Solitamente la fase di modellazione della struttura, totalmente gestita dal Pre-Processore, viene conclusa con la definizione del tipo di analisi da condurre.
Fig. 1 Tipi di analisi disponibili in WinStrand.
Come vedremo in dettaglio più avanti, i tipi di calcolo implementati in WinStrand sono divesi: un gruppo di natura Statica ed altri di natura Dinamica. Nello schema di Fig. 1 si riporta la suddivisione dei vari tipi di analisi in funzione della linearità.
Per la richiesta di un'analisi di un modello con ipotesi di impalcati infinitamente rigidi occorre eseguire i seguenti passi:
- Definire i Solai.
- Se è il caso, modificare la direzione della numerazione nodale.
- Riordinare la Numerazione Nodale.
- Definire il Tipo di Calcolo.
- Calcolare le Masse dei solai (no in analisi statica).
- Eseguire il Controllo Dati per intercettare eventuali errori di modellazione.
- Salvare il progetto così impostato.
- Se è il caso, ottimizzare la larghezza di banda.
- Eseguire il calcolo con il Codecal.
Per la richiesta di un'analisi di un modello senza ipotesi di impalcati infinitamente rigidi occorre eseguire i seguenti passi:
- Se è il caso, modificare la direzione della numerazione nodale.
- Riordinare la Numerazione Nodale.
- Definire il Tipo di Calcolo.
- Eseguire il Controllo Dati per intercettare eventuali errori di modellazione.
- Salvare il progetto così impostato.
- Se è il caso, ottimizzare la larghezza di banda.
- Eseguire il calcolo con il Codecal.
Quando si richiede un'analisi dinamica via Statica Equivalente in assenza di impalcati rigidi, il Codecal prospetta all'utente la possibilità di salvare in un file le forze sismiche nodali che si andranno a calcolare. Si procede con la valutazione delle masse nodali (calcolo tipo lumped mass) e si determinano le forze sismiche derivanti dall'accelerazione imposta in modo semplicemente proporzionale alle masse nodali, senza considerare il Coefficiente di distribuzione γi indicato al punto C.6.1.1 delle "Norme tecniche per le costruzioni in zone sismiche" (D.M. 16 genaio 1996). In tale modo la forza sismica nodale non viene ad essere modificata in funzione dell'altezza dalla fondazione del proprio punto di applicazione.
Nel caso si dovesse impiegare questo metodo di calcolo per un'analisi sismica, occorrerà impostare opportunamente la distribuzione delle masse o definire delle combinazioni di condizioni di carico specifiche per ottenere la distribuzione delle spinte sismiche secondo quanto previsto dalla normativa.
Durante il calcolo via Statica Equivalente in assenza di impalcati rigidi, il CodeCal mostra all'interno del suo report, per ogni direzione di ingresso del sisma, le risultanti delle forze nodali individuate.
Nello schema seguente si illustrano le situazioni di calcolo più ricorrenti prevedibili per un telaio da sottoporre ad analisi sismica.
Fig. 2 Tipologia di analisi utilizzabile in funzione del tipo di struttura.
Nel caso in cui nel telaio ci siano solo alcuni impalcati rigidi (quando cioè l'ipotesi non è estendibile ovunque nella struttura) l'analisi potrà essere del tipo Modale senza condensazione dei gradi di libertà. Nei piani in cui si intende simulare la presenza di impalcati infinitamente rigidi occorre prevedere un sistema di controventamento di piano da realizzarsi con bielle ausiliarie (fittizie). Tali elementi devono avere un'elevata rigidezza assiale K=EA/L per cui, mentre l'estensione L è già determinata dalla geometria del modello, la definizione del valore EA deve assumere un'entità tale da consentire solo degli spostamenti relativi trascurabili nel piano di controvento.
Anche l'utilizzo di elementi piani ausiliari è consentito ma in questo caso non si dispone della possibilità di incernierare internamente l'unione elemento piano-colonne. Il risultato è che all'equilibrio alla rotazione del nodo intorno agli assi X e Y partecipa anche l'elemento piano variando notevolmente le sollecitazioni flessionali nelle colonne rispetto al comportamento reale. Lo schema statico A) della figura seguente necessita dell'impiego di elementi ausiliari tipo asta (Travi, Pilastri) su cui poter definire valori adeguati del fixing factors. Nel caso specifico sono le travi a dover essere calibrate con il valore di fixing factor adeguato. Lo schema statico B), della stessa figura, può vedere l'impiego di elementi ausiliari di tipo piano (Triangolari, 4 Nodi) nella modellazione degli elementi di implacato, riservando la definizione dei fixing factors sulle sezioni di estremità delle colonne.
Fig. 3 Esempi di schemi statici.
Nel caso in cui nel telaio ci siano solo alcuni impalcati rigidi è stata introdotta una modalità di calcolo alternativa che consente di condurre ancora un'analisi dinamica con condensazione dei gradi di libertà. Il procedimento si attiva con l'opzione che considera le masse dei nodi liberi presenti nel modello, disponibile nella definizione del tipo di calcolo da eseguire. Con questa modalità si può considerare la direzione di ingresso del sisma orizzontale ma anche verticale e si ottiene anche la valutazione delle eccentricità aggiuntive delle masse nei solai (generalmente +/- 5% della dimensione del solaio nella direzione ortogonale a quella del sisma), ove definiti, come prevedono le normative più recenti (OPCM 3274 e s.m.i., DM 14-09-2005 e s.m.i.).