Author Topic: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature  (Read 31522 times)

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zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #15 on: 06 September , 2011, 23:19:31 PM »
Bene l'argomento procede, seppur con pochi, ma pesantissimi e sostansiosi contributi (ovviamente non i miei).

Intanto ho cominciato qualche prova, per adesso operando un pò di conti con la calcolatrice, determinando i rapporti tra curvatura a rottura e curvatura a snervamento.
Ebbene per una sezione quadrata, simmetricamente armata riscontro quanto riportato in chat da Renato, ovvero in presso flessione deviata la duttilità si riduce, e di parecchio, rispetto alla presso flessione retta.
Ho fatto un paio di prove con un valore di N abbastanza piccolo (5% di N massimo per il solo calcestruzzo), una volta con debole armatura, ed una volta con almeno l'1% di armatura come vuole la norma per un pilastro, riscontrando un abbattimento della duttilità di curvatura di almeno 3-2.5 volte tra presso flessione retta, e presso flessione deviata a 45° (certo dovrei provare con un angolo di circa 16.5° per essere più o meno nella condizione  Ex+0.3*Ey di norma, e quindi una riduzione immagino lievemente inferiore, ma insomma, il fenomeno 'diminutivo' c'è).
Farò anche una prova con N più sostanzioso, e vedremo.

Invece riguardo al discorso cls in trazione di Alberto. Ho letto di questa cosa nel manuale del DORO, e mi sono anche accorto che come massima deformazione riporti esplicitamente di considerare fctm/Ec.
(Se una critica posso fare al manuale del DORO, almeno in questa parte che ho letto con maggiore attenzione, è quella di una mancanza di fonti bibliografiche. Anche se capisco che lo spirito della 'pubblicazione' esula da questi aspetti).

Dici qui esplicitamente che trattasi di scelta ben precisa. Vorrei capire meglio. Per il cls compresso utilizziamo una fcd, ovvero resistenza di calcolo, dunque perchè non fare lo stesso per la resistenza a trazione. Perchè la media e non la caratteristica trasformata in calcolo?

In generale mi sta piacendo l'idea di abbandonare i soliti diagrammi 'lineari' finora utilizzati alle TA e, almeno da me, utilizzati ancora agli SLE.
In fondo il legame costitutivo del materiale è quello, sia che si arrivi alla deformazione a rottura, sia che non ci si arrivi.
Pertanto qualsiasi momento sia ciò che sto cercando (rottura, snervamento, fessurazione, esercizio), mi pare appropriata l'idea di utilizzare sempre e comunque dei legami costitutivi sempre identici a se stessi.
Pertanto le domande (a parte l'utilizzo di fctm o fctd) sono le seguenti:

1) Il tratto di dominio costitutivo del cls in trazione che forma ha? Lineare, oppure esistono formulazioni particolari in proposito?
2) Pensi sia possibile utilizzare anche nelle verifiche SLE i domini parabola-rettangolo (limitati al 0.45 o 0.60 di fcd), ed elastico dell'acciaio (limitato a 0.8*fyd)?

Io su quest'ultima domanda vedo un problema di viscosità e ritiro non risolto, che nelle vecchie TA veniva brillantemente e semplicissimamente risolto da n=15. Come si procederebbe (ammesso che la risposta fosse si) per tenere conto di questi aspetti?

Offline ferrarialberto

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #16 on: 07 September , 2011, 08:12:37 AM »
Molta carne al fuoco, forse troppa, vado con ordine.

Sul legame costitutivo del calcestruzzo teso (vado a memoria) ci sono 2 formulazioni in letteratura (CEB model code 90): lineare e bilineare. Lasciamo stare un momento il bilineare, facciamo le cose facili. Lineare, fctm o fctd ho chiarito, resta da definire il modulo elastico o la deformazione ultima a trazione. In genere si definisce il modulo elastico. C'è chi dice Ect=Ecc (traz.=compr.) e chi dice Ect=0.5Ecc (modulo elastico a traz. pari al 50% di quello a compressione).

