Antisismica. Metodo degli Elementi Finiti nella modellazione strutturale (parte III)

Con questo terzo intervento del nostro dossier dedicato alla modellazione di edifici in muratura, pubblicato nella sezione Antisismica, l’ing. Cicchiello prosegue nella sua analisi dei diversi metodi. Dopo il metodo POR (leggi anche Antisismica. Metodo POR per la modellazione di edifici murari), si esamina il metodo degli Elementi Finiti nella modellazione strutturale (FEM, finite element method). Questo approccio prevede l’esame di un edificio in muratura modellandone le pareti in maniera discreta con elementi finiti di superficie.

Come sempre nei metodi FEM, l’analisi ha, o sembra avere, un grado tanto maggiore di significatività, quanto maggiore è il grado di dettaglio della mesh, ma è condizionata soprattutto dalla definizione del modello.
Il fatto che questo tipo di analisi risulti apprezzabilmente più onerosa in termini di elaborazione implica che essa sia svolgibile solo facendo ricorso a software di calcolo automatico.

A questo punto si apre il mare magnum delle modalità di rappresentazione e implementazione delle leggi costitutive che considerino la non linearità propria dei materiali. Nelle descrizioni ci si riferisce spesso al “materiale”, al singolare: nel caso della muratura questo approccio semantico è, a voler essere generosi, semplificativo.
Con varie modalità, si introduce un modello per stimare il degrado delle murature, con la conseguente riduzione delle resistenze negli elementi danneggiati.

L’individuazione dei corretti parametri per queste modellazioni, oggi si deve perseguire per meglio sfruttare le proprietà dei materiali, con indagini sperimentali, volte alla migliore caratterizzazione meccanica. In assenza di accurate sperimentazioni, il risultato di un’analisi statica non lineare è una curva pushover che non tiene in conto il tratto discendente derivante dal danneggiamento strutturale.

Con analisi di questo genere si ottengono mappe che evidenziano il livello tensionale localizzato della muratura: giova sempre ricordare che ad un valore di tensione puntualmente superiore al valore limite non corrisponde necessariamente la rottura del pannello murario. È infatti noto che la resistenza degli elementi murari dipenda dai livelli di sollecitazione, con una limitata corrispondenza diretta con il quadro pensionale: vanno tenute in debita considerazione le ridistribuzioni effetto del comportamento non lineare delle murature degradate oltre agli effetti puntuali delle tensioni.

Detto con un richiamo alla meccanica della frattura, condotta una modellazione FEM si deve procedere ad una profonda rielaborazione dei risultati della modellazione, tramite una “integrazione” delle tensioni puntuali, per trovare il valore del lavoro di deformazione che conduce al collasso il pannello murario.

Articolo di Pierpaolo Cicchiello, Ingegnere strutturista e collaboratore del Politecnico di Milano (Tratto dal numero 3/2011 della rivista Ingegneri)


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