axis vm

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© 2011 S.T.A. DATA srl

Indice

Parte I Axis VM il risolutore 5

................................................................................................................................... 51 Axis VM: le caratteristiche principali

................................................................................................................................... 72 Axis VM: controllo totale

................................................................................................................................... 83 Axis VM: anticipa il futuro con il BIM

Parte II L'intoduzione dei dati 9

................................................................................................................................... 91 Una sola finestra di lavoro, tutto a portata di mouse!

................................................................................................................................... 102 Più grafica, meno operazioni manuali

................................................................................................................................... 103 Lettura disegni architettonici da file DXF e IFC

................................................................................................................................... 124 Collegamento AxisVM – Tekla Structures (Xsteel)

................................................................................................................................... 125 Costruzione diretta del modello con oggetti strutturali

................................................................................................................................... 146 Generazione rapida della geometria grazie a comandi dedicati

................................................................................................................................... 147 Ambiente grafico multifinestra

................................................................................................................................... 158 Definizione degli elementi resistenti

................................................................................................................................... 159 Modellazione con Solaio infinitamente rigido

................................................................................................................................... 1610 Libreria Materiali

................................................................................................................................... 1611 Libreria Sezioni per elementi strutturali

................................................................................................................................... 1712 Gestione dei dati con tabelle

................................................................................................................................... 1813 Architettura object-oriented

................................................................................................................................... 2414 Gestione dei gruppi

................................................................................................................................... 2515 Multinorma e parametrico

................................................................................................................................... 2616 Completa gestione dei carichi

................................................................................................................................... 2817 Ripartizione automatica dei carichi distribuiti sulle travi

................................................................................................................................... 2918 Casi e Gruppi di carico: Eurocodice no problem!

................................................................................................................................... 3019 Combinazione delle sollecitazioni secondo EC e NTC

................................................................................................................................... 3120 Elementi precompressi

................................................................................................................................... 3421 Vincoli esterni

Parte III L'analisi della struttura 35

................................................................................................................................... 351 Sicurezza dei risultati

................................................................................................................................... 362 Tipi di analisi

................................................................................................................................... 363 Analisi sismica

................................................................................................................................... 374 Analisi dinamica modale

................................................................................................................................... 375 Opzioni per analisi dinamica modale

................................................................................................................................... 376 Presentazione dei risultati dell'analisi modale

Axis VM - Descrizione generale4


................................................................................................................................... 387 Parametri sismici

................................................................................................................................... 408 Gestione avanzata della memoria per il calcolo delle strutture

Parte IV La presentazione dei risultati 41

................................................................................................................................... 411 Presentazione grafica

................................................................................................................................... 432 Interpretazione dei risultati

................................................................................................................................... 443 Sezioni e piani di sezione per elementi di superficie

................................................................................................................................... 454 Presentazione realistica

................................................................................................................................... 455 Inserimento di immagini

................................................................................................................................... 476 Presentazione numerica

................................................................................................................................... 477 Quotatura degli elementi

Parte V Le verifiche degli elementi in c.a. 48

................................................................................................................................... 481 Il progetto delle travi

................................................................................................................................... 492 La verifica dei pilastri

................................................................................................................................... 503 Le armature per gli elementi di superficie (muri e piastre)

................................................................................................................................... 514 La verifica a punzonamento

Parte VI Le verifiche degli elementi inacciaio 52

................................................................................................................................... 521 Verifica giunti di collegamento

Parte VII La Relazione di Calcolo 54

5Axis VM il risolutore


1 Axis VM il risolutore

Axis VM, giunto alla versione 10, è il programma di calcolo strutturale aglielementi finiti sviluppato in modo specifico per le strutture di ingegneria civileda un team di progettisti informatici ed esperti di calcolo strutturale.

E' denominato "il risolutore" in quanto offre una gamma completa distrumenti per il calcolo di ogni struttura.

1.1 Axis VM: le caratteristiche principali

Nato per l’edilizia

Axis VM è stato pensato per le specifiche esigenze dei Professionistidell’edilizia: per questo il percorso di introduzione dei dati è più immediato, icomandi sono mirati, le funzioni di controllo finalizzate alle problematiche delmondo delle costruzioni.

L’applicazione

É il software perfetto per ogni esigenza applicativa pratica, dalla sempliceristrutturazione alla realizzazione delle strutture più complesse.

Axis VM si basa su una architettura software sofisticata e potente,assolutamente evoluta, che si riflette in una operatività amichevole basata susemplici click del mouse e nella visualizzazione grafica.

L’esperienza

Axis VM nasce da più di 25 anni di esperienza di progettazione software,grazie alla collaborazione con prestigiosi docenti universitari e professionisti difama.

L’immediatezza dall’ergonomia

Alla base del successo di Axis VM c’è uno studio molto approfonditosull’ergonomia del software.

Questo studio ha permesso di progettare Axis VM in base a regole che nedeterminano la straordinaria semplicità d’uso senza alcuna rinuncia allapotenza ed alla flessibilità.

Pochi comandi molto potenti. Questo riduce il tempo di apprendimento

(rispetto ad altri software dotati di moltissime opzioni, Axis VM dispone unn. limitato di pulsanti)

Le funzioni giuste al posto giusto. Le funzioni di introduzione dei dati, di

calcolo e di presentazione dei risultati sono state suddivise in modo chiaro erazionale, secondo la logica del progettista quindi molto intuitive

Più spazio ai comandi più usati e meno per quelli di uso meno

frequente. In questo modo si ottiene rapidità per le funzioni di grande usoe immediatezza nella ricerca.

Grande produttivitá

Axis VM è stato studiato per risolvere problemi, non per crearne!

Consente infatti grande velocità operativa anche per strutture moltocomplesse. Il sistema di gestione dei dati permette di apportare rapidamente

6 Axis VM - Descrizione generale


modifiche ai modelli introdotti senza perdere alcun dato già presente.

