque la cerniera e quindi su “OK”. (immagine 13)

13. Scelta dei vincoli

Al chiudersi della finestra appariranno nei punti prima selezionati i vincoli scelti.(immagine 14)

14. Vincoli

13|Per ciò che riguarda la definizione delle aste come corpo non continuo, l’assegnazione dei carichi e la scelta della sezione della trave, rimando dai punti 8| al 18| dell’esercitazione SAP2000_ESERCITAZIONE01_CASO_BIDIMENSIONALE.(immagine 15)

15. Carichi assegnati.

[!] Sull’assegnazione dei nodi interni del sistema, su “Assign Frame Relases” in questo caso fleggheremo anche “Moment 22”.(immagine 16)

16. Rilascio del momento 22

14|Per quanto riguarda il salvataggio e la visualizzazione del sistema deformato rimando ai punti 19| e 20|

dell’esercitazione SAP2000_ESERCITAZIONE01_CASO_BIDIMENSIONALE. (immagine 17)

17. Sistema deformato.

15| Per la visualizzazione dei diagrammi rimando al punti 21| dell’esercitazione SAP2000_ESERCITAZIONE01_CASO_BIDIMENSIONALE. (immagine 18)

18. Visualizzazione dei diagrammi

16| Per l’esportazione dei valori in excel e la visualizzazione del numero corrispondente alle aste rimando ai punti 22| e 23| dell’esercitazione SAP2000_ESERCITAZIONE01_CASO_BIDIMENSIONALE. (immagini 19 e 20)

19. Visualizzazione dei valori

20. Esportazione della tabella

***********************************************************************************FINE.

Le travature reticolari sono strutture composte da aste. Tali aste risultano vincolate agli estremi e i carichi sono applicati generalmente ai nodi. Per questo motivo, le azioni di contatto sono quelle relative allo sforzo normale. Un'asta sarà quindi interamente tesa o interamente compressa. Il peso proprio dell'asta è trascurabile rispetto alle forze trasmesse attraverso i vincoli. 

In questo post vedremo come disegnare e analizzare le sollecitazioni di una struttura reticolare 2D in SAP 2000.

FILE - NEW MODEL [ricordiamoci qui di mettere le giuste unità di misura Kn, m, c] e clicchiamo quindi su 2D Trusses. 

Scegliamo quindi i valori da inserire in Number of divisions, Height e Division Lenght. Poi clicchiamo su OK.

Ci appariranno 2 tipologie di viste, una in 3D e l'altra in 2D. 

Chiudiamo la vista 3D (inutile poiché stiamo lavorando con una 2D Truss).

Andiamo su ASSIGN - FRAME - RELEASES e rilasciamo i momenti 33 sia su start che su end. In questo modo abbiamo assegnato ad ogni nodo delle cerniere interne (gli stiamo dicendo che "può ruotare"!).

Questo tipo di visualizzazione ci conferma il fatto che abbiamo appena assegnato delle cerniere interne.

Ora andiamo ad definire il materiale che assegneremo alla struttura. DEFINE - MATERIALS - ADD NEW MATERIAL. Scegliamo Steel e lo nominiamo ACCIAIO al posto di MAT. 

A questo pnto assegnamo all'acciaio una sezione tubolare. DEFINE - SECTION PROPERTIES - FRAME SECTION - ADD NEW PROPERTY. Segliamo Pipe. 

Rinominiamo la sezione in ASTA e assegnamogli il materiale definito in precedenza (ACCIAIO). 

Osserviamo che ASTA compare nell'elenco. Selezioniamola e quindi clicchiamo su OK. 

Ora selezioniamo tutte le aste. ASSIGN - FRAME - FRAME SECTIONS. Selezioniamo ASTA e clicchiamo su OK. 

Questo tipo di visualizzazione ci conferma che ASTA è stato assegnato a tutte le aste.

Ora definiamo il carico che assegneremo alla struttura. DEFINE - LOAD PATTERNS. Creiamo un novo carico che chiameremo CARICO CONCENTRATO. Ricordiamoci si assegnare 0 a Self Weight Multiplier. 

Ora selezioniamo i nodi a cui dovremo assegnare i carichi. 

ASSIGN - JOINT LOADS - FORCES. Selezioniamo CARICO CONCENTRATO (creato in precedenza) e assegnamo il valore -100 su Force Global Z.

Questo tipo di visualizzazione ci conferma il fatto che le forze di intensità -100 sono state assegnate ai nodi selezionati.

