Presentazione Software DOMINI per la verifica sezionale per elementi in calcestruzzo armato e precompresso.
1. DOMINI
Programma di verifica sezionale
per elementi in calcestruzzo armato e precompresso
Prof. Ing. Franco Bontempi e-mail: franco.bontempi@uniroma1.it
Ing. Luisa Giuliani e-mail: luisa.giuliani@uniroma1.it
SAIE 2008 – Salone internazionale dell’edilizia – 15-18 Ottobre 2008 1/07
UNIVERSITY OF ROME “ LA SAPIENZA”
2. STRUTTURA DELLA PRESENTAZIONE
L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroductionPartIPartIIConclusions2/25
L’analisi sezionale:
problematiche e obiettivi
Domini: modulo di elaborazione
cenni sull’algoritmo risolutivo e organizzazione logica
Domini: interfaccia grafica
descrizione delle finestre e funzionalità
Valutazioni conclusive
validazioni del codice di calcolo e confronti
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni
3. 258 barre 27 cavi
Problematiche:
parzializzazione
della sezione;
sollecitazioni
composte;
geometria di forma
arbitraria.
Obiettivo:
determinare i
domini di rottura
determinare il diagr.
momento - curvatura
considerare diversi
formati di verifica
176 barre 12 cavi
L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni3/25 Problematiche e obiettivi
4. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni4/25 Organizzazione logica del programma
Il programma DOMINI
esegue l’analisi non lineare
sezionale di elementi
strutturali in calcestruzzo
con armatura lenta,
pretesa e con barre
speciali di connessione.
Il programma è suddiviso
in due moduli distinti:
Modulo di elaborazione
esegue l’analisi sezionale
ed è sviluppato in Fortran
Interfaccia grafica
gestisce l’immissione dei
dati di input e la creazione
dei grafici dei risultati e dei
file di output
5. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni5/25 Modulo di elaborazione
s
EcEc
ec2
e
s
fcd
Ec
euec2
s
fcd
Ec
eu
e0
e / e0
s / s 0
s 0
Ec
eu
e0
e / e
s / s 0
s 0
Ec
eu
Lineare Parab.-Rett.
Formato di verifica T.A /SLE SLU REALISTICO
Verifica effettuata σ ≤ σamm ε ≤ εu ε ≤ εu
Legame costitutivo
utilizzato del CLS
Valori di resistenza
consigliati
Design Design
Valore medio (EC2)
o sperimentale
Parab. Saenz
Algoritmi S.L.E. S.L.U S.L.I.S
M-c E1 D1 S1
M-N E2 D2 S2
Mx-My E3 D3 S3
Formulazioni
3 FORMATI DI
VERIFICA:
diversi legami
costitutivi dei
materiali da
considerare
3 PROBLEMI PER 3 DIVERSE
FORMULAZIONI
9 algoritmi diversi
6. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni6/25 Modulo di elaborazione
Cenni sulla soluzione numerica
xθyθww yx0p IPOTESI DI BASE:
la sezione ruota
restando piana.
0
P(x,y)
xχyχε
dz
dw
ε yx0
p
p
)y,x(ε)y,x(E)y,x(σ LEGAME COSTITUTIVO
y
x
0
χ
χ
ε
xy1)y,x(ε CONGRUENZA
TEOR. LAVORI VIRTUALIqD(x,y)
qDEPq )y,x()y,x(dA)y,x(σ)y,x(δεδ A
T
7. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni7/25 Modulo di elaborazione
Cenni sulla soluzione numerica
xθyθww yx0p IPOTESI DI BASE:
la sezione ruota
restando piana.
0
P(x,y)
xχyχε
dz
dw
ε yx0
p
p
qkP s
dA
xxyx
xyyy
xy1
EdAxy1)y,x(E
x
y
1
A
2
2
As
k
E non è costante! integrale complesso necessità di discretizzare la sezione
LEGAME COSTITUTIVO
CONGRUENZA
TEOR. LAVORI VIRTUALI
8. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni8/25 Modulo di elaborazione
dA
xxyx
xyyy
xy1
EdAxy1)y,x(E
x
y
1
A
2
2
As
k
E non è costante! integrale complesso necessità di discretizzare la sezione
AREE
NODI
Sottosezione e
distribuzione dei p.ti di
integrazione (Gauss):
ad ogni punto
corrisponde un’area di
influenza
la funzione viene
valutata solo in questi
punti e si considera
costante nell’intervallo
Discretizzazione e p.ti di Gauss
9. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteIIConclusioni9/25 Modulo di elaborazione
A seconda del numero di punti di calcolo
richiesto, si individua l’angolo da
considerare ad ogni passo*
Per il dato angolo angolo, si individua una
retta dall’origine
Si parte da una soluzione di tentativo e si
verifica l’equilibrio.
