Cari forumisti,
sto affrontando la modellazione di un edificio 3d in ca in sap2000. Ho eseguito sia un'analisi dinamica lineare modale con spetro di progetto sia un'analisi dinamica non lineare con ime history con accelerogramma spettro compatibile.

Prima di illustrarvi i passaggi che ho effettuato sul sap, qualora sia necessario, vi chiedo secondo voi è possibile che confrontando i risultati in termini di momento flettente alla base si abbia una discrepanza abbastanza forte?

Nello specifico se considero uno dei nodi alla base (quelli dove si pone l'incastro) ottengo un momento flettente con la dinamica lineare (carichi verticali più sisma) di circa 50 kNm mentre con quella dinamica non lineare (sempre carichi verticali più sisma) una time history con un valore di picco di circa 220 kNm. vi sembra plausibile? io purtroppo non ho esperienza con analisi dinamiche non lineari.

Grazie mille a tutti coloro che vorranno intervenire.

Lascia perdere i picchi e concentrati sulla media degli effetti più sfavorevoli. Ovvero, non guardare il singolo accelerogramma per fare questi confronti.
Comunque, in genere, le discrepanze tra le sollecitazioni non dovrebbero essere superiori al 10/20%. Nel tuo caso siamo al 400% quindi qualcosa che non va c'è di sicuro.
Potrebbe anche essere il fattore di struttura che hai scelto per le analisi dinamiche lineari con spettro di risposta.

Intanto grazie mille per la risposta!

tu hai mai condotto analisi dinamiche non lineari con time history in sap2000? se posto i diversi passaggi eseguiti con il software puoi darmi una mano a vedere se sono corretti? qualche dubbio lo ho anche io però ti dico che credo di aver implementato il tutto correttamente ho controllato già diverse volte.

Inoltre sai dirmi che intende la norma con la media degli effetti più sfavorevoli? Io per ogni caso (applicazione simultanea dello stesso accelerogramma sia in dir x che y dovrei fare 8 diverse analisi perché devo permutare i coefficienti di scala +- 1 e +-0,3 su entrambe le direzioni) ho delle time histories, cosa vado a mediare? in teoria ho per 7 gruppi di accelerogrammi 8 combinazioni per ciascun gruppo.

Grazie mille.

qualche TH l'ho fatta e vista fare, però sempre FNA, ovvero con le non linearità concentrate negli nllink (dissipatori/isolatori sismici), non ho mai implementato una cerniera plastica nel SAP e non ho idea di come si faccia, quindi su questo non saprei aiutarti.
In generale, comunque, la procedura da seguire è piuttosto semplice, MA la prima cosa da ricordarsi è che si è fuori dall'ipotesi di linearità del materiale e quindi NON VALE NESSUNA SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI.
Quindi non devi applicare gli accelerogrammi con la regola di combinazione 1+0,3 ma devi procedere così:

1) identifichi Vn, cu e quindi il periodo di riferimento dell'azione sismica.
2) vai su simqke (che per smanettare è mille volte meglio degli accelerogrammi naturali...), inserisci i dati e crei lo spettro elastico allo SLV senza alcun fattore di struttura.
3) Fai generare a simqke 7 accelerogrammi spettrocompatibili con lo spettro di cui sopra e li esporti come *.txt
4) importi una per volta le storie temporali dei 7 accelerogrammi in SAP (define-->function-->TH-->from file). Occhio a saltare le righe del titolo dei txt esportati da simqke e a sostituire i punti con le virgole o viceversa
5) crei una funzione TH di tipo rampa, in cui all'istante 0 hai 0, all'istante 10sec hai 1 e all'istante 20 sec hai 1 (ovvero rampa da 0 a 1 di 10 secondi + parte stazionaria per ulteriori 10 secondi).
Qui viene la parte più complicatuccia:
5) in SAP devi fare prima una analisi modale, se usi la FNA devi usare i modi di Ritz, altrimenti puoi usare i modi propri della struttura.
6) Poi definisci una analisi di tipo TH con la funzione rampa, e smorzamento modale costante pari al 99%, e assegni, uno alla volta, i casi di carico verticali (g1, g2, quota parte dei q, etc.). Fai attenzione ogni volta a continuare dalla fine della analisi precedente (prima metti g1, poi a partire dall'ultimo step di g1 metti g2, etc.).
7) Crei 7 analisi di tipo TH per le azioni sismiche; in ciascuna delle 7 analisi metti contemporaneamente lo stesso accelerogramma (che pescherai dalle funzioni creata al punto 4) sia in direzione globale x che in direzione globale y.

