POR 2000: Software Analisi Verifica e Calcolo Strutturale Muratura

Progetto, Analisi e Verifica di Edifici in Muratura Nuovi e Esistenti

 
 
 

Analisi pushover e verifiche di meccanismi locali di strutture in muratura ordinaria e armata con rinforzi strutturali

POR 2000 è un potente software strutturale per il calcolo, l'analisi e la verifica di edifici in muratura ordinaria e armata soggette ad azione sismica (strutture esistenti e nuovi progetti). Il software consente l'analisi pushover, le verifiche sismiche per gli stati limite di danno, salvaguardia vita e collasso, nonchè tutte le verifiche locali delle murature in accordo con le nuove NTC 2008. Modulo Analisi Pushover Integrato.

 

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faq

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Por 2000 modella la struttura come un insieme tridimensionale di pareti fra loro interconnesse a formare una struttura scatolare. La singola parete, ai vari piani dell'edificio, è a sua volta suddivisa in maschi o setti murari che corrispondono alle porzioni di muratura con caratteristiche meccaniche diverse, o comprese tra due aperture successive o tra apertura e linea montante corrispondente all'incrocio tra pareti diverse o, più in generale, tra linee montanti assegnate in input. A ciascun setto sono assegnati materiale, spessore, eventuale disassamento, tipologia di rinforzo e carico in testa.

Il singolo maschio è modellato in sia in piano che fuori piano come elemento di trave alla Timoshenko (deformabile a flessione ed a taglio). E' inoltre prevista la possibile plasticizzazione delle due sezioni di piede e di testa, caratterizzate da resistenza limitata a presso-flessione ed a taglio, con la formazione di deformazioni plastiche che al superare dei limiti di duttilità comportano danneggiamento della muratura e conseguente degrado di resistenza. Maschi adiacenti, distinti in quanto presentano spessori o materiali diversi, sono collegati tra di loro in modo da tener conto della continuità nel lato a contatto e restituire un corretto comportamento di insieme (vedi Faq [1b]).

Nel descrivere la cinematica degli elementi, Por 2000 fa in effetti due assunzioni fortemente semplificative:

  • che il comportamento del singolo maschio sia di tipo shear-type, ovvero le rotazioni al piede e in testa sono impedite;
  • che lo spostamento in pianta delle sezioni estreme dei maschi di uno stesso piano sia descrivibile come roto-traslazione rigida.

Entrambe le assunzioni sono pesanti e potrebbero apparire troppo restrittive. Sono tuttavia giustificate dai risultati di una ricerca svolta tra il 1998 ed il 2015 (vedi in particolare [1-7]) nell'ambito di successivi programmi di ricerca PRIN [8-11] che vedevano coinvolti ricercatori di diversi atenei italiani:

  • Il comportamento scatolare rappresenta il presidio di resistenza più importante delle costruzioni in muratura. Il venir meno di questo presidio, per insufficienza di collegamento nei giunti o per apertura di lesioni verticali, porta in caso di scosse sismiche ad un rapido crollo della intera costruzione.
  • In ragione di ciò, assicurare un corretto comportamento scatolare, eventualmente mediante interventi locali di consolidamento (riparazione di eventuali lesioni, inserimento di catene o altro) rappresenta una condizione iniziale imprescindibile, preliminare all'analisi sismica.
  • La muratura è nel suo insieme un materiale fortemente ortotropo ed il suo comportamento sia in campo lineare che nonlineare è strettamente connesso alla tessitura dei suoi componenti.
  • La deformabilità elastica tangenziale è sensibilmente maggiore di quella assiale, fino ad un rapporto 20 ad 1, circa 10 volte più grande dei rapporti usuali in materiali omogenei.
  • La deformazione plastica si sviluppa prevalentemente come scorrimento tra i piani di posa, quindi ancora con forti deformazioni tangenziali.
  • Il forte ruolo svolto dalla deformabilità tangenziale, unito alla disposizione scatolare delle pareti fa si che la deformazione complessiva dell'edificio sia assimilabile alla soluzione alla Saint Venant per sezioni chiuse in parete sottile. Come ben noto la cinematica della soluzione è caratterizzata da una roto-traslazione rigida nel piano della sezione.