Ora possiamo lanciare l'analisi. ANALYZE - RUN ANALYSIS. Selzioniamo DEAD e MODAL e clicchiamo su Do Not Run Case. In qquesto modo la sola analisi lanciata sarà relativa a CARICO CONCENTRATO. Clicchiamo su Run Now.

Otteniamo dunque la deformata della struttura disegnata.

Ora vogliamo vedere i valori dello sforzo assiale (perché è l'unico nelle travature reticolari). DISPLAY - SHOW FORCES / STRESSES.

Quindi verrà mostrato il grafico dello sforzo normale.

Per visualizzare i valori, basta spuntare Show Values on Diagram.

-

Per visualizzare tutti i valori dello sforzo normale sulle varie aste andiamo su DISPLAY - SHOW TABLES. Spuntamo ANALYSIS RESULTS - Element Output.

I valori verranno visualizzati. E' inoltre possibile esportare i valori su Excel.

Esportati su Excel, è possibili inoltre ordinare i risultati dal "più grande al più piccolo". 

-

La struttura che vado ad analizzare su SAP è una piastra.

Elaboro la struttura in tre dimensioni sul CAD, impostando un nuovo layer ed esplodendo successivamente l' intera struttura.

Salvo il file in .dxf, apro SAP 2000 e importo il file da Autocad nel formato .dxf

Definisco il layer da considerare, in questo caso avevo nominato "TRAVE" il layer con cui ho disegnato la trave in 3D su CAD.

Ecco la mia struttura. 

Ora procedo assegnando i vincoli esterni: ASSIGN-JOINT- JOINT RESTRAINTS

Seleziono prima i nodi in cui voglio che vengano inseriti i vincoli.

Seleziono il vincolo della cerniera, che inibisce le traslazioni sui 3 assi sul sistema di riferimento.

Definiamo i vincoli interni tra le aste. ASSIGN-FRAME- RELEASE PARTIAL FIXITY

Spuntiamo i momenti 2-2 e 3-3 all' inizio e alla fine, al fine di evitare che si possa generare momento.

Definiamo i carichi sui nodi.

Rinomino il mio "carico F ". Ovviamente il carico non terrà conto del peso della struttura, ecco perchè il peso proprio è indicato con "0".

Il carico puntuale avrà una direzione lungo l' asse Z e verso il basso di 100 KN .

Saldiamo i nodi.

Associamo ad ogni asta una sezione e un materiale:

Scegliamo la sezione tubolare. La rinominiamo e ne impostiamo le dimensioni e il materiale:

Ogni asta prenderà  il nome dato alla sezione.

Finalmente posso analizzare la struttura!

Ecco la configurazione che presenta i due stati (tarve deformata-indeformata)

Vediamo come si comporta dal struttura in merito allo sforzo normale:

Ora andiamo a verificare nelle Tabelle quali sono le aste maggiormente sollecitate ma soprattutto quali siano i valori che ci interessano.

DISPLAY-SHOWTABLES

SELECT LOAD PATTERNS; F; OK.

ELEMENT FORCES è la tabella da considerarsi.

Esportiamo in excel la tabella, in modo da poter ordinare i valori interessanti sal più grande al più piccolo e vedere quale sia l' asta maggiormente sollecitata.

Dalla tabella le aste mensionate sono la 16 e la 30:

SET DISPLAY OPTIONS

FRAME

LABELS

In questo modo posso impostare la schermata in modo che il programma mi definisca il "nome" che ha dato a ciascuna asta, selezionare quelle di interesse e verificare co ciò che la tabella evidenzia.

Le aste maggiormente sollecitate si trovano in prossimità dei pilastri.

Considerando che il modello di trave considerato è semplice e che l' analisi riguarda un modello 2D, potremo direttamente disegnare la trave attraverso un modello che ci fornisce il programma SAP.

Si stabiliscono le unità di misura, in questo caso KN,m,C; si seleziona il tipo di trave che si desidera calcolare, nel nostro caso "2D Trussess", che corrisponde alla trave reticolare 2D.

La finestra che successivamente comparirà ci permette di stabilire le dimensioni della trave: 

E' necessario che gli angoli delle aste si trovino a 45° tra loro, dunque la lunghezza dell' asta dovrà equivalere a 2 volte l' altezza.

La nostra struttura reticolare è definita. Procediamo nell' assicurarci che non si trasmettino momenti all' interno della struttura, impostando come vincoli interni le cerniere. Si seleziona tutta la struttura, in quanto la modifica andrà ad interessare soltanto i nodi. 

ASSIGN-FRAME-RELEASE PARTIAL FIXITY

Rilasciamo il momento 3-3 all' inizio e alla fine.

