Portale di Meccanica

Per la costruzione di una reticolare vado a crearmi un nuovo modello con 2 assi lungo X e 2 lungo Y, la piastra avrà delle dimensioni di 20x20m.

 

Per modellare l’area uso il comando DRAW POLY AREA e assegno i vicoli esterni nei quattro vertici. Vado a dividere l’area in tante piccole superfici con una dimensione massima di 1,5m.

 Ipotizzo un graticcio su cui gravano 3 piani di edificio, definendo 12 KN/mq per ogni piano, ottenendo un valore totale di 36 KN/mq. (carico distribuito sulla shell). Assegno il “carico shell” togliendo il peso proprio. Assegno il materiale, utilizzando un calcestruzzo C35/45 e indico la sezione con “shell thick”.

Assegno il carico di 36 KN/mq selezionando la piastra

: Faccio partire l’analisi andando a considerare solo il carico shell come risultato.

Non potendo vedere i risultati insieme, vado a verificare prima i valori M11 e poi M22. In questo caso essendo di lato uguale, i risultati dei due momenti nelle due direzioni saranno identici. Ottengo un valore di momento max al bordo pari a 2164 KN/mq.

apro il file Excel per il dimensionamento della trave, le caselle dalla A a F non mi interessano poiché ho già un valore di momento dato dal modello SAP, inserisco un valore di 2200 KN/mq nella prima casella. Ipotizzando un interasse di 1,25m, vado a definire il valore di momento della seconda casella del momento pari a 2750KN/mq e un valore di peso proprio pari a 9000 (tenendo conto di tutti i piani).

Vado a definire una sezione su SAP in funzione dei risultati estrapolati da Excel, individuando una geometria di 0,4x1,7m con materiale C35/45.

dopo aver utilizzato il metodo dell’area equivalente disegno il mio graticcio, usando il comando REPLICATE vado a definire 16 assi distanti 1,25m.

: Assegno i vincoli cerniera selezionando i bordi e vado a spezzare la trave in corrispondenza di ogni incrocio con le altre, poiché il graticcio è costituito da nodi rigidi.

devo assegnare i carichi e la sezione, quest’ultima già definita in precedenza. Non essendoci gerarchia tra le travi di un graticcio, l’area di influenza sarà minore (22,5KN=carico lineare per tutte le travi tranne quelle di bordo che avranno un carico di 11,25KN).

Seleziono le travi e definisco i carichi PP (considerando il peso proprio) e Carico graticcio (non considerando il peso proprio), ovviamente distinguo le travi di bordo con le altre.

faccio una prima analisi mandando PP e vedo le reazioni vincolari, sommando queste ottengo un valore di 14400 KN (ovvero il valore di tutti i piani)

Devo verificare il valore del momento flettente del graticcio, inserisco il carico Gr e il carico PP dove quest’ultimo lo moltiplico per un coefficiente di 1,3

Faccio partire l’analisi in termini di momento usando l’ultima combinazione creata. Possiamo vedere il diagramma del momento parabolico poiché si parla di carichi distribuiti ed è max nei bordi (8238 KN/mq)

: Faccio verifica a torsione, apro il file Excel e inserisco i dati

Progettazione Strutturale 1M _ Prof.ssa Ginevra Salerno
ESERCITAZIONE 1 

La struttura pensata è di tipo piramidale con un modulo 3m x 3m x 3m
la quale è stata modellata su una griglia con un offset 1,5m x 3m in z. 

1 - Creazione della griglia [ New Model - Grid Only ]

    

2 - Creazione griglia di modellazione

 

3 - Identificazione del materiale e della sezione della travatura [Define - Materials - Add new materials ; Define - Section properties - Frame section - Pipe]

  

4 - Il modello viene riproposto con Ctrl + R fino ad arrivare a coprire una superficie di 30m x 24m per un totale di 720mq e gli assegno le sezioni tipo precedentemente create, Pipe D 244.5 x 5.4 per elementi verticali e Pipe D 298.5 x 5.4 per elementi diagonali.
Successivamente si procede con l'assegnazione dei vincoli [ Assign - Joint - Restraits ] 

    

5 - Assegnazione dei carichi: 
Suddivisione dei nodi, in centrali (Nc) perimetrali (Np) di spigolo (Ns) considerando un carico che incide a solaio di 10Kn/mq per un carico complessivo di 4 piani pari a 28,800 kn. 

