Modellazione Strutturale

Truss 2000 adotta una modellazione strutturale particolarmente sofisticata che comprende un completo controllo di conformità dei dati ed insieme il riconoscimento automatico sulla presenza di possibili labilità. Quest'ultimo controllo, che costituisce una delle caratteristiche peculiari di Truss 2000, rappresenta un'opzione importante in quanto consente di evitare situazioni di estrema pericolosità dovute alla possibile attivazione di modi labili che, nel caso di strutture spaziali, restano difficilmente riconoscibili ad una indagine manuale.

L'Analisi Lineare

Il modello strutturale si basa su una schematizzazione ad elementi finiti ed utilizza elementi Asta assialmente deformabili e collegati a cerniera nei nodi. L'asta generica, individuata dai due nodi di estremità, non trasmette quindi momento alle adiacenti.

L'analisi lineare fornisce la soluzione elastica lineare per ciascuna delle condizioni di carico predefinite (pretensioni, carichi permanenti, accidentali, termici, vento, neve e sismici) e per ciascuna delle combinazioni di condizioni di carico definite dall'utente. Per ciascuna delle combinazioni dei carichi definite dall'utente si effettua, poi, la verifica sia nei confronti delle tensioni limite, sia nei confronti di fenomeni di instabilità locale delle aste. In quest'ultimo caso, si può tenere conto delle effettive modalità di collegamento attraverso un fattore riduttivo della lunghezza libera di inflessione.

L'analisi utilizza algoritmi estremamente ottimizzati e risulta sorprendentemente veloce. Ciò è particolarmente evidente nell'analisi dell'effetto sismico condotta con tecnica di sovrapposizione modale. L'analisi lineare determina gli spostamenti e le tensioni nelle aste dovute ai carichi o ai cedimenti vincolari assegnati. In cascata è quindi eseguita la verifica delle aste, sia nei confronti delle tensioni ammissibili, sia nei confronti di fenomeni di instabilità locale. La verifica locale all'instabilità Eulriana delle aste è condotta con il metodo Omega e fa riferimento ai coefficienti tabellati nelle normative tecniche vigenti, già memorizzati all'interno del programma per i materiali più diffusi (sono previsti 8 diversi materiali e 4 diverse classi di sezioni). In presenza di materiali non previsti, è in ogni caso possibile editare direttamente la tabella dei valori di omega specifici.

L'Analisi Nonlineare

E' possibile effettuare l'analisi nonlineare scegliendo tra le due alternative messe a disposizione: metodo incrementale al passo e metodo asintotico alla Köiter. Entrambi forniscono una valutazione della sicurezza della struttura rispetto a fenomeni di instabilità globale. In particolare, il primo metodo opera una simulazione numerica del progressivo caricamento della struttura e, pur richiedendo tempi di calcolo relativamente lunghi, fornisce in linea di principio la soluzione più accurata. L'alternativa, fornita dal metodo alla Köiter, ricava una soluzione approssimata di validità asintotica ma comunque sufficientemente accurata, specie per la valutazione del carico di collasso. L'algoritmo utilizzato risulta molto veloce e permette inoltre di valutare con facilità la riduzione di portanza conseguente alla presenza di eventuali imperfezioni sia geometriche che di carico. La soluzione è restituita in forma sintetica come diagramma carico spostamento in cui risulta evidente sia il carico massimo raggiungibile che il comportamento post-collasso della struttura. Ai fini delle verifiche locali, da effettuare in corrispondenza del fattore di carico indicato dall'utente, sono inoltre forniti, gli spostamenti e le sollecitazioni in tutti i nodi ed aste della struttura.

Per maggiori informazioni sui metodi utilizzati si rimanda ai lavori specifici:

R. Casciaro, G. Garcea, G. Attanasio, F. Giordano, "Perturbation approach to elastic post-buckling analysis", Computer & Structures, vol.66, n.5, pp. 585-595, (1998)

G. Garcea, A. Trunfio, R. Casciaro, "Mixed formulation and locking in path following nonlinear analysis", Comput. Meth. Appl. Mech.Engrg., vol 165, 1-4, pp. 247-272, (1998).

Fasi Operative

Si è posta una cura particolare nel progettare l'ambiente di lavoro del programma, utilizzando finestre di visualizzazione e menù a tendina per i comandi, in modo che risultasse facile l'apprendimento e semplice l'uso. D'altra parte si è cercato di semplificare al massimo le operazioni necessarie a definire la struttura nelle sue caratteristiche geometriche e meccaniche, e di ottimizzare i codici di analisi per renderla veloce e infine di fornire supporti grafici che agevolassero il controllo dei dati e la valutazione sintetica dei risultati principali dell'analisi strutturale.

Analizzando la tipica sessione di lavoro, possono individuarsi alcune fasi operative caratteristiche:

• Definizione della struttura con l'assegnazione dei dati riguardanti i materiali, le sezioni, i nodi e le aste.
• Controllo grafico dei dati introdotti attraverso i disegni proposti dal programma, con visioni sia globali che di dettaglio. Individuazione di eventuali errori di input e loro correzione.
• Esecuzione dell'analisi elastica.
• Valutazione dei risultati ottenuti ed eventuali riesecuzioni dell'analisi, dopo aver apportato modifiche di dimensionamento o di configurazione.
• Esecuzione dell'analisi critica e postcritica.
• Definizione delle imperfezioni ed analisi di sensibilità in modo da individuare un valore statisticamente significativo della portanza della struttura.
• Valutazione dei risultati ottenuti ed eventuali riesecuzioni dell'analisi, con opportune modifiche atte a migliorare il comportamento strutturale.
• Stampa della relazione e del tabulato, comprensivo dei dati di definizione e dei risultati dell'analisi.
• Stampa in scala dei disegni prodotti dal programma. I disegni possono essere ottenuti da stampanti grafiche direttamente collegate oppure, in via alternativa, è possibile esportarli su file in formati grafici standard, quali DXF o DXB, per successive elaborazioni in ambienti CAD e per il loro plottaggio.
• Importazione ed esportazione dei dati che definiscono la struttura in formato TXT in modo da poter accedere ai dati su fogli elettronici quali Lotus 1-2-3, Excell o Borland e trasferirli da e verso altri programmi