Per questi motivi si può ritenere che le assunzioni semplificative utilizzate da Por 2000 rappresentino un buon compromesso fra comodità d'uso ed accuratezza dei risultati. Si deve comunque tener presente che il programma non effettua alcun controllo sul corretto ammorsamento dei giunti di connessione tra le pareti o sulla presenza o possibile creazione di fessure verticali ed assume quindi che il comportamento scatolare sia sempre soddisfatto a-priori. Assicurare questi requisiti, eventualmente attraverso interventi mirati di rinforzo, resta di responsabilità del progettista e corrisponde, in definitiva, al rispetto delle buone regole dell'arte.

Riferimenti:

  1. Formica G., Casciaro R., "Analisi nonlineare di pannelli murari soggetti a fenomeni di tipo fessurativo", Report n.16, Laboratorio di Meccanica Computazionale – Università della Calabria, dicembre 2000.
  2. Formica G., Sansalone V., Casciaro R., "A mixed solution strategy for the nonlinear analysis of brick masonry walls", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Dec 2002
  3. Bilotta A., Casciaro R., “A high-performance element for the analysis of 2D elastoplastic continua”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Jan 2007
  4. Brasile S., Casciaro R,, Formica G., "Multilevel approach for brick masonry walls – Part I: A numerical strategy for the nonlinear analysis", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Nov 2007
  5. Brasile S., Casciaro R,, Formica G., "Multilevel approach for brick masonry walls – Part II: On the use of equivalent continua", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Nov 2007
  6. Brasile S., Casciaro R., "Multilevel approach for brick masonry walls – Part III: A strategy for free vibration analysis", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Nov 2009
  7. Brasile S., Casciaro R,, Formica G., "Finite Element formulation for nonlinear analysis of masonry walls", Computers & Structures, Feb 2010
  8. PRIN 1998 - Sviluppo di una strategia integrata per la modellazione, l'analisi e la verifica di costruzioni in muratura
  9. PRIN 2003 - Definizione di metodi integrati per la verifica strutturale di edifici in muratura
  10. PRIN 2007 - Modellazione ed analisi, su base prestazionale, di strutture non lineari
  11. PRIN 2010 - Modelli ed algoritmi per l'analisi non lineare delle strutture e la validazione di regole di progettazione a base prestazionale.
 
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Por 2000 di Newsoft è un programma CAE (Computer Aided Engineering) finalizzato alla progettazione ed alla verifica di edifici multipiano in muratura ordinaria o armata, con fondazioni piane o sfalsate, aperture ad architrave rettilineo o curvo, anche non allineate nelle pareti, solai inclinati o sfalsati, e pannelli murari di differenti caratteristiche meccaniche.

La costruzione viene descritta come insieme di pareti interconnesse tra loro a formare una struttura scatolare. La singola parete è disposta genericamente in pianta (assegnandone i fili di estremità). Può essere composta da tratti di spessore e/o materiale diverso e può presentare aperture (porte e finestre) . E' inoltre possibile la definizione di rinforzi murari di vario tipo, come affiancamenti murari, intonaci armati, placcaggi in composito, cuciture attive in lamine di acciaio pretese, iniezioni di malta, cordoli con assegnata capacità di ammorsamento e tiranti di piano fra muri contrapposti.

Il programma è indirizzato ai tecnici che operano nella progettazione o nel consolidamento di strutture in muratura ed è stato realizzato con l'intenzione di fornire un ausilio concreto ed efficace in tutte le fasi della progettazione, dal disegno iniziale al dimensionamento degli eventuali interventi di consolidamento.