Selezionati i nodi interessati, andiamo a definire il carico F, senza considerare il peso della struttura, che poniamo =0.

andiamo a definire il carico F, senza considerare il peso della struttura, che poniamo =0.

Ecco la nostra struttura caricata:

Adesso possiamo assegnare una sezione alle aste:

ASSIGN-FRAME-FRAME SECTION

ADD NEW PROPERTY

In questo caso decido per la sezione IPE, I/WIDE FLANGE

Rinomino la sezione e definisco le sue dimensioni.

Decido di analizzare il comportamento della sezione sull' effetto del carico applicato F.

Ecco la configurazione deformata:

E' interessante confrontare le due configurazioni deformata-indeformata: 

Le reazioni vincolari:

E il diagramma della normale:

Posso modificare il modo in cui vedere i diagrammi.

Se nella finestra precedente andiamo a selezionare "Moment 3-3" invece di Axial Force, possiamo avere la conferma del fatto che non si generino momenti all' interno della struttura.

Ora possiamo verificare nelle tabelle cosa succede all' interno della struttura sollecitata.

DISPLAY-SHOW TABLES

SELECT LOAD PATTERNS

SELEZIONO IL MIO CARICO, QUINDI "F",  OK.

ESPORTO IN EXCEL LA TABELLA E ORDINO LA COLONNA "P" , IN MODO TALE DA POTER VERIFICARE DIRETTAMENTE QUALE SIA L' ASTA PIU' SOLLECITATA, SOLO DOPO AVER ORDINATO LA COLONNA DI INTERESSE DAL NUMERO MAGGIORE AL MINORE.

La trave reticolare può essere assimilata ad una qualsiasi trave appoggiata. Le aste si presentano rispettivamente sottoposte a tensione o a compressione, infatti in questo tipo di struttura viene considerato solo lo sforzo normale. Le aste sono tutte incernierate, altrimenti si genererebbe il momento.

Disegno una trave reticolare a piacere e la carico simmetricamente.  

Le reazioni vincolari dovranno reagire complessivamente ad un carico di 3F. Il sistema è isostatico, simmetrico. Le reazioni vincolari saranno distribuite equamente sui vincoli e saranno rispettivamente di 3F/2.

METODO DELLE SEZIONI DI RITTER:

Consiste nel tagio virtuale di 3 aste non convergenti nello stesso nodo. Decido di porre le 3 forse uscenti dalla sezione in quanto il risultato delle equazioni di equilibrio mi chiarirà se le aste si comportano come tiranti o come puntoni.

Calcolo il momento rispetto al polo C, punto di incontro di due delle 3 aste sezionate. Infatti, nell' equazione di equilibrio del momento rispetto a C rimane soltanto un' incognita , ovvero l'azione di contatto dell' asta che non converge in C.

3F/2  · 2L+N1 · L-FL=0

N1 · L=F·L-3FL

N1=(-3FL+FL)/L

N1=-2F  

Il risultato negativo suggerisce e conferma che l'asta 4 (BD) è un PUNTONE.

Calcolo ora il momento rispetto al polo B, al fine di trovare N3 :

3FL/2 - N3 L=0

N3 L=3FL/2

N3 =3F/2 

Per trovare N2 mi aiuto con l’ equilibrio alla traslazione verticale; infatti N2 è scomponibile:

3F/2 - F – N2 (√2/2) =0

N2  = (3F/2 – F ) (2/√2)

N2  = F/√2

Il risultato positivo suggerisce e conferma che l'asta 3 (BC) è un TIRANTE:

Ancora non ci è noto il comportamento dell’ asta 1 (AB), quindi andremo ad applicare un’ altra sezione di Ritter e calcolare l’ equilibrio alla traslazione verticale:

3F/2 + N4 (√2/2) = 0

N4 = -3F/√2 

L’ asta 1 (AB), è un PUNTONE.

Essendo la struttura simmetrica e caricata simmetricamente, tutti i valori possono essere riportati simmetricamente sulla parte di trave non ancora sottoposta ad analisi.

Pertanto avremo:

Risulta necessario ora applicare una terza sezione di Ritter al fine di completare il calcolo.

N1 ci è noto. Abbiamo dunque 2 incognite: N5 e N6. Attraverso il calcolo del momento rispetto al polo D, possiamo eliminarne una in quanto D si trova sulla stessa retta d’azione di N1 e N5. Ricaveremo quindi con semplicità N6.