Per esempio variando la lunghezza di una trave, il carico vieneautomaticamente aggiornato, senza interventi manuali.

La velocità di modifica è molto importante, soprattutto nel calcolo sismico, inquanto il processo di calcolo segue successive approssimazioni.

Software certificato

Axis VM è stato sottoposto ad accurati test e controlli di correttezza; perquesto sono disponibili numerosi esempi di confronto, verificabili da parte degliutenti.

I modelli di paragone sono stati confrontati con esempi tratti dalla bibliografiao analizzati con altri software di calcolo, evidenziando la perfetta compatibilitàdei dati.

Mai soli

Per un maggior margine di sicurezza Axis VM non ti lascia mai solo! Basta unasemplice telefonata per ricevere in diretta e on line l’aiuto di uno degliingegneri del software S.T.A. Data.

Aggiornato alle nuove norme sismiche e tecniche

Axis Vm è aggiornato alle nuove norme (DM 14-1-08 "Norme tecniche per lecostruzioni", OPCM 3274/03 – 3431/05, Eurocodice 2, Eurcodice 8) econsente di effettuare ogni analisi anche secondo diverse normative estere.

Axis VM è no limits!

Avis VM è l’applicativo ideale per tutte le strutture civili ed industriali costituiteda:

elementi piani e spaziali;

travature reticolari;

strutture miste costituite da travi, piastre, gusci, membrane;

piastre rinforzate con nervature;

strutture di fondazione: travi continue, piastre, palificate, muri di sostegno,

strutture con tiranti;

strutture in c.a., acciaio, legno e miste.

Dalle strutture più semplici...



…alle strutture più complesse, per opere civili ed industriali

1.2 Axis VM: controllo totale

Il capitolo 10 delle "Norme Tecniche per le Costruzioni" - DM 14-1-08prescrive regole per i programmi di calcolo automatico, sottolineando la pienaresponsabilità da parte del progettista circa l'uso del software.

Per questo STA DATA offre sia programmi in grado di soddisfare qualsiasiesigenza, sia corsi di formazione per il loro uso corretto.

In poche parole: il progettista deve avere il controllo totale del progettoattraverso la conoscenza del software utilizzato e dei suoi componenti.

In particolare i dati di input e di output devono essere chiaramente individuati,



in modo numerico e in modo grafico e devono essere esplicitate le proceduredi analisi e gli algoritmi utilizzati.

Axis VM risponde a questa esigenza di controllo totale attraverso una serie distrumenti che facilitano la completa gestione dei dati e l'esame dei risultati.

La documentazione allegata al programma (manuale d'uso e manaule divalidazione) esplicita i limiti e le possibilità del programma consentendo alprogettista di controllare ogni passaggio.

1.3 Axis VM: anticipa il futuro con il BIM

Le tecnologie di base del CAD consentono la rappresentazione grafica dioggetti; questo ha permesso una forte crescita dell’efficienza dei progettistipur presentando forti limiti in termini di collaborazione. Infatti i disegni CADconsentono solo il passaggio di informazioni grafiche tralasciando altri datifondamentali (ad es. materiale, sezione, vincoli, spessori, ecc.).

Il BIM (Building Information Modeling) supera queste limitazioni e attraverso ladefinizione di nuovi standards di comunicazione (file in formato IFC) consentela piena collaborazione tra i vari progettisti, cioè l'interoperabilità.

I migliori programmi di progettazione architettonica (Allplan, ArchiCAD,Autodesk Revit, ecc.) consentono l'esportazione e l'importazione dei dati informato IFC.

Attraverso la definizione completa di oggetti (travi, pilastri, solai, ecc.) ilprogettista architettonico consente al progettista strutturale di ricevere giàgran parte delle informazioni necessarie per procedere con ildimensionamento (geometrie, materiali, carichi), e ne riceveautomaticamente i risultati con grandi vantaggi operativi.

Axis VM implementa tutte le nuove tecnologie per rendere concrete questepotenti opportunità.

Dal modello architettonico…



…al modello strutturale in pochi secondi e ancora al modello architettonico per ilsuo aggiornamento.

2 L'intoduzione dei dati

Un punto di forza di Axis VM è la facilità di introduzione dei dati, che nonpenalizza la genericità delle strutture che si possono calcolare.

Grazie ad uno studio delle modalità operative per ridurre il tempo diapprendimento, Axis VM risulta assolutamente naturale, immediato, contempi ridottissimi per conoscere a fondo tutte le funzionalità.

Quindi nessun limite alla possibilità di modellare strutture anche complesse, intempi brevi e senza stress.

2.1 Una sola finestra di lavoro, tutto a portata di mouse!

L'interfaccia con Axis VM è costituita da un’unica finestra, ottimizzata per ilcaricamento dei dati, l’analisi e la visualizzazione dei risultati.

Questo riduce il numero di comandi da usare e da imparare: pochi, semplici epotenti, sono tutti a portata di mouse. Inoltre, l’ambiente grafico consente ilcontrollo totale delle operazioni con riscontro visivo immediato. La strutturaviene presentata su piani, in prospettiva, con rimozione delle linee nascoste;con il rendering si ottiene una migliore comprensione. E, per la completagestione del modello grafico, sono presenti tutte le funzioni CAD più comuniriportate nella barra verticale sinistra.

La barra alta orizzontale è suddivisa in cartelle che seguono la logica diintroduzione: input, analisi, risultati, verifiche elementi.



In figura sono riportate le fasi di introduzione dei dati, secondo le cartelle visibili dasinistra a destra: Definizione Geometria, Caricamento Elementi strutturali, Carichi, MeshElementi finiti, Analisi Statica e presentazione dei risultati, Analisi Dinamica, AnalisiInstabilità, Verifica elementi in C.A., Verifica elementi in Acciaio.