- Ricerco il contributo della singola F attraverso l'espressione 

Ftot = F 111 (Nc) + F/2 60 (Np) + F/4 8 (Ns)=
28,800 = F 111 + F 30 + F 2 =
28,800 = F 143 
F = 201 , 40 Kn ; F/2 = 100, 7 Kn ; F/4 = 50,35

- Successivamente l'inserimento dei carichi, si procede col "rilascio delle cerniere interne" [ Release - Partial Fixity - Frame ( Start / End M3=M2=0 ) ]

   

 

   

 

6 - Si prosegue con l'Analisi dei carichi, non considerando il peso proprio e osservando l'andamento dello sforzo assiale.

    

 

7 - Estraggo le Tabelle Excell, le quali fanno riferimento al [ Analysis results - Element Forces Frames ] 
si prosegue con l'eliminazione di dei valori  [ ≠ 0 ; M2 ; M3 ; T ; V2 ; V3 ] 

   

 

8 - L'aggiudicazione delle sezioni, viene fatta attraverso un riordino della lista in senso crescente avendo cosi una suddivisione tra Frame compresse e Frame sollecitate a trazione. 
Le quali mi indirizzano alla scelta di un'appropriata sezione attraverso il profilario dove questa prima schermatura sarà inserita all'interno di una seconda tabella Excell ripresa dal modello [ Model Definition _ Frame _ Section Assignment ] 
All'interno del modello Sap2000, si prosegue con l'inserimento dei profilari scelti. 

    

9 - Creati Ex novo i vari profili, predispongo le sezioni all'importazione diretto da Excell, col fine di ottenere il Match.
Successivamenti si prosegue all'assegnazione delle sezioni ai seguenti Frame per poi far analizzare nuovamente l'analisi della struttura considerando solo ed esclusivamente il peso proprio Dead. 
Peso proprio che attraverso l'attribuzione delle tabelle delle reazioni vincolari [ Joint Reaction ] , quest'ultimo peso viene ridistribuito all'interno dei nodi : 

28 , 800 .00 + 361 . 296 = 29, 161 . 296

Ftot = F 111 (Nc) + F/2 60 (Np) + F/4 8 (Ns)=
29, 161 . 296 = F 111 + F 30 + F 2 =
29, 161 . 296 = F 143 
F = 203, 92 Kn ; F/2 = 102 Kn ; F/4 = 51

 

   

 

10  - Una volta che la struttura viene aggravata dal peso proprio, si prosegue con il lancio dell'analisi e si osserva il comportamento. 
Successivamente a questo passaggio l'obiettivo è un confronto con le tabelle precedentemente visionate, e le quali devono essere eventualmente ridimensionate qualora presentano valori eccessivamente distanti tra loro.
Si ripete la rpocedura del ridimensionamento in base ai valori della tabella fino a Verifica. 

   

 

 

La travatura reticolare spaziale da dimensionare sarà caratterizzata da moduli con dimensioni 5x5x5 m su una griglia in pianta di 45x30 m.

1. Creo il cubo di base 5x5x5 m 

2. Definisco il materiale, in questo caso acciaio S275

[Define-Materials-Add new materials]

3. Definisco le sezioni da prendere 

[Define-Section Properties-Frame section-Pipe]

In questo caso prendo:

-TUBO D244,5x5,4 in verde 

-TUBO D273x5,6 in grigio

4. Applico,disegnando,le mie sezioni:

[Draw-Frame]

Le aste verdi vengono assegnate per le aste verticali ed orizzontali.

Le aste grigie vengono assegnate per le aste diagonali.

5. Mostro le sezioni con i colori scelti ed i loro nomi per avere una visione più chiara del modello

[Display Options-General Options-View by colors-Sections]

[Assign-Frame-Frame sections]

                                                   

6. Copio il cubo  ed in seguito lo specchio per realizzare la struttura reticolare spaziale di Area= 40 m x 30 m= 1200 mq. 