La questione non è se considerare la resistenza media a trazione del calcestruzzo o quella caratteristica (frattile 5%, mi pare che sia 0.7 fctm), è se usare un valore di progetto o uno reale (medio o caratteristico che sia). Se ragiono su elementi debolmenti (strutture massicce) meglio il valore reale per il calcolo di un diagramma M-fi.

Vengo all'ultima domanda, anche se non so darti una risposta precisa (me la sono posta anche io da un bel po' di tempo ma non ho mai trovato appoggio in letteratura). Ipotizzare di usare i soliti legami costitutivi anche per le verifiche SLE. Il problema non è l'acciaio. Il problema è il calcestruzzo (ne avevo accennato ieri). Qualcuno si è mai chiesto di prendere il legame costitutivo del cls compresso (par-rett), derivarlo e calcolare il valore della derivata per espilon=0? Ovvero, assegnato il legame del cls compresso, quale è il modulo elastico tangente all'origine? E al 40% di fcd magari? Provate a calcolarlo.

Ciao.
« Last Edit: 07 September , 2011, 08:14:47 AM by ferrarialberto »
ing. FERRARI Alberto - www.ferrarialberto.it

Offline Legs

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #17 on: 07 September , 2011, 22:39:05 PM »
Io su quest'ultima domanda vedo un problema di viscosità e ritiro non risolto, che nelle vecchie TA veniva brillantemente e semplicissimamente risolto da n=15. Come si procederebbe (ammesso che la risposta fosse si) per tenere conto di questi aspetti?
Questa è una cosa che interessa anche me. Un metodo a forza bruta potrebbe essere quello, una volta tracciato il diagramma momento-curvatura, di amplificare le curvature del fattore 1+fi (con fi coeff. di viscosità).
Poi sarebbe interessante tracciare i domini ridotti di rottura (questo magari è più facile per la pressoflessione retta usando la colonna modello) utilizzando questi diagrammi amplificati.
Si hanno notevoli riduzioni della capacità portante.
L'unica avvertenza, secondo me, è che normalmente si dovrebbero utilizzare le sollecitazioni della combinazioni quasi permanente ed i legami costitutivi in esercizio (tipo la classica legge di Sargin). I risultati di questa analisi metteranno in evidenza che le colonne più esili con grandi azioni assiali potrebbero collassare a lungo termine. Praticamente trovarsi in queste condizioni è praticamente impossibile però non è da escludere.
Comunque la norma affronta il problema in modo diverso: in pratica effettua l'analisi strutturale usando delle rigidezze che già tengono conto della viscosità come indicato in 4.1.2.1.7.3 delle NTC08.

P.S.
Ho il sospetto che tu intendessi ben altro. Amen, lascio comunque il mio post al pubblico ludibrio.
« Last Edit: 07 September , 2011, 22:41:27 PM by Legs »

zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #18 on: 07 September , 2011, 23:28:45 PM »
Qualsiasi cosa io intendessi ha poca importanza, perchè il tuo richiamo al §4.1.2.1.7.3 mi ha spinto ad andare a vedere.

Altro argomento, la stabilità, con la trattazione da Eurocodice/DM08, che devo approfondire.
(ho avuto un attimo di smarrimento leggendo "integrazione numerica delle curvature". Ordunque queste curvature sono presenti ogni piè sospinto).

zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #19 on: 14 September , 2011, 22:36:47 PM »
Ho proseguito con le elaborazioni numeriche, devo dire con buona soddisfazione.