2.2 Più grafica, meno operazioni manuali

Pochi comandi, semplici e potenti: la differenza principale tra Axis VM ed altriprogrammi è costituta dall’ambiente grafico, ergonomico ed intuitivo.

Ecco l’elenco delle funzioni grafiche principali:

Redazione grafica del modello in multi-vista inclusa la prospettiva;

Comandi veloci per la generazione della geometria in 3D, traslazione,

rotazione, specchio, scala, ecc.;

Sistema di coordinate ortogonali, cilindriche e sferiche;

Cursore 3D interattivo;

Generazione avanzata della maglia in modo locale o globale;

Biblioteche di profili d'acciaio con le sezioni maggiormente usate in Europa e

negli Stati Uniti;

Modulo integrato per il calcolo delle caratteristiche geometriche di sezioni

generiche;

Scambio bidirezionale della geometria con AutoCAD.

2.3 Lettura disegni architettonici da file DXF e IFC

Axis VM è performante. Il nuovo concept permette di caricare file da softwaredi progettazione architettonica (ArchiCAD®, All Plane®, Autodesk Revit®, ecc.)per velocizzare la fase di costruzione della geometria.

11L'intoduzione dei dati


L’importazione può avvenire in due modalità: lucidando il disegnoarchitettonico (file formato DXF) o importando direttamente gli oggettistrutturali (file IFC 2X3). Questa opzione sfrutta la metodologia BIM,consentendo il passaggio non solo di dati geometrici, ma di veri e proprioggetti strutturali che velocizzano notevolmente il processo di costruzione delmodello.

Importando il file IFC 2X3 vengono evidenziati gli oggetti definiti durante laprogettazione architettonica.

L’utente può scegliere e definire gli elementi strutturali selezionando le partiinteressate e completando le informazioni con i dati mancanti (es. materiale evincoli).

A seguito di modifica di alcuni elementi è possibile l'esportazione del modelloin un nuovo file IFC che potrà essere letto dal CAD originale, aggiornando inquesto modo il progetto architettonico.

La versione 9 consente anche l'importazione del framework del modello e deicarichi già definiti.



2.4 Collegamento AxisVM – Tekla Structures (Xsteel)

Tekla è un software per il disegno di strutture metalliche.

All'interno di Tekla è possibile installare un plug-in che consente di utilizzareAxisVM come motore per l’analisi.

In questo modo, attraverso un modulo di interscambio integrato dei dati,si ottiene il collegamento diretto tra i due programmi.

Tekla Structures lancia AxisVM, trasferisce il modello includendo gli elementistrutturali, i vincoli, i carichi e le combinazione dei carichi.

Dopo il lancio dell’analisi si possono visualizzare i risultati ed è possibileprocedere con le verifiche delle aste e dei nodi

La figura riporta l'ambiente operativo di Tekla con il collegamento con Axis VM.

2.5 Costruzione diretta del modello con oggetti strutturali

La struttura può essere costruita direttamente mediante oggetti strutturali.

Con un solo comando si introducono direttamente pilastri, travi, solai, muri,elementi piani anche forati con il controllo diretto dei parametri (materiale,sezione, altezza, peso, ecc).

L’introduzione degli oggetti avviene in modo interattivo anche in 3D, el'effetto realistico è sorprendente.

La struttura prende forma man mano che avviene l'input ed il controllo delrisultato è immediato.



Questo nuovo e pratico modo di introdurre i dati non sostituisce la modalitàclassica, che prevede l’introduzione dei dati tramite gli assi, i nodi dicollegamento agli altri elementi, la sezione e le caratteristiche dei materiali.

L’introduzione dei dati mediante oggetti strutturali velocizza sensibilmentel’input della struttura, senza perdere la caratteristica di potenza che dasempre contraddistingue Axis VM.

La stessa operazione avviene per elementi di superificie, verticale,orizzontale, inclinati, eventualmente con fori.



2.6 Generazione rapida della geometria grazie a comandi dedicati

Axis VM è dotato di comandi estremamente efficienti per la generazionegrafica del modello.

I comandi copia, sposta, duplica, rifletti, ecc. consentono qualsiasi operazionedi costruzione e modifica del modello di calcolo.

Particolarmente potente è la modifica di modelli esistenti, che possono esseremanipolati senza perdere i dati già introdotti.

2.7 Ambiente grafico multifinestra

Con Axis VM lo schermo è divisibile in un numero illimitato di finestre: questopermette di osservare e controllare contemporaneamente la struttura da tuttii punti di vista.

Agendo in una finestra, le modifiche sono automaticamente visibili anche nellealtre viste.



2.8 Definizione degli elementi resistenti

Terminata la costruzione geometrica del modello, per ogni elemento (travi,pilastri, elementi superficiali) è necessario assegnare il materiale, lecaratteristiche geometriche ed i vincoli.

Inoltre è possibile definire l’eventuale comportamento non-lineare di elementie gli svincoli interni.

Questo modello usa elementi trave a sezione variabile, consentendo rapidità eprecisione di modellazione anche per strutture complesse.

2.9 Modellazione con Solaio infinitamente rigido

Il nuovo elemento di Solaio infinitamente rigido è utile per modellare glielementi orizzontali, verticali ed inclinati delle strutture in zona sismica.

Questa nuova opzione semplifica e velocizza l’analisi delle strutture riducendole dimensioni del modello.



2.10 Libreria Materiali

La Libreria dei materiali, già presente ed eventualmente integrabile da partedell'utente, consente di associare rapidamente i dati richiesti per ogni asta ogruppo di aste

2.11 Libreria Sezioni per elementi strutturali

Per calcolare le caratteristiche geometriche di sezioni generiche è statointegrato un modulo che consente la costruzione grafica di qualsiasi tipo disezione.

Tramite un algoritmo per il calcolo delle caratteristiche geometriche ad



elementi finiti, è possibile valutare esattamente la rigidezza torsionale persezioni con comportamenti diversi (sezioni chiuse, con comportamentoscatolare, e sezioni aperte).