Se c’è equilibrio il punto è dentro il
dominio altrimenti è fuori
Tramite metodo dicotomico, si individua
con poche iterazioni il punto di frontiera,
per il quale la differenza di distanza tra
due punti successivi calcolati è al di sotto
di un valore stabilito di tolleranza
Incremento l’angolo e ripeto il
procedimento
Ricerca dei p.ti di frontiera del dominio
*L’ampiezza dell’incremento di
angolo ad ogni passo è pari
all’angolo giro diviso il numero di
p.ti di calcolo del diagramma.
Questo parametro di analisi può
essere fissato dall’utente.
10. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni10/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di scegliere l’unità di misura di lavoro e di modificarla in corso
d’opera: tutti i dati immessi verranno automaticamente convertiti nella nuova
unità di misura
U.M. disponibili:
1. Kg – cm
2. kN – m
3. N – mm
4. Kg – m
5. N - m
11. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni11/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di effettuare le verifiche secondo tre diversi formati:
S.L.E.:
Cls: lineare
Acc: lineare
S.L.U.:
Cls: parabola-rett.
Acc: elasto-plastico
SLIS: (realistico)
Cls: parabola Saenz
Acc: elasto-plastico
12. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni12/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di modificare i parametri di analisi o lasciare quelli suggeriti in
automatico dal programma (valori di default)
N° p.ti di
integrazione:
Numero di punti di
Gauss in ogni
regione di
discretizzazione
della sezione: valore
di default 5
N° p.ti di calcolo:
Numero di punti del
diagramma richiesto:
valore di default 60
13. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni13/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di scegliere tre diversi tipi di analisi:
Diagramma M-c:
Andamento del
momento all’aumentare
della curvatura
Dominio M-N:
Andamento del
momento ultimo al
variare dello sforzo
assiale
Dominio Mx-My:
Andamento del
momento ultimo al
variare del momento
perpendicolare
14. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni14/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di inserire le caratteristiche della sollecitazione da considerare per la
determinazione dei diagrammi
Dominio Mx-My:
Viene considerato il
valore dello sforzo
assiale N per la
determinazione del
dominio
Diagr. M-X:
Viene considerato il
valore dello sforzo
assiale N per la
determinazione del
diagramma e del
momento ultimo
15. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni15/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra principale:
possibilità di verificare contemporaneamente la fase di transitorio (montaggio)
TRANSITORIO:
Durante la fase di
montaggio, solo alcuni ferri
risultano attivi e non è
presente il calcestruzzo,
perché non è stato ancora
effettuato il getto di
completamento.
E’ possibile visualizzare il
diagramma della sezione
durante il transitorio
sovrapposto a quello della
sezione in condizioni
usuali.
E’ possibile inoltre
visualizzare l’ ingombro dei
manicotti di connessione
nel disegno della sezione.
16. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni16/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra dei dati geometrici e meccanici del calcestruzzo:
Scelta rapida tra 4 tipi di sezioni differenti
Scelta rapida del tipo di calcestruzzo e calcolo automatico dei
valori di resistenza e progetto
coefficienti parziali dei materiali e di modello suggeriti in
automatico (default) in base al formato di verifica scelto
Possibilità di inserire o modificare manualmente i valori di progetto
1. RETTANGOLARE
2. PROFILO A T
3. PROFILO AD I
simm. o asimm.