[Edit-Replicate]

[Edit-Replicate- Disegno asse di simmetria-Apply]

7. Calcolo il carico da inserire 

AREA struttura= 45x30= 1440 mq

1440 mq x 12 KN/mq = 17280 KN

Moltiplico il risultato per i piani totali 

17.280 KN x 2 piani = 34.560 KNxpiano 

In base all'area di influenza dei singoli elementi strutturali procedo a ripartire i carichi che risultano essere:

- 4 nodi esterni 

- 24 nodi perimetrali 

- 35 nodi centrali

35 F + 24 F/2 + 4 F/4 = 48 F

F = 34.560 KNxpiano / 48 = 720 KN 

F/2 = 360 KN

F/4 = 180 KN

8. Creo nuovo carico Q 

[Define-Load Patterns-Inserisco nuovo carico]

9. Assegno i carichi calcolati in precedenza ai nodi corrispondenti 

[Assign-Joint Loads-Forces]

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                                                             

                                                                                                         

 

10. Inserisco i vincoli che dovranno contrapporsi alle forza inserite in precedenza

[Assign-Joint-Restraints]

11. Rilascio i vincoli che mi permettono di considerare le cerniere come un vincolo interno dove il momento non è presente.

[Assign-Frame-Releases]

12. Avvio l'analisi 

[Run Analysis-Q-Run Now]

13. Confronto la trave reticolare senza forze applicate e la deformata

[Display Deformed Shape-Q- Wire Shadow]

14. Controllo se effetivamente non ci sia momento e confermo la presenza dello sforzo assiale. 

[ Display Frame-Q- Axial Forces]

15. Apro le tabelle 

[Choose tables for display-Element Output- Frame Output-Element-Element Forces/Frames]

16. Esporto le tabelle su Excel

[File-Export current table-To excel]

17. Elimino i valori che non interessano all'analisi come v2,v3,T,M2,M3,Frame Element, Element Station

18.Riordino gli elementi in base ai valori dello sforzo normale (P)

Valori negativi (compressione)

Valori positivi  (trazione)

19. Divido i valori per gruppi e gli assegno una sezione per facilitare la conseguente scelta dei nuovi profili.

SEZIONE 1,2,3,4,5 Aste compresse

SEZIONE 6,7,8 Aste tese

                                    

20.Apro le tabelle che riguardano i profili scelti per le aste verticali,orizzontali e oblique.

[Frame Assignments-Frame Item Assignments-Table Frame Section Assignments]

21. Condivido la tabella degli sforzi normali nella tabella dei profili ed inserisco i valori P più alti di ogni gruppo nella tabella di calcolo per ricavare l'Amin dei nuovi profili.

Eseguo questa azione per i profili sollecitati a compressione e a trazione.

Incrociando i dati prodotti dal foglio di calcolo e il profilari5,6ho deciso di scegliere i seguenti profili:

SEZIONE 1 - 457,2x6,3               

SEZIONE 2 - 406,4x6,3

SEZIONE 3 - 273,0x5,6

SEZIONE 4 - 168,3x4,5

SEZIONE 5 - 88,9x3,6

SEZIONE 6 - 60,3x3,2

SEZIONE 7 139,7x4,5

SEZIONE 8 219,1x5,9

 

                                           

22. Creo i profili scelti sul profilario su SAP2000

[Define-Section Properties-Frame section-Add new Property]

Siccome i profili non appartengono alla libreria di SAP devo modificare le dimensioni e ne devo modificare il nome che deve combaciare perfettamente con quello dei fogli excel.

23. Importo le tabelle su SAP 

[File-Import]

24. Il programma legge le nuove sezioni e le distribuisce all'interno del modello

25. Eseguo l'analisi nuovamente 

26. Apro la tabella dei carichi  

[Joint Output-Reaction] 

27. Sommo i valori di F3 che rappresentano il peso proprio della struttura

F3 = 381, 625

28. Per la ridistribuzione dei carichi tenendo conto del peso proprio della struttura ricalcolo le forza in gioco

Ftot+F3 = 34.941,625

Divido il valore ottenuto per il numero di nodi 

F=34.941,625/48 = 727,95

F/2 =727,95/2= 363,975

F/4 = 727,95/4= 181,9875

29. Assegno i nuovi carichi ai nodi 

                                       

            

30. Eseguo l'analisi mettendo in evidenza il carico Q questa volta

31. A questo punto mandiamo l'analisi con la nuova forza F e controlliamo che i valori di deformazione massima della struttura siano inferiori a 1/200 della luce.