Non ci sono limiti per l'uso di sezioni anche molto complesse..

2.12 Gestione dei dati con tabelle

Per agevolare la fase di introduzione dei dati, tutti i dati sono presentati siagraficamente sia con tabelle riassuntive di semplice utilizzo. Modificando undato grafico la tabella si aggiorna in automatico e viceversa.

Particolari funzioni presenti per la gestione delle tabelle consentono diintrodurre contemporaneamente più dati.

Le tabelle scambiano dati in input ed output con altri applicativi, in particolarecon Excel®.



2.13 Architettura object-oriented

Gli oggetti strutturali sono i singoli elementi che Axis VM mette a disposizione.

Elementi lineari: reticolari, travi, nervature.

Gli elementi reticolari e lineari sono espressi con funzione di forma cubica esono gli elementi finiti più usati per modellare travi e colonne. Questo significache non è necessario suddividere le aste in elementi ridotti per aumentare laprecesione, in quanto già i risultati sono corretti con un unico elemento.

Gli elementi nervatura sono elementi isoparametrici a 3 nodi con funzionedi forma quadratica e possono essere definiti come elementi trave(prendendo in conto anche la deformazione per taglio) o in collegamento conelementi superficiali con eventuale eccentricità. Sono utilizzati quindi per lamodellazione di piastre nervate.

Elementi superficiali: membrane, piastre, gusci

Gli elementi superficiali sono elementi isoparametrci quadrilateri (8/9 nodi)o triangolari (6 nodi)

Tutti usano funzioni di forma quadratica per interpolare gli spostamenti ehanno tutti superato il “patch test” per forme arbitrarie. Le piastre ed i gusciseguono la teoria di Mindlin con la formulazione Heterosis, cioè tengonoconto della deformazione per taglio.

Vincoli alla Winkler per elementi lineari

Con questi elementi è possibile modellare fondazioni con elementi lineari.Sono dotati di caratteristiche non lineari (solo trazione, solo compressione olimite di resistenza).

Vincoli alla Winkler per elementi superficiali

Con questi elementi è possibile modellare fondazioni con elementi superficiali.Sono dotati di caratteristiche non lineari (solo trazione, solo compressione olimite di resistenza).

Elementi di fondazione costituiti da vincoli puntuali, comunque orientati nello spazio econ rigidezza definibile a piacere.

Per questi elementi è possibile definire la rigidezza ed i valori risultanticostituiscono le reazioni vincolari. Sono dotati di caratteristiche non lineari(solo trazione, solo compressione o limite di resistenza).

Elementi di contatto per modellare strutture a comportamento unidirezionale

Gli elementi di contatto sono usati per condizioni di contatto punto-punto.Questi elementi hanno grande rigidezza quando sono attivi, e piccolarigidezza, ma non pari a zero, quando sono inattivi. Lo stato attivo puòessere di trazione o compressione. Può essere imposta un’apertura iniziale.

Elementi molla per modellare vincoli lineari/non lineari o collegamenti semirigidi.

Gli elementi molla si possono esaminare come vincoli lineari o non lienari osemplici collegamenti.

Elementi link per modellare connessioni

Gli elementi link possono collegare nodi o linee (elementi nervatura con



superfici o superfici e superfici)

Elementi Rigidi

Gli elementi rigidi possono modellare parti dotate di grande rigidezza, senzadefinire il valore della rigidezza stessa all’elemento. L’elemento può averequalsiasi numero di nodi.

DOF nodali (gradi di libertà)

Ogni nodo è dotato di sei gradi di libertà che, a seconda della necessità, puòessere gestito per modellare le diverse strutture (reticolari piane e spaziali,membrane e gusci, ecc.)

Esistono tipologie tipo già implementate a secondo delle diverseconfigurazione dei vincoli, ed ogni nodo può essere gestito in modo separato.

Elementi per l’orientamento

Per orientare gli elementi sopra descritti è possibile definire punti diriferimento, vettori, assi e piani.

Meshatura automatica

Sono disponibili diversi comandi per generare le mesh degli elementi sia lineariche superficiali.

Axis VM dispone di un’ampia gamma di elementi finiti per la modellazione ottimale di ognistruttura.

Con pochi comandi è possibile ottenere modelli complessi, come negli esempisotto illustrati:

Solaio con diverso tipo di meshatura e spessore diverso



Fondazioni su pali

Strutture con solette piene o in laterizio



Strutture metalliche e miste

Esempio di modellazione di una passerella



Copertura in legno lamellare

Struttura metallica porta container



Edificio scolastico



Struttura in ca edifici civile abitazione

Capannone industriale

2.14 Gestione dei gruppi

Per rendere più veloce ed agevole la fase di introduzione geometrica, èpossibile suddividere la struttura in gruppi, secondo criteri stabiliti dall’utente.

Per esempio si possono raggruppare tutte le aste di un solaio, i pilastri, ecc.

In questo modo si semplifica il lavoro nel caso di una struttura complessa e sipossono attribuire le stesse caratteristiche allo stesso gruppo.

Divisione della struttura in gruppi



Il comando Gruppi può essere organizzato in cartelle gerarchiche per attivarepiù facilmente l’insieme di più parti.

2.15 Multinorma e parametrico

Axis VM consente di effettuare le analisi secondo diverse normative:

Eurocodice

Normativa sismica italiana (OPCM 3274)

Norme Tecniche per le Costruzioni

Tedesca

Svizzera

Ungherese

Rumena

Tutte le unità di misura sono completamente ridefinibili: è possibile modificarle anche dopo l’introduzione della struttura, ottenendo



l’aggiornamento in automatico dei dati già introdotti.

2.16 Completa gestione dei carichi

Axis VM dispone di tutti i tipi di carichi per una loro efficace gestione:

Sono disponibili numerosi tipi di carico da applicare agli elementi finiti.

