SAP2000

Modellazione

Caratteristiche di modellazione

Proprietà delle sezioni

• Sezioni di elementi in c.a. standard e layout di armatura predefiniti e personalizzabili
• Sezioni in acciaio a I e H, a C singoli e accoppiati, a T, angolari singoli e doppi, sezioni tubolari, travetti e sezioni composte
• Sezioni non prismatiche
• Layout parametrico per la definizione di sezioni laminate a caldo, sezioni in alluminio e profili sagomati a freddo
• Numerosi profilatari standard internazionali quali: AISC, Canadese, Europeo, Britannico, Cinese, Australiano, Neo Zelandese, Indiano

Section Designer

• Permette all’utente di creare sezioni di forma generica e di qualunque materiale
• Calcolo automatico di tutte le proprietà della sezione
• Generazione di superfici di interazione biassiale per sezioni in c.a.
• Diagrammi momento curvature

Database interattivo

• Tutti i dati di input presenti in SAP2000 possono essere visualizzati ed editati attraverso fogli di calcolo
• Possibilità di editazione all’interno di SAP2000
• Collegamento bi-direzionale con MS Excel per l’editazione dell’input
• Possibilità di definire porzioni di modello, o l’intera struttura, attraverso fogli di calcolo‏

Elementi Frame

• L’elemento Frame in SAP2000 può avere sia una geometria lineare che curva
• In corrispondenza delle intersezioni fra gli elementi Frame verranno creati in automatico dei nodi intermedi per garantire la continuità strutturale

Elementi Tendon (per cavi di precompressione e tiranti)

• Gli elementi Tendon possono essere facilmente inseriti come elementi indipendenti di geometria rettilinea, parabolica, circolare o generica
• SAP2000 connette automaticamente gli elementi Tendon con gli elementi Frame, Shell o Solid che li contengono
• Possibilità di utilizzare elementi Tendon esterni alla struttura
• Tutti i carichi agenti sugli elementi Tendon, incluse tutte le perdite di carico, possono essere facilmente inseriti
• Per analisi semplificate, i Tendon possono essere modellati semplicemente come carichi agenti sulla struttura
• In alternativa gli elementi Tendon possono essere modellati come elementi interagenti col resto della struttura. Utilizzando un tale approccio, in una analisi per fasi di costruzione (stage construction) è possibile considerare l’esatta sequenza con cui gli elementi vengono aggiunti, precaricati, ed iniziano ad essere affetti da fenomeni lenti

Elementi Cable (per funi o cavi)

• Geometria della fune definibile in funzione:
  • dell’ottenimento della minima tensione all’estremo I o all’estremo J
  • di un valore specifico di tensione all’estremo I e/o all’estremo J
  • del valore della componente orizzontale della tensione
  • del massimo abbassamento del cavo
  • del punto più basso della deformata del cavo
  • della lunghezza indeformata del cavo
  • della lunghezza indeformata relativa del cavo
  • della geometria deformata del cavo
• Definibile come:
  • elemento unico
  • combinazione di segmenti multipli
• Comportamento a catenaria
• L’ elemento Cable in Grandi Spostamenti può cogliere gli effetti di tension stiffening e gli effetti dovuti a grandi rotazioni. La geometria del cavo si adatta automaticamente ai carichi applicati e si instabilizza se soggetta a carichi di compressione
• Le possibili applicazioni includono: ponti sospesi e strallati, torri strallate, pipeline risers, e molto altro
• Se usati in una analisi per fasi permettono di ottenere realistici valori di tensioni e rigidezze sulla struttura

Elementi Shell (bidimensionali)