 
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Por 2000 permette di valutare la sicurezza sismica di edifici in muratura esistenti in modo semplice, veloce e preciso, grazie alla modellazione accurata, alla particolare efficienza degli algoritmi e alla facile interpretazione dei risultati delle analisi (dettagli). É anche possibile intervenire con modifiche di miglioramento e/o con interventi di consolidamento e rinforzo. A supporto è fornito il "Quadro sintetico del miglioramento sismico" con è possibile controllare la efficacia dell'intervento e confrontare la capacità della struttura con la domanda di normativa (dettagli).

Por 2000 esegue, anche per le costruzioni esistenti tutte le verifiche di tipo locale previste dalla norma per le nuove costruzioni, estendendo queste stesse procedure anche agli edifici esistenti, nello spirito di quanto riportato dalla norma al p. 8.2 che citiamo testualmente: "Per quanto non diversamente specificato nel presente capitolo, le disposizioni di carattere generale contenute negli altri capitoli della presente norma costituiscono il riferimento anche per le costruzioni esistenti."

In particolare sono eseguite le verifiche a pressoflessione e a ribaltamento fuori piano tenendo conto dell'effetto di ritegno trasversale esplicata dai cordoli o dai tiranti di piano, se presenti e nei limiti di efficacia dovuti alle loro caratteristiche, per entrambe le combinazioni Slu (in assenza di sisma) ed Slv (in presenza di sisma).

 
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Il programma consente di eseguire l'analisi pushover di edifici in muratura e tutte le verifiche sismiche per gli stati limite di operatività, danno, salvaguardia della vita e collasso. Consente inoltre di svolgere le verifiche tradizionali sulle murature (l'Italia ha una lunga ed importante tradizione in questo campo) e tutte quelle previste in normativa. Sono eseguite in particolare le seguenti verifiche locali:

  • Verifica della snellezza
  • Verifica dell'eccentricità trasversale e longitudinale
  • Verifica a taglio per azioni statiche
  • Verifica a pressoflessione trasversale e longitudinale
  • Verifica a ribaltamento per azioni statiche e sismiche
  • Verifica dei tiranti a trazione e a punzonamento
  • Verifica delle tensioni in fondazione

Sia l'analisi pushover che le verifiche locali sono sono eseguite rapidamente e possono essere ripetute più volte variando le caratteristiche dei materiali e le tipologie di rinforzo in modo da affinare in modo da simulare scenari sfavorevoli connessi alle incertezze sulla conoscenza dei materiali e da ottimizzare il progetto degli interventi di consolidamento. I risultati delle verifiche, riportati in dettaglio nella relazione di calcolo a stampa, sono visualizzati a video in tabelle sintetiche ed in anteprima di stampa e possono essere evidenziati in forma grafica con mappe di impegno ad intensità di colore. Ciò consente di ricavare un quadro di insieme del comportamento della struttura e di individuare velocemente gli elementi più impegnati.

Il programma è interamente implementato in C++ ed usa solutori integrati, altamente ottimizzati, sviluppati interamente dalla Newsoft. Ciò determina una estrema velocità di calcolo, sia in ambito lineare che non-lineare. Le analisi sono condotte in attinenza alle disposizioni di normativa (Eurocodici, D.M. 14/01/2008).

 
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Por 2000 consente di definire diverse tipologie di rinforzi:
i) affiancamento murario,
ii) intonaco armato,
iii) iniezioni di malta,
iv) placcaggio in composito,
v) cuciture attive.

Il rinforzo può essere applicato al singolo setto murario e ne migliora le caratteristiche meccaniche. Por 2000, utilizzando la descrizione del rinforzo e correlazioni disponibili in letteratura, valuta autonomamente il miglioramento ottenuto sia in termini di resistenza che di rigidezza, e di duttilità e lo propone come default all'Utente. Di seguito sono accennate le modalità seguite nella valutazione per ciascuna tipologia di rinforzo.