4. CIRCOLARE
piena o cava
17. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni17/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra dei dati geometrici e meccanici dell’acciaio:
possibilità di considerare due acciai differenti (dolce e armonico)
stessa flessibilità della finestra precedente per il calcolo dei valori di progetto
pannello di aiuto per il calcolo dell’area di acciaio e la scelta del diametro dei ferri e
tabella per il rapido inserimento delle coordinate di barre e cavi
18. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni18/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra per il disegno della
sezione:
possibilità di verificare la corretta
immissione dei dati
funzionalità di ingrandimento e riduzione
del disegno della sezione (zoom)
possibilità di esportare il disegno della
sezione come file immagine
FILE
BITMAP
19. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni19/25ParteII Interfaccia grafica
Finestra dei risultati
riepilogo dei dati
immessi e accesso alla
visualizzazione delle
caratteristiche sezionali
funzionalità di zoom del
grafico secondo due
scale differenti (in x ed y)
e di zoom separato dei
punti del grafico e delle
sollecitazioni di verifica
possibilità di inserire un
valore di imperfezione
possibilità di verificare
insieme fino a 5 diverse
combinazioni delle
sollecitazioni
possibilità di esportare
come file immagine il
disegno del grafico e dei
punti di verifica
visualizzazione e
esportazione come file di
testo dei risultati, con
riepilogo dei dati di input
(materiali, geometria e
parametri di analisi) e
delle caratteristiche
sezionali
20. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIConclusioni20/25ParteII
Dati della
sezione:
FILECLS.DAT
Dati delle
armature:
FILEACC.DAT
File di input
dell’interfaccia:
SEZINFO.TXT
File di input delFile di input del
programma centrale:programma centrale:
SEZFIN.DATSEZFIN.DAT
File di output delFile di output del
programma centrale:programma centrale:
DOSE.DATDOSE.DAT
Finestra cls:
pressione pulsante:
“CarIca dati sezione”
Finestra principale:
pressione pulsante
“Risultati”
Finestra acciaio:
pressione pulsante:
“CarIca dati armature”
Apertura di un file
salvato (Apri file)
Elaborazione
da parte del
programma
centrale
Finestra principale:
pressione di uno dei
tre pulsanti di analisi
Lancio
dell’eseguibile dal
prompt di DOS su
un file di testo
creato senza
l’ausilio del
modulo di
interfaccia grafica
Elaborazione
da parte del
modulo di
interfaccia
MODULO
CENTRALE DEL
PROGRAMMA
MODULOMODULO
CENTRALE DELCENTRALE DEL
PROGRAMMAPROGRAMMA
MODULO DI
INTERFACCIA
GRAFICA
MODULO DIMODULO DI
INTERFACCIAINTERFACCIA
GRAFICAGRAFICA
Grafico del dominioGrafico del dominio
o diagramma eo diagramma e
verifica sezionaleverifica sezionale
Dati della
sezione:
FILECLS.DAT
Dati delle
armature:
FILEACC.DAT
File di input
dell’interfaccia:
SEZINFO.TXT
File di input delFile di input del
programma centrale:programma centrale:
SEZFIN.DATSEZFIN.DAT
File di output delFile di output del
programma centrale:programma centrale:
DOSE.DATDOSE.DAT
Finestra cls:
pressione pulsante:
“CarIca dati sezione”
Finestra principale:
pressione pulsante
“Risultati”
Finestra acciaio:
pressione pulsante:
“CarIca dati armature”
Apertura di un file
salvato (Apri file)
Elaborazione
da parte del
programma
centrale
Finestra principale:
pressione di uno dei
tre pulsanti di analisi
Lancio
dell’eseguibile dal
prompt di DOS su
un file di testo
creato senza
l’ausilio del
modulo di
interfaccia grafica
Elaborazione
da parte del
modulo di
interfaccia
MODULO
CENTRALE DEL
PROGRAMMA
MODULOMODULO
CENTRALE DELCENTRALE DEL
PROGRAMMAPROGRAMMA
MODULO DI
INTERFACCIA
GRAFICA
MODULO DIMODULO DI
INTERFACCIAINTERFACCIA
GRAFICAGRAFICA
Grafico del dominioGrafico del dominio
o diagramma eo diagramma e
verifica sezionaleverifica sezionale
Organizzazione logica dell’interfaccia:
Interfaccia grafica
21. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteII21/25Conclusioni Valutazioni conclusive e confronti
REAL
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 12
As: 12
-4.00E+05
-3.50E+05
-3.00E+05