Nel caso in cui la struttura non venga verificata, dovremo ripetere il processo e ridimensionare la struttura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Per prima cosa apro un nuovo modello. Utilizzo il template Grid Only attraverso il quale posso disegnare la griglia che comporrà la mia travatura reticolare.

2.A questo punto vado a definire il materiale che andrò ad utilizzare per realizzare l'oggetto architettonico e      scelgo l'acciaio di tipo S275. Comandi: Define Materials- Add New Materials- Acciaio Italia S275

Scelgo il tipo di profilo che voglio utilizzare, facendo una prima stima sulla dimensione degli oggetti e prevedendo di ottenere due profili diversi, uno per gli elementi ortogonali ed un altro per quelli diagonali. Comandi: Define- Section- Frame Section- Import New Section.

3. Ora inizio a disegnare il cubo tipo attraverso il quale andrò a coporre la travatura: disegno il lato di 4m e gli elementi diagonali su tutte le facce di esso. Comandi: Draw Frame Cable.

Successivamente assegno a ciascun gruppo di elementi il suo profilato precedentemente impostato.  Comandi: Assign- Frame- Frame Section

4. Inizio a disegnare la prima fila di elementi e decido di realizzare una travatura reticolare a pianta quadrata. Copio il blocco lungo l'asse x per 5 volte, successivamente ripeto l'operazione lungo l'asse y replicandolo 2 volte.  Comandi: Edit- Replicate.

5. Utilizzo lo stesso comando per specchiare i moduli appena disegnati e realizzare una trave reticolare di dimensioni 24mx24m. Il disegno è terminato, ora posso inserire tutte le altre informazioni che caratterizzano la trave. Comandi: Edit- Replicate- Mirror.

  Una volta terminato il disegno posso procedere con l'inserimento di tutti gli elementi mancanti, partendo delle cerniere. Decido di inserirne 8,lasciando che la struttura aggetti di 4m su ogni lato.

A questo punto inserisco le forze: su ciascun mq agiscono 10KN, quindi ricavo che il peso del solaio è pari all'area x 10KN ( 24mx24m= 576mq) x 10kN= 5760KNxmq. Decido che l'edificio si sviluppa su due piani, quindi moltiplico il carico x 2 e ottengo un carico totale di 11.520 KN. Sapendo che la forza non si distribuisce equamente su tutta la superficie, ne calcolo la valenza su 3 punti differenti:

-sugli spigoli è pari a F/4= -80KN

-sui lati è pari a F/2= -160KN

-al centro è pari a F= -320KN

Comandi: Assign- Joint- Restraint                 Define- Load Pattern- F                Assign- Join Load- Forces   

           6. Non appena ho inserito le forze all'interno del disegno, devo specificare che il momento nei nodi è pari a 0.Fatto ciò posso far partire l'analisi specificando di studiare solo la forza F. 

Comandi: Assign- Frame- Release Partial Fixity- M22 e M33=0     

  7. Non appena terminata l'analisi posso vedere la deformata che caratterizza la mia trave e posso verificare che non vi sia deformazione duvuta al momento. A questo punto posso procedere con l'esportazione dei dati numerici. 

8. Ora che ho esportato la tabella, posso ricavare le forze assiali agenti sulla struttura, le quali mi occorranno per il dimensionamento. Le altre forze le elimino. Ordino tutti gli elementi dalla A alla Z ed elimino le station diverse da 0. Divido in gruppi differenti gli elementi compressi e quelli tesi ed i primi a loro volta li suddivido in altri due gruppi: ottengo così 3 tipologie diverse di sezioni. 

-tabella riferita alla sezione per le travi tese

-tabella riferita alle due sezioni per le travi compresse

9. A questo punto torno su Sap ed esporto la tabella Frame Section Assignments, in modo tale da inserirvi all'interno tutte le sezioni dimensionate, ordinarle dalla A alla Z ed associarle agli elementi giusti nelle colonne AutoSelect ed AnalSelect.