Casi di carico – Gruppi di carico

Si possono definire, selezionare, modificare o cancellare casi di carico statici,linee di influenza e di tipo sismico senza limiti.

Combinazioni di carico:

Le combinazioni di carico si ottengono dai casi e dai gruppi e includonomoltiplicatori (fattori di sicurezza) definibili dall’utente.

Automaticamente sono calcolate le combinazioni critiche (cioè i valorimassimi e minimi assoluti) partendo dalle combinazioni dei gruppi e dei casi dicarico.

Carichi nodali

Si possono definire forze o momenti per i nodi desiderati.Carichi concentrati sulle travi

Si possono definire forze o momenti sugli elementi desiderati.

Carichi concentrati su domini

Si possono definire carichi concentrati sui domini in diversi riferimenti. Questoconsente di modificare la mesh senza dover reintrodurre i carichi in seguito.

Carichi lineari distribuiti su travi e nervature

Si possono definire o modificare carichi distribuiti su elementi lineari in diverseforme e disposizioni.

Carichi di bordo

Si possono definire o modificare carichi distribuiti sui bordi degli elementiguscio



Carichi lineari su domini

Si possono definire o modificare sui domini carichi lineari tra due punti, lungouna polilinea o un arco. Questo consente di modificare la mesh senza doverreintrodurre i carichi in seguito.

Carichi superficiali

Si possono definire o modificare carichi distribuiti di elementi membrana,piastra e guscio.

Carichi su aree posizionate su domini

Si possono definire o modificare carichi su aree rettangolari, poligonali o liberesui domini anche in presenza di fori e punti di riferimento. Questo consente dimodificare la mesh senza dover reintrodurre i carichi in seguito.

Carichi idraulici

Si possono definire o modificare carichi di tipo idraulico in direzioni variabili econ diverse disposizioni.

Peso proprio

Si possono calcolare automaticamente il carico da peso proprio su tutta oparte della struttura.

Carichi derivanti da difetti di costruzione

Si possono definire variazioni di lunghezza degli elementi dovute a difetti difabbricazione

Carichi di trazione o compressione

Ad elementi reticolari e travi si possono attribuire forze interne iniziali

Carichi termici su elementi lineari

Si possono definire carichi termici su elementi trave, nervatura e reticolari.

Carichi termici su elementi superficiali

Si possono definire carichi termici su piastre, gusci e membrane.

Cedimenti imposti alle fondazioni

Si possono definire traslazioni e rotazioni ai vincoli esterni.

Linee di influenza

Si possono imporre spostamenti relativi a elementi reticolari o elementi trave.

Carichi sismici

Si possono applicare carichi equivalenti di tipo statico in base ai carichi verticalied all’analisi dinamica secondo diverse normative comprendendo effettitorsionali, spostamenti, spostamenti relativi di piano e analisi del secondoordine.

Carichi da masse nodali

Si possono definire masse nodali per l’analisi dinamica.

Carichi dovuti a precompressione su elementi trave



Si possono definire cavi di precompressione in diverse condizioni e ancoraggisu travi.

Non esiste limite circa il numero di casi di carico e di combinazioni di casi chesi possono definire.

2.17 Ripartizione automatica dei carichi distribuiti sulle travi

Axis VM calcola la distribuzione automatica dei carichi sui solai attribuendocarichi lienari alle travi portanti.

La distribuzione avviene secondo la teoria delle piastre fessurate.

Nella figura appare la distribuzione del carico uniforme sulle travi di bordo e la logica disuddivisione del carico.

E' possibile visualizzare i valori di carico ripartito sulle singole travi.



Anche per le strutture reticolari è possibile trasformare il carico distribuitouniforme in carichi nodali attribuiti automaticamente agli elementi reticolari.

2.18 Casi e Gruppi di carico: Eurocodice no problem!

Axis VM consente la completa gestione dei carichi, realizzando il calcolo dellecombinazioni che derivano dall’applicazione dell’Eurocodice e dal calcolo agliStati Limite in modo completamente automatico.

Per questo i carichi sono suddivisi in Casi e Gruppi.

Un Caso è costituito dai normali tipi di carico (peso proprio, folla, neve,vento, ecc.).

Un Gruppo rappresenta invece la qualità del tipo di carico, sono previstiGruppi di Carico Permanenti, Variabili, Sismici, Mobili, ElementiPrecompressi.

Ad ogni Gruppo sono associati i coefficienti per le combinazioni secondoquanto prevede la normativa.

Attraverso le combinazioni le varie condizioni sono aggregate tra loro al finedi ricercare le situazioni di carico più gravose.



Se è definito più di un gruppo di carichi permanenti, le combinazioni di caricoprevedono casi di carico di un gruppo con il fattore di sicurezza superiorementre i casi di carico dell'altro gruppo sono calcolati con il fattore disicurezza inferiore.

2.19 Combinazione delle sollecitazioni secondo EC e NTC

Axis VM, a partire dai Casi e Gruppi di carico, calcola automaticamente lecondizioni critiche di carico, cioè i valori massimi e minimi che derivanodall’inviluppo di tutte le combinazioni possibili dei carichi.

Inoltre valuta contemporaneamente la condizione dei carichi verticali con lacondizione di carico per SLU, combinando i valori secondo i diversi coefficientiprevisti dalla normativa.



Definendo i dati richiesti, si genera la tabella seguente in automatico,alleggerendo il compito al progettista.

2.20 Elementi precompressi

Axis VM r. 9 considera elementi precompressi costituiti da travi e nervaturesia isolati, sia inseriti in una struttura più ampia, ad esempio un telaio.

La presenza di elementi precompressi crea due condizioni di caricospecificatamente dedicate a questi elementi.

Casi di carico e gruppi dedicati agli elementi precompressi

Il primo caso di carico tiene conto delle condizioni a tempo iniziale, quindi conla massima pretensione nei cavi.

