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SISTEMI VOLTATI IN MURATURA

SAV, STABILITA’ DI ARCHI E VOLTE

PCM: MECCANISMI DI COLLASSO
NOVITA' 2014

L’analisi globale viene affiancata dall’Analisi Cinematica (meccanismi di collasso), di primaria importanza per gli edifici esistenti.
A partire dalla versione 2014, PCM apre una nuova frontiera per l'Analisi Cinematica: con la progettazione 3D sul modello architettonico dell'edificio, è possibile descrivere i cinematismi di collasso come realmente possono verificarsi, tenendo conto delle geometrie effettive: aperture anche disallineate, variazioni di spessore, piani sfalsati, edifici irregolari in pianta e/o in elevazione.

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Finalmente l'Analisi Cinematica acquisisce l'importanza che merita: è la fase di studio più importante per gli edifici esistenti!
Non deve mai essere sottovalutata, e PCM dà ai meccanismi di collasso tutta l'importanza che devono avere per lo studio più appropriato della vulnerabilità sismica degli edifici in muratura e delle tecniche di consolidamento.

Per edifici realmente danneggiati da eventi sismici, si possono seguire le reali linee di fessurazione: lo studio degli interventi di consolidamento diviene così più appropriato e può essere meglio calibrato anche dal punto di vista economico. Tutti i meccanismi possono essere descritti attraverso i corpi ribaltanti, ottenuti direttamente dai muri definiti nel modello architettonico oppure attraverso tagli eseguiti con opportuni strumenti di taglio, che sfruttano le potenzialità delle polilinee e dei piani qualsiasi, cioè genericamente orientati nello spazio.

E tutto ciò:
• utilizzando un unico modello 3D, lo stesso destinato anche all'Analisi globale lineare e pushover,
• senza la necessità di CAD esterni: tutte le funzioni per la modellazione sono incluse in PCM,
• senza dover acquistare un modulo aggiuntivo: l'Analisi Cinematica è parte integrante di PCM. 

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Comandi appositi consentono la generazione dei principali cinematismi a partire dal modello 3D; è possibile definire tiranti e considerare altre tecniche di consolidamento per stabilizzare i paramenti murari soggetti a ribaltamento. Invitando a consultare la Manualistica di PCM e la Video-guida per una descrizione completa dei comandi e delle funzionalità, evidenziamo alcuni aspetti particolarmente interessanti.

I meccanismi di collasso che possono essere studiati col nuovo PCM coprono la più ampia casistica:
Ribaltamento semplice. Include: ribaltamenti di prospetti semplici e composti con cunei di distacco; cantonali. Oltre alla più completa generalità sulla definizione dei corpi ribaltanti, l'asse di rotazione può essere orientato secondo qualsiasi direzione

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Flessione di parete vincolata ai bordi. Include: flessione verticale, flessione orizzontale. Nell'ambito di questa tipologia, il cinematismo di flessione orizzontale viene studiato in modo conforme alla bibliografia di riferimento, attraverso l'uso di assi di rotazione verticali (un'altra modalità consentita da PCM è la rotazione attorno alle cerniere oblique). Per quanto riguarda la flessione verticale, la posizione qualsiasi del carrello vincolato a muoversi nel piano verticale consente la massima generalizzazione possibile

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 • Ribaltamento di parete a doppia cortina. Include l'effetto solo ribaltante o anche stabilizzante della cortina interna

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Flessione su cerniere oblique. Include: meccanismo di sfondamento del timpano. La rotazione intorno alla cerniere oblique può descrivere efficacemente più in generale i vari meccanismi di flessione orizzontale, superando la semplificazione generalmente adottata riguardante l'adozione di assi di rotazione verticali. Il vincolamento tra i due corpi ribaltanti consente la specifica del punto di contatto, invariato durante il moto, anche arretrato rispetto allo spigolo del muro; la generalità delle geometrie consente la trattazione dei casi non simmetrici

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Meccanismo nel piano. Consente l'analisi del meccanismo di secondo modo (lesione diagonale nel maschio murario), secondo un'interessante approccio che affronta la risposta complanare applicando l'approccio cinematico, alternativo alle analisi di resistenza, tipiche ad esempio dell'analisi statica non lineare

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Fra le numerose funzioni
:
• Nessun limite al numero dei cinematismi che possono essere descritti per il singolo edificio
Carichi dai solai e da volte provenienti dalla modellazione architettonica, utilizzata anche per le altre analisi strutturali
• Definizione di vettori di carichi concentrati generici, orientati spazialmente, aventi validità globale o collegati a singoli cinematismi
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• Tutti i carichi e i rinforzi hanno validità globale su tutta la struttura, ed entrano in gioco nel singolo cinematismo solo se intercettati dalla geometria ribaltante: ciò permette la modellazione complessiva dell'edificio, ad esempio inserendo in input tutte le catene presenti, dopodiché sono i controlli di PCM ad includere nel calcolo del singolo cinematismo solo gli elementi effettivamente mobilitati

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• Possibilità di arretramento delle cerniere (assi di rotazione) per considerare una Resistenza a Compressione finita, con più ipotesi sulla distribuzione delle tensioni e calcolo automatico dell'arretramento in base al carico agente sulla sezione della cerniera, anch'esso automaticamente rilevato dal modello strutturale

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• Interventi di consolidamento con catene (tiranti in acciaio), nastri in FRP (con rottura per trazione o delaminazione) o in acciaio, altre tipologie attraverso la schematizzazione delle azioni stabilizzanti
Verifiche degli ancoraggi delle catene, tenendo conto dei 4 meccanismi di rottura: snervamento del tirante, punzonamento della muratura, penetrazione dell'ancoraggio, flessione del capochiave

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Le verifiche di sicurezza concorrono alla definizione degli Indicatori di Rischio in termini di TR e PGA, e consistono nel confrontare l’accelerazione al suolo che attiva il cinematismo (capacità) con l’accelerazione sismica relativa al sito della costruzione (domanda); la verifica viene condotta allo stato limite ultimo SLV (salvaguardia della vita) ed opzionalmente anche allo stato limite di danno SLD (conformemente alle indicazioni normative).

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I calcoli sui cinematismi vengono eseguiti interattivamente in tempo reale: ogni modifica dei dati produce un immediato aggiornamento dei risultati e degli eventuali grafici relativi all’elemento predefinito corrente.
Con PCM è immediata la gestione del confronto fra Stato Attuale e Stato di Progetto.
I risultati sono rappresentati secondo varie modalità, studiate per visualizzare in modo immediato e completo lo stato di verifica, e sono riportati:
• nella Legenda, contestuale alla grafica, con evidenza immediata della verifica soddisfatta o meno grazie a un segnalatore verde o rosso;
• nella griglia delle proprietà, a lato del disegno;
• nella Sintesi dei risultati, dove sono elencati tutti i risultati in termini di PGA e di TR per tutti i cinematismi dell'edificio;
• negli Istogrammi che rappresentano visivamente le verifiche di sicurezza per tutti i cinematismi;

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• nella Relazione di Calcolo complessiva, che illustra le verifiche attraverso tutti i dettagli riguardanti i dati, l'applicazione del principio dei lavori virtuali, e i risultati.

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