10. Ora che ho dimensionato le travi e le ho inserite ordinatamente nella tabella precedente posso tornare su Sap ed inserire le sezioni trovate,in modo tale da sostituirle a quelle utilizzate nella fase di pre-dimensionamento. Mi creo tre sezioni, inserisco il diametro e lo spessore di ciascuna ed una volta fatto ciò importo il file della tabella attraverso il comando SAP200 MS Exel Spreadshit .xls file.

Fatto ciò, posso far partire l'analisi.

11. Ora, prima di chiudere l'analisi, esporto la tabella Joint Reaction, attraverso la quale ricavo la forza F3 che fa riferimento al peso proprio della struttura. Una volta ricavata la sommo alla forza precedente e ricavo che la F.tot è pari a 11.520KN + 541,3KN= 12.061 KN.

A questo punto spartisco nuovamente la forza ricavata lungo la superficie in modo equo ed ottengo:

-F/4= 83,75KN

-F/2=167,5KN

-F= 335KN

12. L'ultima operazione da svolgere è quella di inserire la nuova forza F3 appena ricavata all'interno di Sap, in modo tale da svolgere la verifica finale con tutte le forze agenti. Questa sarà soddisfatta se la deformazione è 1/200 della luce. 

La verifica è soddisfatta.

 

1.Per prima cosa apro un nuovo modello. Utilizzo il template Grid Only attraverso il quale posso disegnare la griglia che comporrà la mia travatura reticolare.

2.A questo punto vado a definire il materiale che andrò ad utilizzare per realizzare l'oggetto architettonico e      scelgo l'acciaio di tipo S275. Comandi: Define Materials- Add New Materials- Acciaio Italia S275

Scelgo il tipo di profilo che voglio utilizzare, facendo una prima stima sulla dimensione degli oggetti e prevedendo di ottenere due profili diversi, uno per gli elementi ortogonali ed un altro per quelli diagonali. Comandi: Define- Section- Frame Section- Import New Section.

3. Ora inizio a disegnare il cubo tipo attraverso il quale andrò a coporre la travatura: disegno il lato di 4m e gli elementi diagonali su tutte le facce di esso. Comandi: Draw Frame Cable.

Successivamente assegno a ciascun gruppo di elementi il suo profilato precedentemente impostato.  Comandi: Assign- Frame- Frame Section

4. Inizio a disegnare la prima fila di elementi e decido di realizzare una travatura reticolare a pianta quadrata. Copio il blocco lungo l'asse x per 5 volte, successivamente ripeto l'operazione lungo l'asse y replicandolo 2 volte.  Comandi: Edit- Replicate.

5. Utilizzo lo stesso comando per specchiare i moduli appena disegnati e realizzare una trave reticolare di dimensioni 24mx24m. Il disegno è terminato, ora posso inserire tutte le altre informazioni che caratterizzano la trave. Comandi: Edit- Replicate- Mirror.

  Una volta terminato il disegno posso procedere con l'inserimento di tutti gli elementi mancanti, partendo delle cerniere. Decido di inserirne 8,lasciando che la struttura aggetti di 4m su ogni lato.

A questo punto inserisco le forze: su ciascun mq agiscono 10KN, quindi ricavo che il peso del solaio è pari all'area x 10KN ( 24mx24m= 576mq) x 10kN= 5760KNxmq. Decido che l'edificio si sviluppa su due piani, quindi moltiplico il carico x 2 e ottengo un carico totale di 11.520 KN. Sapendo che la forza non si distribuisce equamente su tutta la superficie, ne calcolo la valenza su 3 punti differenti:

-sugli spigoli è pari a F/4= -80KN

-sui lati è pari a F/2= -160KN

-al centro è pari a F= -320KN

Comandi: Assign- Joint- Restraint                 Define- Load Pattern- F                Assign- Join Load- Forces   

           6. Non appena ho inserito le forze all'interno del disegno, devo specificare che il momento nei nodi è pari a 0.Fatto ciò posso far partire l'analisi specificando di studiare solo la forza F. 

Comandi: Assign- Frame- Release Partial Fixity- M22 e M33=0     

  7. Non appena terminata l'analisi posso vedere la deformata che caratterizza la mia trave e posso verificare che non vi sia deformazione duvuta al momento. A questo punto posso procedere con l'esportazione dei dati numerici. 