Il secondo esamina la condizione a tempo infinito, cioè quando si sonorealizzate tutte le perdite di carico nei cavi.

I due casi sono automaticamente combinati con gli altri casi di carico in modoalternativo al fine di individuare le massime sollecitazioni.

La fase di input prevede quindi la definizione della geometria delle travi e la



disposizione dei cavi di precompressione.

Presentazione del tracciato dei cavi di precompressione.

Disposizione dei cavi rispetto alla sezione trasversale e strumento per facilitarel'allineamento

I cavi possono essere di forma qualsiasi, giacenti su di un piano o nellospazio; il loro tracciato è libero ed è introdotto in modo grafico, attraversosemplici e rapidi comandi agendo su punti che definiscono la curva dei cavi.



Strumenti per il posizionamento dei cavi, in ordine dall'alto in basso:

1. cavi nel piano

2. cavi spaziali

3. aggiungere un punto di passaggio alla curva

4. eliminare un punto di passaggio dalla curva

Fase di input dei cavi in modo grafico.

Spostando il cursore viene tracciato automaticamente il tracciato del cavo in modo darealizzare la minor resistenza a scorrimento.

Per la fase di aggiustamento è anche possibile utilizzare l'input numerico databella.

Definizione del processo di precompressione

E' possibile descrivere il processo di precompressione, tenendo conto dellatipologia di ancoraggi e delle perdite di carico dovute sia allo scorrimentodell'ancoraggio rispetto al sistema di blocco, sia lo spostamento dell'interoblocco rispetto alla trave.

L'ancoraggio è previsto da entrambi i lati o da un solo lato.



Opzione per tesatura sequenziale dei cavi

Il risultato del calcolo è costituto dalle sollecitazioni trasmesse dagli elementiprecompressi agli altri elementi, dalla tensioni interne dei cavi e dai carichiequivalenti trasmessi dai cavi agli elementi precompressi.

Risultati: in alto è riportata la tensione in un cavo, in basso il carico equivalentetrasmesso dai cavi agli elementi precompressi.

2.21 Vincoli esterni

Sono previsti tutti i vincoli possibili, comunque orientati nello spazio:

Vincoli puntuali lineari e non lineari

Vincoli elastici continui lineari e non lineari

Vincoli superficiali elastici lineari e non lineari

È possibile definire vincoli di contatto, cioè attivi solo in una direzione, anche acomportamento non lineare.

In questo modo è possibile simulare vincoli attivi in sola compressione,consentendo in questo modo alla struttura di sollevarsi nel caso in cui lareazione sia rivolta verso il basso, cioè si manifesti una trazione sul terreno.

Questo caso si verifica spesso in strutture alte soggette a forti carichi sismici.



Per ogni grado di libertà è possibile definire la rigidezza di una molla ed i suoi valoriestremi (0 in caso di assenza di vincolo, valore elevato per definire un incastro, valoriintermedi per definire il vincolo elastico).

3 L'analisi della struttura

Axis VM è dotato di un solutore originale sviluppato da esperti informatici conil supporto di docenti universitari, di grande affidabilità e potenza, ottimizzatoper grandi strutture.

Il controllo degli errori

Prima del calcolo delle sollecitazioni e degli spostamenti, il solutore procedealla verifica del modello.

Se viene rilevato un errore compare un messaggio di avviso che consenteall’utente di individuarne la causa e risolvere il problema.

Questo costituisce una garanzia per l’operatore, al quale vengono segnalate

Segue quindi l’ottimizzazione della numerazione in forma iterativa al fine diridurre la larghezza di semibanda della matrice di rigidezza del sistema.Questa numerazione dei nodi ha effetti solo nel processo di analisi; i risultativengono visualizzati nella numerazione originaria.

3.1 Sicurezza dei risultati

Il solutore di Axis VM è stato sottoposto ad attenta analisi e confrontato con iprogrammi di calcolo più consolidati e con modelli trattati teoricamente inbibliografia.

Nel manuale d’uso sono riportati esempi di calcolo di strutture risolte con AxisVM e con altri programmi, da cui si evidenzia la coincidenza dei risultati.

Axis VM valuta l'ordine di grandezza degli errori indotti dal malcondizionamento del modello. Una modellazione imprecisa può condurre aimprecisioni numeriche e quindi a soluzioni non corrette. L'errore èvisualizzato nella finestra di informazione dei risultati.



Questo consente all’utente il controllo della bontà dei risultati e la loroaffidabilità.

3.2 Tipi di analisi

Axis VM è un prodotto semplice e potente; consente sia analisi ordinarie siaavanzate come l’analisi non lineare per geometria e per materiale:

Analisi statica lineare;

Analisi statica non lineare;

Analisi lineare di instabilità globale;

Analisi modale del I e II ordine;

Analisi sismica.

L’analisi non lineare si ottiene con procedimento di risoluzione iterativo incontrollo di forza e di spostamento, compresa l’analisi a grandi deformazionidelle strutture a telaio.

La figura seguente riporta l'analisi del secondo ordine per una struttura semplicementeappoggiata e soggetta a carico crescente.

3.3 Analisi sismica

Axis VM utilizza l’analisi dinamica modale, il metodo di calcolo più utilizzato peril calcolo sismico, che è così strutturato:

Calcolo dei primi n modi di vibrare e frequenze;

Controllo della tabella delle masse partecipanti secondo X,Y,Z per verifica del

rispetto dei limiti di normativa (massa partecipante >85% e modi conmassa minore del 5%);

37L'analisi della struttura


Scelta dei soli modi di vibrare significativi (eliminando modi intermedi);

Introduzione dei parametri sismici;

Calcolo delle condizioni di carico sismico;

Analisi statica della struttura con i carichi verticali e sismici;

Combinazione automatica delle varie condizioni di carico.