Poi fai partire le analisi.

Per ciascuna sollecitazione, o deformazione, procedi così. Diciamo che vuoi conoscere Nmax al piede di un pilastro in fase sismica: allora per ciascuna delle 7 analisi di cui al punto 7) tiri fuori il max valore di N in tutta la storia temporale; alla fine avrai 7 valori di N, uno per ciascuna analisi TH, poi fai la media e ottieni un valore che sarà il tuo Nmax. Questo è quello che si intende per "media degli effetti più sfavorevoli".
Se vuoi risparmiare tempo (e di questo mi ringrazierai vita natural durante) puoi farti per ciascuna TH una combo di inviluppo, poi prendi le 7 combo appena generate e fai una combo aggiuntiva linear add mettendo per ciascuna delle combo di partenza un coefficiente moltiplicativo pari a 1/7 (0,142857). Da quest'ultima combo leggerai direttamente i valori medi degli effetti più sfavorevoli.

Mi piace molto il tuo approccio, ragionevole ed applicativo!

Prima di procedere nel sap però ti chiedo per favore di chiarirmi meglio alcuni punti:

a. dato che io non metto non linearità concentrate (tipo dissipatori o isolatori) come posso fare a tenere conto della plasticizzazione delle sezioni per effetto dei carichi applicati?
b. a che serve creare la TH a rampa come mi spieghi al punto 5. E poi quanto devo far durare la rampa? gli step perché sono 0-10s-20s...?
c. L'analisi con TH a rampa da condurre per i carichi gravitazionali sono sempre del tipo non lineari con integrazione diretta?

Grazie!

a) Per tenere conto della plasticizzazione delle sezioni devi inserire delle cerniere plastiche nelle travi e/o nei pilastri (quindi devi dire come sono armate le varie sezioni,e definire se vuoi creare cerniere plastiche ad es. a taglio V o a flessione M, o a pressoflessione deviata PMM), e definire le caratteristiche non lineari dei materiali (sia del cls che delle armature). Questo il SAP lo fa prendendo a riferimento le norme FEMA americane, ma io non l'ho mai fatto nè saprei farlo. In internet trovi comunque del materiale dell'ing. Bandini dal quale prendere qualche spunto.

b)La rampa serve a caricare la struttura con i carichi verticali prima di applicare l'azione sismica. Come ti ho detto, devi sempre ricordare che non sei nell'ipotesi di sovrapposizione degli effetti, quindi al SAP, che svolge tutte le analisi lineari statiche, modali, a spettro, TH, indipendentemente le une dalle altre, devi dirgli in qualche modo che l'azione sismica simulata dalla tua TH deve essere applicata alla struttura "caricata" dai carichi verticali (non puoi cavartela "sommando" dopo le analisi, gli effetti del carico verticale con quelli degli accelerogrammi!).
Siccome nel SAP quando crei una analisi TH hai solo due opzioni (o parti dallo stato non in tensione, oppure parti dall'ultimo step di una TH svolta precedentemente), per applicare i carichi verticali si impiega la funzione TH "rampa" prima di applicare gli accelerogrammi. In sostanza si crea una storia temporale "fittizia" con la quale si applica "lentamente", mediante lievi incrementi nel tempo, il carico verticale. Essendo una analisi TH, però, ed avendo la struttura una propria rigidezza anche in direzione verticale, applicando il carico verticale la struttura potrebbe "vibrare" in senso verticale. Quindi si fa una rampa (10 sec. è un valore usualmente impiegato) che porta il carico verticale da 0 al suo valore finale (coefficiente moltiplicativo = 1), seguita da altri 10 sec (anche questo è un valore usualmente impiegato) in cui si da il tempo alla struttura di "stabilizzarsi" nei confronti delle vibrazioni che potrebbero essere state indotte dall'applicazione del carico verticale nei 10 sec. precedenti. Si usa poi il trucchetto dello smorzamento modale al 99% per fare sì che eventuali vibrazioni abbiano una ampiezza ed una durata molto ridotte, ed essere certi che nei 20 secondi complessivi di applicazione dei carichi verticali la struttura alla fine risulti caricata ma anche stabilmente ferma.
Quando poi crei l'analisi TH con gli accelerogrammi del sisma dovrai ricordarti di dire al SAP di far partire l'analisi non dalla configurazione indeformata, ma dallo stato in cui si trova la struttura all'ultimo step della TH rampa dei carichi verticali, in modo che ti ritroverai la struttura bella caricata e stabilmente ferma al momento dell'arrivo del sisma.

c) Si

PS: visto che ci siamo, non ti dimenticare il fattore di scala 9,81 per gli accelerogrammi, e non ti dimenticare che, quando importi le funzioni, e quando inserisci i fattori di scala per le analisi TH, l'unità di misura corrente (nel menù a tendina in basso a destra) deve essere, per le lunghezze, "m" (l'accelerazione gravitazionale 9,81 è espressa in m/sec...). Questi insieme alla sostituzione virgola/punto del simqke sono gli errori più comuni che ti fanno impazzire...