8. Ora che ho esportato la tabella, posso ricavare le forze assiali agenti sulla struttura, le quali mi occorranno per il dimensionamento. Le altre forze le elimino. Ordino tutti gli elementi dalla A alla Z ed elimino le station diverse da 0. Divido in gruppi differenti gli elementi compressi e quelli tesi ed i primi a loro volta li suddivido in altri due gruppi: ottengo così 3 tipologie diverse di sezioni. 

-tabella riferita alla sezione per le travi tese

-tabella riferita alle due sezioni per le travi compresse

9. A questo punto torno su Sap ed esporto la tabella Frame Section Assignments, in modo tale da inserirvi all'interno tutte le sezioni dimensionate, ordinarle dalla A alla Z ed associarle agli elementi giusti nelle colonne AutoSelect ed AnalSelect.

10. Ora che ho dimensionato le travi e le ho inserite ordinatamente nella tabella precedente posso tornare su Sap ed inserire le sezioni trovate,in modo tale da sostituirle a quelle utilizzate nella fase di pre-dimensionamento. Mi creo tre sezioni, inserisco il diametro e lo spessore di ciascuna ed una volta fatto ciò importo il file della tabella attraverso il comando SAP200 MS Exel Spreadshit .xls file.

Fatto ciò, posso far partire l'analisi.

11. Ora, prima di chiudere l'analisi, esporto la tabella Joint Reaction, attraverso la quale ricavo la forza F3 che fa riferimento al peso proprio della struttura. Una volta ricavata la sommo alla forza precedente e ricavo che la F.tot è pari a 11.520KN + 541,3KN= 12.061 KN.

A questo punto spartisco nuovamente la forza ricavata lungo la superficie in modo equo ed ottengo:

-F/4= 83,75KN

-F/2=167,5KN

-F= 335KN

12. L'ultima operazione da svolgere è quella di inserire la nuova forza F3 appena ricavata all'interno di Sap, in modo tale da svolgere la verifica finale con tutte le forze agenti. Questa sarà soddisfatta se la deformazione è 1/200 della luce. 

La verifica è soddisfatta.

 

1.Per prima cosa apro un nuovo modello. Utilizzo il template Grid Only attraverso il quale posso disegnare la griglia che comporrà la mia travatura reticolare.

2.A questo punto vado a definire il materiale che andrò ad utilizzare per realizzare l'oggetto architettonico e      scelgo l'acciaio di tipo S275. Comandi: Define Materials- Add New Materials- Acciaio Italia S275

Scelgo il tipo di profilo che voglio utilizzare, facendo una prima stima sulla dimensione degli oggetti e prevedendo di ottenere due profili diversi, uno per gli elementi ortogonali ed un altro per quelli diagonali. Comandi: Define- Section- Frame Section- Import New Section.

3. Ora inizio a disegnare il cubo tipo attraverso il quale andrò a coporre la travatura: disegno il lato di 4m e gli elementi diagonali su tutte le facce di esso. Comandi: Draw Frame Cable.

Successivamente assegno a ciascun gruppo di elementi il suo profilato precedentemente impostato.  Comandi: Assign- Frame- Frame Section

4. Inizio a disegnare la prima fila di elementi e decido di realizzare una travatura reticolare a pianta quadrata. Copio il blocco lungo l'asse x per 5 volte, successivamente ripeto l'operazione lungo l'asse y replicandolo 2 volte.  Comandi: Edit- Replicate.

5. Utilizzo lo stesso comando per specchiare i moduli appena disegnati e realizzare una trave reticolare di dimensioni 24mx24m. Il disegno è terminato, ora posso inserire tutte le altre informazioni che caratterizzano la trave. Comandi: Edit- Replicate- Mirror.

  Una volta terminato il disegno posso procedere con l'inserimento di tutti gli elementi mancanti, partendo delle cerniere. Decido di inserirne 8,lasciando che la struttura aggetti di 4m su ogni lato.