3.4 Analisi dinamica modale

Dopo aver definito i carichi, Axis VM esegue l’analisi modale ricavando lamassa dalla condizione di carico indicata.

E' possibile definire masse aggiuntive e definire i parametri per il calcolo.

3.5 Opzioni per analisi dinamica modale

Axis VM è dotato di un'opzione che consente la sostituzione degli elementiorizzontali con piani infinitamente rigidi, velocizzando ancor di più il calcolosenza apprezzabile perdita di precisione.

3.6 Presentazione dei risultati dell'analisi modale

Al termine dell'analisi modale è possibile visualizzare i dati di ogni formamodale, con l'incidenza della massa partecipante per ogni modo.

Inoltre è possibile selezionare le forme modali che si vogliono prendere inconto, scartando quelle poco significative.

In questo modo è possibile ridurre sensibilmente il tempo di calcolo.



Per maggior comprensione forma modali, anche in modo animato, in mododa poter controllare agilmente il comportamento strutturale.

Nel caso di anomalie è immediato procedere a variazioni alla struttura siageometriche che di sezioni, ritornando ai punti precedenti.

Caratteristica importante di Axis VM è la possibilità di modificare a piacere lastruttura senza perdere i dati già introdotti; il modello si adattaautomaticamente alle variazioni.

3.7 Parametri sismici

Nella figura seguente è riportata la maschera attraverso la quale è possibileinserire i parametri sismici richiesti dalla normativa.

Si notano i dati relativi alla Classe del sottosuolo (A-E), il coefficiente q distruttura, l’accelerazione di progetto in funzione della zona.

Introducendo questi dati il programma genera in automatico lo spettro diprogetto corretto riportato a destra. Inoltre è possibile definire uno spettro diprogetto generico, consentendo in questo modo di poter gestire qualsiasinormativa

39L'analisi della struttura


Finestra per l’introduzione dei parametri sismici

É possibile introdurre i dati relativi allo spettro di progetto per carichi sismiciverticali, quando la struttura richiede questa analisi.

I dati relativi per il calcolo degli effetti torsionali aggiuntivi sono visibili nellafigura seguente. Da notare che è possibile definire il “Coefficiente accidentaledi eccentricità”. La normativa OPCM 3274 richiede infatti che di norma vengaassunto pari al 5%, ma in caso di forti disimmetrie strutturali deve essereposto al 10%.

Finestra per l’introduzione dei parametri per il calcolo degli effetti torsionali

In ultimo si possono definire i parametri relativi alle modalità di combinazionedelle risposte modali, secondo i metodi SRSS o CQC e la modalità dicombinazione delle componenti dell’azione sismica.



Finestra per l’introduzione dei parametri per le combinazioni delle sollecitazioni

Al termine della fase di introduzione dei dati si possono visualizzare le azionisismiche secondo le varie condizioni di carico e direzioni (x, y, z):

Presentazione delle forze sismiche per ogni forma modale

3.8 Gestione avanzata della memoria per il calcolo delle strutture

La dimensione massima del sistema di equazioni è di ben 32 GB e questoconsente di calcolare strutture anche di grandissime dimensioni.

Il nuovo solutore è due volte più veloce rispetto alla versione 8+. Peraumentare maggiormente la velocità, Axis VM r. 9 sfrutta la tecnologiaMultithreading per usare al meglio il processore.

41La presentazione dei risultati


4 La presentazione dei risultati

Dopo aver effettuato l’analisi della struttura Axis VM presenta i risultatiottenuti, con grande facilità di consultazione:

Visualizzazione di spostamenti/sollecitazioni/ tensioni in diagrammi lineari o

superficiali (isolinee e isosuperfici colorate)

Ricerca automatica dei valori minimi e massimi Inviluppo e combinazione dei

risultati

Presentazione animata dei risultati

Ricerca automatica della combinazione del carico critico

Presentazione delle linee di influenza

4.1 Presentazione grafica

Una volta ottenuti i valori desiderati in fase di analisi, fondamentale è lapresentazione dei risultati. Axis VM consente di visionare i dati in modosemplice ed intuitivo in modo grafico e numerico. Attraverso finestreparametriche si ottiene la visione d’insieme, con possibilità di evidenziarequalsiasi particolare desiderato.

Nella figura sopra sono riportate le sollecitazioni per gruppi di elementi



Nel caso di elementi di superficie i risultati sono presentati attraverso mappe di colore.

Lo stesso modello può essere visualizzato in più finestre con diverse condizioni dicarico.



È possibile visualizzare la struttura deformata in modalità realistica.

4.2 Interpretazione dei risultati

Per gli elementi di superficie è sempre complesso interpretare i risultati, maAxis VM dispone di strumenti per ottenere una rapida sintesi dei valoriottenuti.

Ad esempio, nella figura seguente il modello è costituito da una mensolaincastrata a sinistra con un carico verticale. La figura riporta l’andamento delleforze di trazione e compressione nel piano.



4.3 Sezioni e piani di sezione per elementi di superficie

Il comando Sezioni può essere organizzato in cartelle per attivare piùfacilmente l’insieme di più sezioni.

Definizione di Gruppi di segm enti di sezioni.

É possibile definire uno o più segmenti di sezioni che saranno rappresentaticontemporaneamente.

Questi segmenti sono numerati automaticamente e sono posizionati incartelle con lo stesso nome del segmento

Per avere una sintesi dei risultati è possibile effettuare una sezione verticale erichiedere il calcolo delle risultanti per le zone tese e quelle compresse, comeriportato nella figura seguente:



4.4 Presentazione realistica

Ogni materiale può avere una simbologia diversa che rappresenta la finituradei materili ed è utilizzata per la presentazione realistica del modello.

Vista delle finiture.

4.5 Inserimento di immagini

È possibile sovrapporre il modello di calcolo ad una fotografia, presentando inanteprima il risultato finale.