-N6 · L + 3F/2  · 3L - F · 2L = 0

-N6 = - 9F/2  + 2F

N6 =5F/2 

L’ asta 6 (CE), è un TIRANTE:

Per ricavare N5 possiamo procedere scomponendo la forza, calcolando poi l’ equilibrio alla traslazione:

3F/2  – F + N5 (√2/2) = 0

N5 (√2/2) = -3F/2  + F

N5 = (-3F/2+ F) (2/√2)

N5 = - F /√2

 L’ asta 5 (CD), è un PUNTONE: 

IL SISTEMA RISULTA IL SEGUENTE:

Per studiare il comportamento di una trave reticolare 3D attraverso l'utilizzo del programma di calcolo SAP ho effettuato i seguenti procedimenti: 

1 Ho creato una griglia di 20x 20 cubi di lato 1x1x1

2. ho realizzato 16x16 cubi controventati di lato 1x1x1 e tramite il comando edit-edit point-merge joints- mi sono assicurata che non si fossero creati problemi con l'utilizzo del comando copia-incolla.

3. Tramite il comando Assign-frame-releases/partial fixity ho stabilito la presenza di cerniere interne in ogni nodo spuntando il -Moment 33 e 22.

4.Ho assegnato quindi una sezione: - Assign-frame-frame section- scegliendo la sezione PIpe.

5. Ho caricato i nodi superiori con forze di 20KN 

6. Infine ho assegnato come vincoli esterni delle cerniere.

A questo punto posso dare al programma il comando di calcolare la deformazione della struttura reticolare a tali condizioni.

Tramite il comando Run- e selezionando le condizioni prestabilite cosi ho ottenuto la deformata

Posso inoltre visualizzare le CDS - caratteristiche della sollecitazioni, che nel caso di una trave reticolare sono rappresentate dai soli sforzi normali. Come ci si poteva aspettare le aste inferiori in mezzeria del sistema reticolare risultano tese, mentre quelle in prossimità degli appoggi esterni sono compresse e le più sollecitate della struttura.

In conclusione posso visualizzare il riassunto tabellare del calcolo del sistema strutturale ed esportarlo in file Excel.

1)Per dimensionare una trave reticolare inizio aprendo il programma SAP ed eseguo un nuovo documento dal menù FILE/NEW/2D TRUSSES ,scegliendo l'unità di misura in KN,m,C

2)A questo punto vado a definire il dimensionamento della struttura

3)Il programma identifica la struttura come un corpo unico , quindi per distaccare ogni asta e garantire che siano collegate ad una cerniera con momento 0-0 vado su ASSIGN /PORTIAL FIXITY e seleziono Moment 33 sia su start che su end.

4)Mi apparirà dunque la struttura sconnessa .

5)Vado adesso a selezionare tre carichi puntiformi di 20 KN negativo sulla struttura  nella casella global Z cliccando su ASSIGN/JOINT FORCES 6)Poicè SAP nei calcoli tiene conto del peso proprio della struttura , andrò a dare il valore zero inserendo un nuovo PATTER NAME "ESERCITAZIONE" da DEFINE /LOAD PATTERNS

7)A ndò quindi a definire le caratteristiche della sezione della trave attraverso DEFINE /SECTION PROPRETIES / FRAME SECTION /ADD NEW PROPRERY /PIPE

8)Definita la struttura , procedo ad avviare l'analisi. Sul comando RUN faccio attivare solo le impostazioni di ESERCITAZIONE9)Cliccando RUN NOW potrò vedere la deformazione della trave in seguito all'azione dei carichi precedentemente inseriti.

10)Per eseguire l'analisi dei carichi e i grafici vado su DISPLAY /SHOW FORCES/STRESSED /JOINTS , questo per visualizzare il grafico dello sforzo normale .

11) Rieseguo lo stesso procedimento per visualizzare i diagrammi dello sforzo normale da DISPLAY /SHOW FORCES /FRAMES/CABLES/TENDONSE/ e clicco su comportamento AXIAL FORCES /SHOW VALUES ON DIAGRAM

12) Per visualizzare i valori in tabella vado su DISPLAY/SHOW TABLES e spunto ANALYSIS RESULTS

13)Si aprirà un menù dove seleziono nella tendina ELEMENTS FORCES FRAMES

14) Riporto i risultati su Excel selezionando FILE/EXPORT CURRENT TABLE /TO EXCEL .Si aprirà il foglio Excel e per trovare le sollecitazioni con valore maggiore e l'asta di appartenenza , seleziono la 1° colonna dei carichi e faccio clic con il tasto destro riordinandoli dal più grande al più piccolo .15) Per visualizzare il nome delle aste vado su WIEW /SET DISPLAY OPTIONS/ spunterò sotto la voce FRAME/CABLES/TENDONS e spunto LABELS

Per prima cosa ho modellato una struttura reticolare in autocad.

