Introduzione

Le strutture reali combinano spesso materiali diversi, vuoti, strati di armatura separati, cavi di precompressione o elementi in acciaio incorporati. L’analisi richiede una rappresentazione che conservi la geometria e la legge costitutiva di ogni componente.

Definizione di una sezione avanzata

Una sezione avanzata riunisce diverse famiglie di oggetti meccanici. Il nucleo conserva la loro posizione nel riferimento della sezione e ne valuta il contributo mediante la legge assegnata.

• GeoDomain. Contorno esterno con eventuali vuoti; una sezione può contenere più domini con leggi del materiale distinte.
• Armatura passiva. Strati indipendenti di barre definite da posizione, diametro e legge dell’acciaio.
• Precompressione. Famiglie di cavi definite da posizione, area, parametri di aderenza e stato iniziale.
• Profili in acciaio. Libreria integrata di 535 profili in undici famiglie europee, rappresentati con l’area reale e i raccordi oppure mediante elementi TSP.
• Elementi TSP. Linea media rettilinea o curva e spessore di una lamiera, integrati linearmente con tensione uniforme nello spessore.
• Leggi dei materiali. Modelli normativi integrati o una relazione generale tensione–deformazione definita dall’utente.

Esempio: ponte a cassone

L’esempio è una sezione critica in appoggio di un cassone monocellulare largo 12,00 m e alto 2,70 m. Il dominio in calcestruzzo C45/55 contiene un vuoto, 186 barre HA16 e otto cavi 19T15S disposti a gruppi di quattro lungo ciascuna anima.

Sollecitazioni di sezione e precompressione

Il vettore delle sollecitazioni è scomposto negli effetti dei carichi permanenti G, variabili Q e della precompressione P. Il modello strutturale LFEM fornisce G+Q; l’azione della precompressione, con l’effetto primario e l’eventuale effetto secondario, deve essere inclusa nel vettore applicato.

La tensione efficace di 1116 MPa definisce lo stato iniziale dei cavi. Il loro contributo resistente è valutato dalla variazione di tensione indotta dallo stato deformativo di equilibrio, compresa l’eventuale decompressione del calcestruzzo adiacente.

Risultati sul modello completo

Caratteristiche meccaniche

SectionPro calcola proprietà lorde, nette e omogeneizzate. Dalla sezione netta sono sottratte solo le guaine di precompressione; l’armatura passiva è mantenuta. Le proprietà torsionali e di taglio usano la stessa geometria.

Equilibrio allo SLE e allo SLU

Il solutore determina lo stato deformativo che equilibra le sollecitazioni esterne. Le tensioni derivano dalle leggi costitutive di calcestruzzo, armatura passiva e cavi. Sono riportate la combinazione caratteristica SLE e quella fondamentale SLU.

Allo SLE caratteristico le tensioni restano ben al di sotto dei limiti dell’Eurocodice 2 e l’apertura calcolata delle fessure è contenuta, wk = 0,174 mm. Allo SLU il calcestruzzo della soletta inferiore raggiunge localmente il plateau plastico e i cavi sono nettamente mobilitati.

Domini di interazione

La curva N–Mz è una sezione del dominio per My = 0; la superficie N–Mz–My copre tutte le direzioni di flessione. La scatola di ingombro va da −26,70 a 231,62 MN, da −100,41 a 105,35 MN·m attorno a z e da −287,82 a 287,82 MN·m attorno a y.

Il vettore finale si trova nelle immediate vicinanze della frontiera resistente. Il modulo di distanza fornisce FS = 0,983, appena inferiore all’unità e molto vicino al limite.

Prestazioni

I tempi riguardano esclusivamente il nucleo SectionPro, senza interfaccia né rendering. Anche l’equilibrio non lineare e il dominio tridimensionale sono calcolati quasi istantaneamente.

Conclusione

La modalità avanzata consente di analizzare praticamente qualsiasi sezione, indipendentemente da geometria e materiali, nelle ipotesi usuali: conservazione delle sezioni piane e compatibilità delle deformazioni tra componenti collegati.