Posto questi due diagrammi 3D, che forse lasciano il tempo che trovano, ma rendono chiari i concetti più di tante parole e continuano a confermare quanto detto da Renato circa l'abbattimento della duttilità di curvatura a presso flessione deviata, rispetto alla presso flessione retta.
Il primo diagramma:



Trattasi di una serie di curve momenti-curvature ottenuti per differenti inclinazioni dell'asse neutro che sono state riportate in un diagramma 3D in cui sull'asse in blu di figura sono riportate curvature (ovviamente con un fattore di amplificazione), e negli assi verdi e rosso scuro (lo so forse nell'immagine si vedono male) sono riportati i momenti Mx ed My rispettivamente (inizialmente di primo snervamento, poi a curvatura via via crescente, fino ai valori di rottura).
E' una sezione quadrata e debolmente armata. Il valore di N=45000 daN è circa 0.13 Nmax solo calcestruzzo.

I quattro "pizzi" che si vedono sono relativi a presso flessioni rette, in cui la sezione raggiunge una curvatura notevole (o comunque più alta), curvatura che invece si riduce molto quando l'asse neutro comincia a ruotare rispetto alle direzioni principali della sezione, fino ai valori minimi in questo caso riscontrati per inclinazioni di 45° dell'asse neutro.

Nella seconda figura invece viene sempre visualizzato lo stesso diagramma, ma ruotato come punto di vista:



Ho evidenziato con le due frecce due punti significativi del diagramma stesso.
Come si vede, in fase di snervamento la curvatura della sezione non subisce variazioni significative della curvatura al variare dell'inclinazione dell'asse neutro.
Poichè però la curvatura a rottura è notevolmente diversa (non ci sarebbero i picchi sul bordo del 'calice' che ho disegnato), ecco che la duttilità di curvatura (lo ricordo ancora una volta, rapporto tra curvatura a rottura e curvatura a snervamento) cambia parecchio tra le due configurazioni di inclinazione dell'asse neutro.

Il tutto è stato ricavato con i soliti legami costitutivi dei materiali (parabola-rettangolo per il cls, elasto-plastico indefinito per l'acciaio).
Mi manca di trovare il diagramma per dato valore del rapporto Mx/My di sollecitazioni di calcolo della sezione (ma penso di risolvere con una semplice interpolazione, senza andare a elaborazioni più sofisticate).

Ovviamente in letteratura esistono legami più "raffinati". Ed a questo punto vorrei cimentarmi anche con questi.
A dire il vero ne ho trovati anche troppi, ma spesso semplicemente accennati nei diversi documenti trovati in rete, e semplicemente disegnati, senza l'espressione analitica.
Chiedo un aiuto a 'scremare'. (Ad esempio la relazione di Mander).

Offline ferrarialberto

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #20 on: 15 September , 2011, 05:58:44 AM »
Interessante. Bravo Zax.

Ciao.
ing. FERRARI Alberto - www.ferrarialberto.it

zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #21 on: 14 October , 2011, 10:02:11 AM »
Trovo nell'EC2 alle pagine 26 e 27 una formulazione magari molto semplificata del dominio costitutivo del calcestruzzo confinato.
Precisamente:





Come si vede si rimane sempre nell'ambito del solito diagramma parabola-rettangolo con conseguente semplificazione computazionale (pensateci, è sempre il solito diagramma che si utilizza nelle verifiche a rottura, ma basta modificare i parametri 'sensibili' di deformazione di inizio e fine tratto lineare).

Inoltre mi pare anche un riferimento 'pesante', quello degli EC, cui appoggiarsi, piuttosto che la formula x proposta dall'autore y (seppur magari più fine e che meglio coglie tanti aspetti che questa formulazione non fa).

Purtroppo trovo un inghippo. Nelle formule ci si riferisce ad un valore di tensione sigma2. Spulciando l'intero EC2, ritrovo tale simbolo nuovamente nel trattare il calcestruzzo confinato, ma al capitolo 11 e per i calcestruzzi con aggregati leggeri. Ed anche lì non viene spiegato quanto vale e come ricavarlo.

Io immagino ci sia un riferimento nell'EC8. Ma per adesso non ho avuto il tempo materiale di spulciarlo.
Qualcuno sa darmi una dritta? 