-2.50E+05
-2.00E+05
-1.50E+05
-1.00E+05
-5.00E+04
0.00E+00
5.00E+04
1.00E+05
-6.00E+06 -4.00E+06 -2.00E+06 0.00E+00 2.00E+06 4.00E+06 6.00E+06Mx
N
SLE SLU REAL
-8.00E+05
-6.00E+05
-4.00E+05
-2.00E+05
0.00E+00
2.00E+05
4.00E+05
6.00E+05
8.00E+05
-1.50E+06 -1.00E+06 -5.00E+05 0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06
Mx
My
SLE SLU REAL
-1.50E+06
-1.00E+06
-5.00E+05
0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06
-1.50E-04 -1.00E-04 -5.00E-05 0.00E+00 5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04
Mx
CHI
SLE SLU REAL
Affidabilità di DOMINI
-8.00E+05
-6.00E+05
-4.00E+05
-2.00E+05
0.00E+00
2.00E+05
0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06
Mx
SLU REAL
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 12
As: 12
22. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteII22/25Conclusioni Valutazioni conclusive e confronti
Affidabilità di DOMINI
Confronto accuratezza SLE-SLU-REAL sez Rettan
-6.00E+05
-4.00E+05
-2.00E+05
0.00E+00
2.00E+05
4.00E+05
6.00E+05
-2.00E+06 -1.50E+06 -1.00E+06 -5.00E+05 0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06
Mx
My
SLE SLU REAL
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 2 16
As: 3 18
Confronto accuratezza SLE-SLU-REAL sez Rettan
-5.00E+05
-4.00E+05
-3.00E+05
-2.00E+05
-1.00E+05
0.00E+00
1.00E+05
-5.00E+06 -4.00E+06 -3.00E+06 -2.00E+06 -1.00E+06 0.00E+00 1.00E+06 2.00E+06 3.00E+06 4.00E+06 5.00E+06Mx
N
SLE SLU REAL
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 2 16
As: 3 18
Confronto analisi sez rettangolare barre simm
-6.00E+05
-4.00E+05
-2.00E+05
0.00E+00
2.00E+05
4.00E+05
6.00E+05
-1.50E+06 -1.00E+06 -5.00E+05 0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06Mx
My
SLE SLU REAL
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 2 18
As: 2 18
Confronto analisi sez rettangolare barre simm
-5.00E+05
-4.00E+05
-3.00E+05
-2.00E+05
-1.00E+05
0.00E+00
1.00E+05
-5.00E+06 -4.00E+06 -3.00E+06 -2.00E+06 -1.00E+06 0.00E+00 1.00E+06 2.00E+06 3.00E+06 4.00E+06 5.00E+06Mx
N
SLE SLU REAL a mano
CARATTERISTICHE:
ACCIAIO: FeB38K
fyd 3324 Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg/cm˛
A's: 2 18
As: 2 18
24. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteII24/25Conclusioni Valutazioni conclusive e confronti
Potenzialità di DOMINI
-1.50E+06
-1.00E+06
-5.00E+05
0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06
-1.50E-04 -1.00E-04 -5.00E-05 0.00E+00 5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04
Mx
CHI
SLE SLU REAL
-100
0
100
200
300
400
500
-0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02
CHI
M
3Φ18 6Φ18 6Φ28 6Φ36
EFFETTI DELL’AUMENTO
DI ARMATURA SUL
GRADO DI DUTTILITA’
DELLA SEZIONE
maggiore armatura
minore duttilità
MODELLAZIONE
REALISTICA DEL
COMPORTAMENTO
DELLA SEZIONE
(tesion-stiffening)
25. L. Giuliani, F. Bontempi – Programma di verifica sezionale elementi in c.a. e c.a.p. “DOMINI”
IntroduzioneParteIParteII25/25Conclusioni Valutazioni conclusive e confronti
Potenzialità di DOMINI
-3.00E+05
-2.50E+05
-2.00E+05
-1.50E+05
-1.00E+05
-5.00E+04
0.00E+00
5.00E+04
-5.00E+06 -4.00E+06 -3.00E+06 -2.00E+06 -1.00E+06 0.00E+00 1.00E+06 2.00E+06 3.00E+06 4.00E+06 5.00E+06
Mx
N
C.A.P. C.A.
CARATTERISTICHE:
A. LENTA: FeB38K
fyd 3324 Kg//cm˛
TREFOLO fP(1)K 1570 MPa
3/8
Tiro 1Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg//cm˛
A's: 12
As: 12
-8.00E+05
-6.00E+05
-4.00E+05
-2.00E+05
0.00E+00
2.00E+05
4.00E+05
6.00E+05
8.00E+05
-2.00E+06 -1.50E+06 -1.00E+06 -5.00E+05 0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06Mx
My
C.A.P. C.A.
CARATTERISTICHE:
A. LENTA: FeB38K
fyd 3324 Kg//cm˛
TREFOLO fP(1)K 1570 MPa
3/8
Tiro 1Kg/cm˛
CLS: 25/30
fcd 1349 Kg//cm˛
A's: 12
As: 12
-1.50E+06
-1.00E+06
-5.00E+05
0.00E+00
5.00E+05
1.00E+06
1.50E+06
-1.50E-04 -1.00E-04 -5.00E-05 0.00E+00 5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04
CHI
M
C.A. C.A.P.
valutazione immediata degli
effetti della precompressione
possibilità di ottimizzare il grado
di precompressione in funzione
degli obiettivi di progetto,
tendendo in considerazione gli
effetti sul grado di duttilità della
sezione