E' necessario che il modello venga disegnato con un unico leyer (diverso dal leyer 0), facendo in modo che l'asse z sia quello verticale; inoltre se è stato disegnato con delle polilinee è necessario esploderlo prima del salvataggio.

Il file, prima di essere importato su Sap2000, deve essere salvata in dxf di Autocad 2004.

Su Sap2000 : file►import►autocad.dxf file

Dopo aver importato il modello su Sap 2000 bisogna accertarsi che le unità di misura impostate siano KN,m, °c.(in basso a sinistra).

Di default Sap2000 considera le aste unite nei nodi attraverso incastri interni; per questo motivo devo assegnare ad ogni nodo il vincolo di cerniera interna (ossia che le aste non si trasmettono il momento).

Una volta selezionata l'intera struttura:

assign►frame►release partial fix

Mettere la spunta su start e end nel momont 33. (in questo modo il momento è nullo sia all'inizio dell'asta che alla fine).

Selezionare i nodi dove mettere le cerniere.

Assign►joint►restraints

Definire il materiale e geometria delle aste.

Define►materials►add new materials

Define►section properties►import new section

Selezionare i nodi dove agiscono le forze

Assign►joint loads►forces

Creare una nuova forza che ha peso proprio nullo con intensità 100KN (se questa forza è verticale e diretta verso il basso allora force global z è pari a -100).

Avviare l'analisi della travatura, al termine verrà visualizzata la struttura deformata.

In questo grafico viene mostrato lo sforzo normale sulla struttura reticolare (in rosso è indicato lo sforzo normale negativo e in blu quello positivo.)

Il software, attraverso delle tabelle, ci consente di conoscere lo sforzo normale su ogni asta (P).

Per costruire una trave reticolare in 3d mi affido al default di partenza  della griglia che appare quando vado a creare un nuovo modello Grid Only

Ora che la mia griglia è stata creata, tramite lo strumento Draw Frame/Cable vado a disegnare la mia struttura formata da aste

Essendo una struttura reticolare, tutti i nodi della struttura sono stati considerati delle cerniere, seleziono tutta la struttura e andando su Assign/Frame/Releases - Partial Fixity.

A questo punto vado ad impostare un carico in corrispondenza dei nodi

Inserisco i vincoli nella parte inferiore della mia struttura

Ipotizzo una sezione

Ora che ho fissato tutti i dati  posso lanciare la mia analisi dove posso vedere il comportamento della struttura reticolare sottoposta al carico. Il programma mi da la possibilità di vedere sia la deformazione della struttura che i digrammi delle sollecitazioni. 

Inoltre Sap mi fornisce una tabella con i dati di analisi in cui posso riconoscere le aste maggiormente sollecitate.

Per la realizzazione della struttura reticolare in 3 D si utilizza la template GRID ONLY e si  impostano i moduli a seconda della grandezza che si vuole ottenere, in questo caso la copertura reticolare è costituita da una piasta di moduli 16x11.

                                                                                                                                                         FIG.1

La travatura reticolare si ottiene disegnando direttamente nel programma Sap con lo strumento DRAW FRAME. Una volta realizzato il primo cubo controventato lo si può copiare e incollare verso l’asse x e verso l’asse y per riempire l’intera griglia.

Si ottiene la copertura reticolare  raffigurata nell’immagine sottostante.

FIG.2

 Realizzata la struttura è necessario assegnare ad ogni nodo il vincolo di cerniera interna  definendo il  momento nullo.

Quindi si prosegue definendo la geometria e il materiale della struttura, un tubolare in acciaio.

E’ fondamentale assegnare dei vincoli che determinano il tipo di appoggio della struttura, quindi si ipotizzano dei pilastri agli angoli esterni, vengono quindi inserite quattro cerniere.

                                                                                                                                                        FIG.3

Infine è possibile introdurre  i carichi, si sceglie di posizionare dei carichi di 20 KN su ogni nodo.

A questo punto è si può apprezzare la deformata della struttura e i diagrammi delle sollecitazioni.

                                                                                                                                                           FIG.4

                                                                                                                                                          FIG.5

                                                                                                                                                          FIG.6

Inoltre Sap dà la possibilità di osservare i risultati attraverso delle tabelle exel , nell’immagine sottostante vi è  un esempio di una parte della tabella ELEMENT FORSES_ FRAME.

                                                                                                                                                           FIG.7

Nell’immagine successiva vengono messe in evidenza  le aste sottoposte al maggiore e al minore  sforzo assiale.

                                                                                                                        FIG.8