Offline afazio

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #22 on: 14 October , 2011, 10:37:06 AM »
Trovo nell'EC2 alle pagine 26 e 27 una formulazione magari molto semplificata del dominio costitutivo del calcestruzzo confinato.
Precisamente:





Come si vede si rimane sempre nell'ambito del solito diagramma parabola-rettangolo con conseguente semplificazione computazionale (pensateci, è sempre il solito diagramma che si utilizza nelle verifiche a rottura, ma basta modificare i parametri 'sensibili' di deformazione di inizio e fine tratto lineare).

Inoltre mi pare anche un riferimento 'pesante', quello degli EC, cui appoggiarsi, piuttosto che la formula x proposta dall'autore y (seppur magari più fine e che meglio coglie tanti aspetti che questa formulazione non fa).

Purtroppo trovo un inghippo. Nelle formule ci si riferisce ad un valore di tensione sigma2. Spulciando l'intero EC2, ritrovo tale simbolo nuovamente nel trattare il calcestruzzo confinato, ma al capitolo 11 e per i calcestruzzi con aggregati leggeri. Ed anche lì non viene spiegato quanto vale e come ricavarlo.

Io immagino ci sia un riferimento nell'EC8. Ma per adesso non ho avuto il tempo materiale di spulciarlo.
Qualcuno sa darmi una dritta? 

fammi cercare tra i miei file. Spero di poterti aiutare
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Offline afazio

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #23 on: 14 October , 2011, 10:45:54 AM »
ecco una mia funzione.

Public Function Confinamento(B As Double, H As Double, c As Double, _
                                n_St_chiuse As Integer, n_tiRanti As Integer, _
                                diam_Staffe As Double, passo_Staffe As Double, _
                                fCk As Double, fYk As Double, flag As Integer, _
                                Optional aLfa_cc As Double = 0.85, _
                                Optional Gamma_c As Double = 1.5, _
                                Optional gaMma_f As Double = 1.15, _
                                Optional epsC0 As Double = 2 / 1000, _
                                Optional epScU As Double = 3.5 / 1000) As Double
                               
'  Restituisce la tensione di confinamento sigma2 e i valori caratteristici
'  per determinare il legame costitutivo del cls confinato.
'  input:
'  dimensioni in mm
'  tensioni in MPa
'
Dim PI As Double
Dim Alfa_N As Double ' coefficiente dipendente dal numero di ferri long. legati
Dim Alfa_S As Double ' coefficiente dipendente dalla quantita di staffe
Dim ww As Double     ' rapporto meccanico tra volume staffe e volune di cls confinato
Dim sigma2 As Double ' tensione di confinamento dovuto a staffe e tiranti
Dim fCd As Double
Dim fyd As Double

Dim fckc As Double  ' tensione di picco del cls confinato
Dim fcUc As Double  ' tensione convenzionale di rottura del cls confinato
Dim eps_C0c As Double  ' deformazione cls confinato in corrispondenza del picco
Dim eps_Cuc As Double  ' deformazione ultima del cls confinato


fCd = aLfa_cc * fCk / Gamma_c
fyd = fYk / gaMma_f

PI = 4 * Atn(1)

Alfa_N = 1 - 8 / (3 * (4 * n_St_chiuse + 2 * n_tiRanti))
Alfa_S = (1 - passo_Staffe / (2 * (B - 2 * c))) * (1 - passo_Staffe / (2 * (H - 2 * c)))
ww = PI * diam_Staffe ^ 2 * 2 * (B + H - 4 * c) * fyd / (4 * passo_Staffe * fCd * (B - 2 * c) * (H - 2 * c))
sigma2 = 0.5 * fCk * Alfa_S * Alfa_N * ww