• Gli elementi Shell (con comportamento a piastra, membrana o completo) possono essere utilizzati per modellare pareti, pavimenti, serbatoi, vasche, gusci e qualunque altro elemento bidimensionale di spessore limitato o elemento solido bidimensionale (stato di sforzo piano, stato di deformazione piano e solidi assialsimmetrici)
• L’ elemento Shell a strati consente di modellare il comportamento di materiali compositi, considerando il comportamento non lineare di ciascuno strato in base al legame sforzo-deformazione del materiale corrispondente
• I modi incompatibili sono stati inseriti nella formulazione dell’elemento per migliorare il comportamento flessionale nel piano
• L’ opzione Thick ( “spesso” ), attivabile per elementi shell e piastra, permette di considerare l’influenza delle deformazioni a taglio negli elementi. Viceversa l’opzione Thin ( “sottile” ) è basata su una formulazione che considera unicamente le deformazioni flessionali
• Carichi superficiali sugli elementi area distribuibili monodirezionalmente o bidirezionalmente
• L’ utente può stabilire su quali elementi ripartire il carico e su quali no. Ad esempio si potrebbe voler escludere dalla ripartizione i controventi complanari all’elemento area

Elementi Solid (tridimensionali)

• Elementi solidi ad otto modi con formulazione isoparametrica e modi incompatibili
• Gli elementi Solid permettono la creazione di solidi degeneri in cui i nodi vengono sovrapposti per la creazione di elementi tetraedrici
• Utili per modellare elementi tridimensionali in cui i carichi, le condizioni al contorno, le proprietà delle sezioni o le reazioni sono variabili lungo lo spessore
• Gli elementi area possono essere estrusi in elementi solidi

Strumenti di Meshatura

• Generazione automatica di mesh attraverso varie opzioni di divisione
• Le mesh sono basate sulla creazione di elementi quadrangolari
• Pieno controllo da parte dell’utente sulle modalità di creazione della mesh
• Per modificare e controllare la geometria della mesh può essere usato lo strumento di risagomatura
• Possibilità di divisione basata sulle linee di griglia, su elementi Frame, sugli elementi intersecanti e sui nodi selezionati
• Il modello basato sugli oggetti viene automaticamente convertito in fase di analisi in un modello basato sugli elementi. I Frame, le Shell e gli elementi Solid potranno dunque avere meshature più raffinate in fase di analisi, ma mantenere un output unitario in fase di revisione dei risultati
• Gli elementi Shell e Solid possono automaticamente aggiungere nodi sugli elementi frame adiacenti per garantire la continuità strutturale

Vincoli di bordo automatici

• Vincoli di continuità nei bordi automatici per mesh non coincidenti
• Connessione analitica di tutte le mesh non coerenti attraverso algoritmi di interpolazione nei nodi

Elementi link

• SAP2000 integra numerosi elementi link per modellare accuratamente il comportamento della struttura:
  • lineari
  • multi lineari elastici
  • multi lineari plastici
  • gaps
  • hooks
  • dampers
  • isolatori ad attrito
  • isolatori in gomma
  • isolatori T/C
  • molle con rigidezza dipendente dalla frequenza
  • smorzatori con caratteristiche dipendenti dalla frequenza

Cerniere plastiche

• L’ utente può creare ed assegnare cerniere plastiche per condurre analisi di pushover ed analisi dinamiche non lineari in SAP2000
• Le cerniere plastiche possono essere a controllo di forza (fragili) oppure a controllo di spostamento (duttili)
• Cerniere plastiche a fibre:
  • il comportamento non lineare negli elementi frame (travi, pilastri e controventi) può essere considerato attraverso cerniere plastiche a fibre. Tale approccio permette di rappresentare la sezione mediante una serie di fibre ciascuna con un determinato legame costitutivo. Sezioni miste o rinforzate possono essere in tal modo facilmente modellate
  • i fenomeni di snervamento, fessurazione e i cicli isteretici sono in tal modo adeguatamente rappresentati
  • utilizzando più cerniere plastiche distribuite sulla lunghezza dell’elemento è possibile rappresentare il comportamento non lineare completo dello stesso
• In alternativa è possibile definire delle cerniere plastiche definendo esplicitamente il rispettivo legame forza-spostamento e scegliendo il comportamento isteretico sulla base di modelli teorici largamente diffusi (Takeda, Pivot, ecc…)