Affiancamento murario

In caso di affiancamento murario le caratteristiche meccaniche della muratura sono ricavate in base ad una media pesata sugli spessori fra le caratteristiche della muratura d’anima originaria, eventualmente migliorata per l’effetto di iniezioni, e la muratura che costituisce i paramenti esterni, nell'ipotesi che l'insieme sia efficacemente solidarizzato trasversalmente e bene ammorsato negli incroci.

Intonaco armato / Iniezioni di malta

Nei caso di intonaco armato o di iniezioni di malta il programma incrementa i valori di resistenza e i moduli elastici della muratura secondo le indicazioni riportate nella tabella C8A.2.2 delle Istruzioni per Ntc08, in base alle caratteristiche della muratura e della malta originaria. L’influenza della resistenza a trazione della rete di armatura viene valutata direttamente nel calcolo del momento resistente ultimo, nell’ipotesi di aderenza efficace tra paramento e muratura.

Placcaggio in composito

Nel caso di rinforzo con materiali compositi fibro-rinforzati, si assume che la resistenza a compressione non presenti miglioramenti, che la resistenza tangenziale presenti un incremento valutato con la formula proposta al punto 5.19 delle Istruzioni CNR-DT 200/2004, e che i moduli elastici E e G abbiano incrementi percentuali eguali a quelli della resistenza tangenziale. L’influenza della resistenza a trazione delle fibre viene valutata direttamente nel calcolo del momento resistente ultimo, nell’ipotesi di aderenza efficace tra rinforzo e muratura.

Cuciture attive

Il rinforzo con cuciture attive (CAM) è messo in conto valutando gli effetti legati al contenimento laterale, alla presenza di armatura e alla precompressione. Gli effetti del contenimento laterale sono valutati per analogia al miglioramento della connessione trasversale, sfruttando quindi le indicazioni della tabella citata C8A.2.2. delle Istruzioni per NTC08. Gli effetti dovuti alla presenza di armatura sono valutati secondo correlazioni disponibili in letteratura, calcolando il contributo al taglio resistente prodotto dal rinforzo CAM come minimo fra i contributi ottenibili nell'ipotesi di rottura a taglio-fessurazione e quella a taglio-scorrimento. Gli effetti dovuti alla precompressione, in genere di modesta entità per effetto delle basse tensioni di tiro dei nastri, intervengono nel calcolo della resistenza tangenziale e nelle verifiche a pressoflessione.

Come sempre, i valori di default stimati dal programma e forniti come proposta possono essere in ogni caso modificati liberamente dal progettista.

 
 
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documenti

martedì 21 febbraio 2017

Istruzioni di compilazione scheda sismica per Por

Le presenti istruzioni riguardano la compilazione della Scheda di sintesi della verifica sismica di edifici strategici ai fini della Protezione Civile o rilevanti in caso di collasso a seguito di evento sismico (Ordinanza n. 3274/2003 – Articolo 2, commi 3 e 4, D.M.14/1/2008), per costruzioni in muratura sottoposte ad analisi col programma Por 2000.

sabato 11 febbraio 2017

Aggiornamento Por 2000 versione 9

Scarica il documento con la descrizione completa delle novità introdotte nella versione 9

martedì 19 luglio 2016

Istruzioni Por per Allegato B - OpenGenio Lazio 2016

Le presenti istruzioni trovano applicazione per la compilazione dell'Allegato B, nella forma del modello 2016, per analisi strutturali condotte col programma Newsoft Por, versione 9.

martedì 7 giugno 2016

L'analisi pushover

L’Aquila–Pescara ottobre 2010 - 4

Impiego dell'analisi statica nonlineare e suo uso nella progettazione antisismica

martedì 7 giugno 2016

Introduzione al metodo degli elementi finiti

L’Aquila–Pescara ottobre 2010 - 3

Il documento fornisce una introduzione al metodo FEM in contesti di analisi lineare e nonlineare

lunedì 6 giugno 2016

Introduzione Analisi Nonlineare

Seminario L’Aquila–Pescara ottobre 2010 - 1

Il documento fornisce una introduzione all'analisi nonlineare ed alla plasticità

 
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