A questo punto inserisco le forze: su ciascun mq agiscono 10KN, quindi ricavo che il peso del solaio è pari all'area x 10KN ( 24mx24m= 576mq) x 10kN= 5760KNxmq. Decido che l'edificio si sviluppa su due piani, quindi moltiplico il carico x 2 e ottengo un carico totale di 11.520 KN. Sapendo che la forza non si distribuisce equamente su tutta la superficie, ne calcolo la valenza su 3 punti differenti:

-sugli spigoli è pari a F/4= -80KN

-sui lati è pari a F/2= -160KN

-al centro è pari a F= -320KN

Comandi: Assign- Joint- Restraint                 Define- Load Pattern- F                Assign- Join Load- Forces   

           6. Non appena ho inserito le forze all'interno del disegno, devo specificare che il momento nei nodi è pari a 0.Fatto ciò posso far partire l'analisi specificando di studiare solo la forza F. 

Comandi: Assign- Frame- Release Partial Fixity- M22 e M33=0     

  7. Non appena terminata l'analisi posso vedere la deformata che caratterizza la mia trave e posso verificare che non vi sia deformazione duvuta al momento. A questo punto posso procedere con l'esportazione dei dati numerici. 

8. Ora che ho esportato la tabella, posso ricavare le forze assiali agenti sulla struttura, le quali mi occorranno per il dimensionamento. Le altre forze le elimino. Ordino tutti gli elementi dalla A alla Z ed elimino le station diverse da 0. Divido in gruppi differenti gli elementi compressi e quelli tesi ed i primi a loro volta li suddivido in altri due gruppi: ottengo così 3 tipologie diverse di sezioni. 

-tabella riferita alla sezione per le travi tese

-tabella riferita alle due sezioni per le travi compresse

9. A questo punto torno su Sap ed esporto la tabella Frame Section Assignments, in modo tale da inserirvi all'interno tutte le sezioni dimensionate, ordinarle dalla A alla Z ed associarle agli elementi giusti nelle colonne AutoSelect ed AnalSelect.

10. Ora che ho dimensionato le travi e le ho inserite ordinatamente nella tabella precedente posso tornare su Sap ed inserire le sezioni trovate,in modo tale da sostituirle a quelle utilizzate nella fase di pre-dimensionamento. Mi creo tre sezioni, inserisco il diametro e lo spessore di ciascuna ed una volta fatto ciò importo il file della tabella attraverso il comando SAP200 MS Exel Spreadshit .xls file.

Fatto ciò, posso far partire l'analisi.

11. Ora, prima di chiudere l'analisi, esporto la tabella Joint Reaction, attraverso la quale ricavo la forza F3 che fa riferimento al peso proprio della struttura. Una volta ricavata la sommo alla forza precedente e ricavo che la F.tot è pari a 11.520KN + 541,3KN= 12.061 KN.

A questo punto spartisco nuovamente la forza ricavata lungo la superficie in modo equo ed ottengo:

-F/4= 83,75KN

-F/2=167,5KN

-F= 335KN

12. L'ultima operazione da svolgere è quella di inserire la nuova forza F3 appena ricavata all'interno di Sap, in modo tale da svolgere la verifica finale con tutte le forze agenti. Questa sarà soddisfatta se la deformazione è 1/200 della luce. 

La verifica è soddisfatta.

 

Marco Zoli 

 

 

L'esercitazione riguarda la progettazione di una travatura reticolare spaziale, mediante il dimensionamento e la sua successiva verifica.
Abbiamo ipotizzato una travatura 36x18x3 m, con moduli da 3 m, alla quale abbiamo appeso 3 solai.
Per prima cosa ci siamo creati un nuovo modello su SAP2000, di cui abbiamo impostato il numero (2) di griglie e la loro reciproca distanza di 3 m, come da modulo scelto.

Successivamento abbiamo impostato il materiale con il quale realizzare le aste orizzontali, verticali e i diagonali della travatura. Per cui Define-Materials-Add New Materials e aggiungo l'acciaio 275.

Ora bisogna scegliere le sezioni del modulo 3x3x3 m. Per cui Define-Section Properties-Frame Sections-Import New Property-Pipe-File Euro.pro. Nel nostro caso abbiamo scelto delle sezioni tubolari in acciaio 275 per le aste orizzontali e verticali TUBO-D244.5X5.4 e per i diagonali TUBO-D298.5X5.9.