È possibile visualizzare i risultati in ogni punto della struttura attraversofinestre che presentano i risultati in modo grafico e numerico.

Attraverso un cursore mobile, è possibile conoscere i valori delle sollecitazioni(N, M, T) e deformazioni (ex, ey, ez, rotazioni) in qualsiasi punto.



4.6 Presentazione numerica

I dati numerici sono presentati in tabella con possibilità di esportazione direttaverso Excel, Word, PDF.

Tutti i dati di input ed i risultati sono raccolti in comode tabelle, che tramite lapresentazione ad albero, consente facilmente la consultazione e la stampa.

4.7 Quotatura degli elementi

Per documentare il progetto è possibile quotare automaticamente tutti gli elementiinserendo lunghezze, quote altimetriche, commenti.



Le quote sono dinamiche, cioè variando gli elementi si adeguano automaticamente.

5 Le verifiche degli elementi in c.a.

Completata l’analisi delle sollecitazioni Axis VM consente il calcolo dellearmature necessarie per gli elementi in c.a. del modello (travi, pilastri,elementi di superficie). Il programma calcola in automatico l’inviluppo dellesollecitazioni secondo i parametri della normativa (Stati Limite)comprendendo anche le azioni sismiche.

5.1 Il progetto delle travi

Per il calcolo dell’armatura necessaria per le travi isolate o continue èsufficiente selezionare gli elementi interessati, definire i parametri dei materiali,ed appare la seguente presentazione:

49Le verifiche degli elementi in c.a.


In alto è presentata la geometria, segue l’inviluppo delle sollecitazioni, quindi laquantità di area di acciaio necessaria, le verifiche al taglio con le staffe necessarie.

5.2 La verifica dei pilastri

Anche per i pilastri è previsto il modulo di verifica. Dopo aver selezionato glielementi da calcolare direttamente dal modello generale, si dispone l’armaturae si ottiene automaticamente il solido di interazione tra N, My ed Mz.

La rappresentazione dei diagrammi di interazione si può ottenere in diverse forme:



Per la verifica di sicurezza, nei piani dei diagrammi sono riportati i valori dellesollecitazioni di calcolo. È quindi immediato verificare se questi punti sonointerni o esterni al solido di interazione. Il programma in automatico aggiungel’eventuale eccentricità per il montaggio della struttura.

5.3 Le armature per gli elementi di superficie (muri e piastre)

Per gli elementi di superficie è previsto il calcolo dell’armatura secondo duedirezioni ortogonali tra loro, sia per la faccia superiore che per la facciainferiore.

Anche in questo caso occorre definire i materiali, ed il programma presenta lamappa che esprime la quantità di armatura necessaria.

Segue quindi la verifica di apertura delle fessure.

51Le verifiche degli elementi in c.a.


Nella tabella a fianco si riporta la corrispondenza tra area di acciaio ed il colorecorrispondente.

5.4 La verifica a punzonamento

Nel caso di solette di spessore ridotto o per pilastri che nascono da plinti opiastre di fondazione, si rende necessaria la verifica al punzonamento.

Dopo aver selezionato gli elementi da verificare occorre definire i parametridel calcolo, secondo la finestra seguente:

Si ottiene quindi la distribuzione necessaria di armatura in quantità e distanzadal pilastro. Il programma esamina anche situazioni complesse, con lapresenza di fori ravvicinati alla colonna.



6 Le verifiche degli elementi in acciaio

Il modulo per il progetto dell’acciaio può essere applicato alle seguenti sezioni:Sezioni a I laminate - Sezioni s I saldate - Sezioni scatolari - Sezioni a formadi tubo - Sezioni rettangolari (solide) - Sezioni circolari (solide).

Vengono eseguite le verifiche relative a:

Forza Assiale-Momento-Taglio [N-M-V] (EC3 5.4.8-9)

Compressione-Momento-Instabilità (flessionale) [N-Inst.] EC3 5.5.4)

Forza Assiale-Momento-Instabilità Laterale Torsionale [N-M-LTInst.] (EC3

5.5.4)

Taglio /y [Vy] (EC3 5.4.6, 5.6.3)

Taglio /z [Vz] (EC3 5.4.6)

Web Taglio-Momento-Forza Assiale [Vw-M-N] (EC3 5.6.7.2)

6.1 Verifica giunti di collegamento

É possibile calcolare e disegnare i giunti di collegamento bullonati per lestrutture correnti secondo Ec3.

53Le verifiche degli elementi in acciaio


Axis VM mette a disposizione una serie di modelli parametrici, che consentonodi ottenere le tipologie più comuni. Segue quindi la verifica, che indica laposizione dei bulloni, eventuali flange di rinforzo, la relazione di calcolo, ed ildiagramma Momento-Rotazione, in grado di fornire esattamente il tipo divincolo realizzato tra trave e colonna.



7 La Relazione di Calcolo

Ottenere rapidamente la relazione di calcolo non è mai stato così semplice:un solo comando consente l’impaginazione automatica con la presentazionedell’anteprima di stampa a partire dai dati presenti nella tabella e dalleimmagini che si possono catturare direttamente a video.

Dalla tabella dei risultati si scelgono i dati che si desiderano inserire nellaRelazione, in modo semplice ed efficace, con un semplice Click.

Scelte le parti che si desiderano stampare, appare il quadro complessivo deidati con la possibilità di inserire immagini e grafici che sono sono statecatturate in precedenza.

I disegni catturati ed inseriti all'interno della relazione si possono scalare eruotare in modo manuale.

Rotazione e scala sono anche possibili anche quando si desidera stamparesingolarmente i disegni.

55La Relazione di Calcolo


Aggiornamento automatico della Relazione

Se il modello viene modificato, i dati contenuti sono automaticamenteaggiornati, con notevole risparmio di tempo.

L'anteprima visualizza il risultato finale ed è possibile esportare i dati anche informato RTF, PDF, ecc.



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