Allora ho seguito il procedimento che mi ha gentilmente e nel dettaglio descritto: sostanzialmente ottengo gli stessi risultati di prima.

Ho capito però che non sono sbagliati ma corretti che con l'analisi con TH sotto sisma la mia struttura non si plasticizza del tutto infatti alla base (dove voglio fare i confronti) non si formano cerniere plastiche, cosa che è confermata dal fatto che se faccio un'analisi lineare con TH ottengo esattamente la stessa storia temporale di effetti.

Frenk80, utilizzando analisi FNA si concentra la non linearità solamente nei dispositivi, giusto? Ma la sovrastruttura ad esempio in caso di isolamento, o la struttura in caso di controventi dissipativi, rimane in campo elastico?

Inoltre sulla struttura si prendono comunque le sollecitazioni derivanti come media?


Quando si generano gli accelerogrammi spettrocompatibili bisogna assegnare il fattore di struttura prima di generarli, o si assegna q=1.
Nel caso bisogna assegnare un valore di q=1, come è possibile tener conto del fattore di struttura nelle sollecitazioni?

La tua domanda contiene in parte già la risposta.

Nel caso di isolamento sismico, se la sovrastruttura e la sottostruttura devono rimanere in campo elastico (ed è la norma a dircelo...a parte l'uso del termine "sostanzialmente", di cui non credo sia il caso di discutere in questa sede), allora dalla struttura non viene disssipata energia (oltre a quella dissipata dai dispositivi sismici, che nelle FNA viene tenuta in conto "automaticamente" nell'analisi, tramite la modellazione del ciclo di isteresi del dispositivo).
E quindi, se non viene dissipata energia, il fattore di struttura è unitario, e non si pone il problema della generazione di accelerogrammi spettrocompatibili (che saranno generati a partire da spettri di progetto elastici, con q=1), né, tantomeno, si pone il problema di tenere conto del fattore di struttura nelle sollecitazioni, essendo quest'ultimo unitario.

Nel caso di strutture con controventi dissipativi, la norma non si esprime, quindi non sappiamo se può essere consentita una plasticizzazione "mista" (in parte sui dispositivi, in parte sugli elementi strutturali). In caso affermativo (e, non esprimendosi la norma in tal senso, credo che il progettista possa farlo, assumendosene ovviamente la responsabilità, ma è una opinione del tutto personale), credo che una FNA non sia adatta, in quanto nel modello di calcolo si dovrebbero tenere in conto sia le non linearità dei dispositivi che quelle degli elementi strutturali veri e propri (es. cerniere plastiche). Ricorrendo ad una analisi TH vera e propria, lo spettro di riferimento per la generazione degli accelerogrammi sarebbe ancora quello elastico con q=1, in quanto le capacità dissipative (della struttura e dei dispositivi) verrebbero tenute in conto "automaticamente" nell'analisi TH.

Quindi nel caso di isolamento sismico, se questo non dovesse rientrare secondo le NTC08 nel caso di modellazione lineare, ad esempio si ha uno smorzamento equivalente del 35%; bisogna procedere con due analisi differenti?


La prima analisi con spettro di progetto, con q=1 al max 1.5 (fattore di struttura per strutture isolate), e smorzamento pari al 35%. Da questa analisi ci si ricavano le sollecitazioni massime e si determinano le relative armature della sovrastruttura. Inoltre si ricavano anche le sollecitazioni massima sugli isolatori, Nmax.


Una seconda analisi in cui si concentrano le non linearità negli isolatori, e si valutano solo gli spostamenti se rientrano in quelli ammissibili; introducendo un set di accelerogrammi.
O bisogna valutare anche gli sforzi sul sistema di isolamento se rientrano in quelli ammissibili con la non lineare, quindi indipendentemente da quelli ottenuti nelle analisi lineari? In questo caso come media dei valori max ottenuti da ogni accelerogramma.