Con lo strumento Draw/Frame Cable ci siamo disegnati il nostro modulo con le due diverse sezioni in due colori differenti.

Successivamente ci siamo replicati il modulo, attraverso il comando Replicate, sia lungo l'asse X, sia specchiandolo intorno l'asse Z, con la funzione Mirror,  in modo tale da poter realizzare la nostra travatura reticolare spaziale 36x18x3 m.

Arrivati a questo punto abbiamo impostato i momenti uguali a 0; per cui Assign-Frame-Release and partial. Dopodichè abbiamo assegnato i vincoli; per cui Assign-Joint-Restrains e essendo cerniere blocchiamo tutte le traslazioni.

Ora procediamo con l'analisi dei carichi, in base al solaio (ipotizziamo siano tutti uguali) e alla sua stratificazione.

Una volta effettuata l'analisi dei carichi assegniamo le forze ai nodi, distinguendoli tra centrali, perimetrali e d'angolo. Prima però bisogna definire una forza F; per cui Define-Load patterns e inseriamo il valore 0 al peso proprio (DEAD).
A questo punto possiamo assegnare le forze ai nodi; per cui Assign-Joint Loads-Forces e inseriamo il valore calcolato, facendo attenzione al segno meno.

Una volta avviata l'analisi possiamo osservare il comportamento delle sollecitazioni; per cui Display-Show Forces- Frames/Cables.

A questo punto bisogna estrarre le tabelle relative solo alla forza F e esportarle su Excel; per cui Display-Show tables- Anaqlysis results- Element output-Frame output.
Su Excel puliamo e riordiniamo le tabelle estratte, secondo i valori di P che andranno ordinati dal più piccolo al più grande. Successivamente dividiamo le tabelle in due macrogruppi, ovvero gli elementi compressi (con valori negativi) e gli elementi tesi (con valori positivi). Questi ultimi due gruppi dobbiamo dividerli in ulteriori microgruppi, in base ai valori di P, che nel nostro caso abbiamo riunito con un range di circa 350/400 KN.

A questo punto va preso il valore massimo di ogni sottogruppo per effettuare il dimensionamento.
Il valore preso andrà poi inserito in un'altra tabella Excel che ci permetterà di trovare le caratteristiche minime della sezione (area minima, raggio d'inerzia, momento d'inerzia). 
Dal sagomario scegliamo le sezioni con le giuste caratteristiche, facendo attenzione, per le aste compresse, a controllare raggio d'inerzia e momento d'inerzia, e ne scriviamo il nome nella colonna rispettiva.

Successivamente nominiamo le sezioni anche nella tabella Element forces-Frames in cui dovremo poi mettere in ordine crescente i frame.

A questo punto da SAP2000 esportiamo su Excel la tabella Frame Section Assigment; per cui Display-Show tables-Model definition-Frame assigment. Nella tabella appena esportata sostituiamo le colonne Autoselect e Analselect con la colonna con i nomi delle sezioni presa dal foglio Element forces.

Ora possiamo tornare su SAP per definire le nuove sezioni; per cui Define-Section properties-Frame section-Add properties e inseriamo le dimensioni delle sezioni scelte, rinominandole allo stesso modo del file excel.
A questo punto dobbiamo importare il file di Excel "Frame Section Assignments" modificato.

Da questo momento bisogna iniziare a considerare il peso proprio della struttura. Dunque facciamo partire l’analisi, con il comando Run Analysis, utilizzando solo la forza DEAD.
Ora esportiamo la tabella dei risultati su Excel; per cui Display-Show tables-Analysis results-Joint output-Reactions. A questo punto bisogna sommare tutti i valori della colonna F3, ottenendo il peso proprio della trave che andrà poi sommato al peso dei solai.

Ora ridistribuiamo le forze appena calcolate sui nodi d'angolo, perimetrali e centrali.

A questo punto mandiamo l'analisi con la nuova forza F e controlliamo che i valori di deformazione massima della struttura siano inferiori a 1/200 della luce. Verificato questo passaggio potremo considerare la nostra struttura verificata. Se ciò non dovesse accadere dovremo riscaricare le tabelle relative agli sforzi assiali e ridimensionare la travatura reticolare.