If sigma2 <= 0.05 * fCk Then
    fckc = fCk * (1 + 5 * sigma2 / fCk)
Else
    fckc = fCk * (1.125 + 2.5 * sigma2 / fCk)
End If
fcUc = 0.85 * fCk
eps_C0c = epsC0 * (fckc / fCk) ^ 2
eps_Cuc = epScU + 0.2 * sigma2 / fCk
Select Case flag
    Case 1
        Confinamento = Alfa_S
    Case 2
        Confinamento = Alfa_N
    Case 3
        Confinamento = ww
    Case 4
        Confinamento = sigma2
    Case 5
        Confinamento = fckc
    Case 6
        Confinamento = fcUc
    Case 7
        Confinamento = eps_C0c
    Case 8
        Confinamento = eps_Cuc
    Case Else
        Confinamento = 0

End Select

End Function
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zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #24 on: 14 October , 2011, 11:40:41 AM »
Grazie afazio.

Andiamo al nocciolo:

sigma2 = 0.5 * fCk * Alfa_S * Alfa_N * ww

prelevato dal tuo listato. Con alfa_S e alfa_N dipendente da passo staffe e legature, ecc.

Unica domanda: E' formula di Eurocodice 8?

Offline afazio

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #25 on: 14 October , 2011, 11:56:44 AM »
Grazie afazio.

Andiamo al nocciolo:

sigma2 = 0.5 * fCk * Alfa_S * Alfa_N * ww

prelevato dal tuo listato. Con alfa_S e alfa_N dipendente da passo staffe e legature, ecc.

Unica domanda: E' formula di Eurocodice 8?

Penso proprio di no. se non ricordo male, l'eurocodice utilizzava il simbolo sigma2 ma non definiva come determinarlo.
Il valore di sigma2 pertanto veniva lasciato alle diverse teorie. Quindi possiamo usare quella che ci sembra piu' idonea.

Più tardi provo a cercare il documento da cui ho tratto quella formula e se riesco lo condivido.
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Offline afazio

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #26 on: 14 October , 2011, 12:23:37 PM »
per adesso ho trovato questi:

http://www.box.net/shared/y4ogpvagqbx2b52srrkv
http://www.box.net/shared/9glvn4npk9vxpqhddqv0

scaricali e dammi conferma. Penso che almeno uno dei due devo toglierlo da li.
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zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #27 on: 14 October , 2011, 14:11:42 PM »
Il Castellani penso sia quello che dovrai togliere.
Nelle pagine che mi hai gentilmente postato trovo lo stesso 'errore concettuale' che avevo visto in un documento Scibilia-Campione dell'università di Palermo, ossia determinazione del momento di primo snervamento con diagramma lineare del calcestruzzo e non parabola-rettangolo.
Anzi l'immagine incriminata sembra proprio la stessa......

In ogni caso nel momento in cui viene proposto un diagramma costitutivo questo non è quello dell'EC, ma presenta il tratto lineare orizzontale come lineare discendente.
In ogni caso vengono riportate le formule di eurocodice di alfa_s ed alfa_n con tutti i discorsi del caso.

Il secondo documento tratta meglio questo aspetto del confinamento operato dalle staffe, ma pur seguendo pedissequamente quanto riportato  nell'EC, alla fine riporta le varie formule dove è sicuro che sigma2 c'è, ma è incapsulato dentro le formule stesse, pur non essendo esplicitato in maniera diretta in esse.

Devo guardarci dentro meglio.

Offline ferrarialberto

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #28 on: 14 October , 2011, 21:20:13 PM »
Io e Afazio ne avevamo discusso tempo fa:

http://www.ingegneri.info/forum/viewtopic.php?f=19&t=29319&hilit=cerco...&start=10

Il sigma2 è definito in EC8.

Ciao.
ing. FERRARI Alberto - www.ferrarialberto.it

zax2010

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Re: [Strutture] Diagramma Momenti-curvature
« Reply #29 on: 14 October , 2011, 23:13:06 PM »
Ricordavo qualcosa.....ma mi era sfuggito, ritrovarlo poi sarebbe stato quasi impossibile

 

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