Carichi nodali

In SeismoStruct sono previste quattro categorie di carichi nodali, che verranno descritte nel seguito. Ciascuna di queste categorie può essere applicata a qualsiasi modello strutturale, sia in modo isolato che combinato, a seconda del tipo di analisi che si intende svolgere. Inoltre, è importante notare che il termine "carico", come impiegato in SeismoStruct, si riferisce ad ogni tipo di azione che può essere applicata ad una struttura, e può quindi consistere in forze, spostamenti e/o accelerazioni.

Carichi Permanenti (frecce blu scuro nel rendering del modello)
Questi comprendono tutti i carichi statici che vengono applicati in modo permanente alla struttura. Possono essere forze (ad esempio il peso proprio) o spostamenti imposti (ad esempio cedimenti in fondazione) applicati ai nodi. Quando si esegue un'analisi, i carichi permanenti sono considerati prima di qualsiasi altro tipo di carico, e possono essere impiegati in tutti i tipi di analisi, ad eccezione dell'Analisi agli Autovalori, in cui non sono presenti carichi. Si noti che i carichi gravitazionali dovrebbero essere applicati verso il basso, per cui sono sempre caratterizzati da un valore negativo.

Nota: Se dal menu Impostazioni > Gravità & Massa è stata selezionata l'opzione che i carichi sono derivati dalle masse (nella direzione della gravità, sulla base del valore di 'g', o in qualsiasi direzione traslazionale, in accordo con i coefficienti definiti dall'utente) e il modello presenta già delle masse (definite nei moduli Materiali, Sezioni o Classi di Elementi), il programma calcolerà e applicherà automaticamente i rispettivi carichi permanenti.

Carichi Incrementali (frecce azzurre nel rendering del modello)
Questi rappresentano carichi pseudo-statici (forze o spostamenti) che vengono modificati in maniera incrementale. La grandezza di un carico ad ogni passo è data dal prodotto del suo valore nominale, definito dall'utente, per il fattore di carico corrente, che viene aggiornato in modo automatico o definito dall'utente. I carichi incrementali sono impiegati esclusivamente nelle analisi di tipo pushover, generalmente utilizzate per stimare la capacità orizzontale delle strutture. Entrambi i profili di carico adattivo e non-adattivo possono essere utilizzati, anche se l'applicazione degli spostamenti per quanto riguarda la pushover adattiva si distingue chiaramente come l'opzione consigliata [es. Antoniou and Pinho, 2004b; Pietra et al., 2006; Pinho et al., 2007].

Carichi Statici time-history (frecce azzurre nel rendering del modello)
Si tratta di carichi statici (forze e/o spostamenti) che variano nel dominio dello pseudo-tempo in base alle curve di carico definite dall'utente. La grandezza di un carico ad ogni passo è calcolata come il prodotto tra il valore nominale, definito dall'utente, e il fattore di carico variabile, caratterizzato dalla curva di carico. Questo tipo di carico è impiegato nell'analisi statica time history e analisi non lineare delle tsunami, utilizzata comunemente nella modellazione di strutture testate con prove quasi-statiche e soggette a varie distribuzioni di forze o spostamenti (ad esempio un carico ciclico).

Carichi Dinamici time-history (frecce verdi nel rendering del modello)
Si tratta di carichi dinamici (accelerazioni o forze) che variano nel dominio del tempo in base a differenti curve di carico. Il prodotto del loro valore nominale costante per il fattore di carico variabile ottenuto dalla curva (es. accelerogramma), ad un dato istante di tempo, fornisce la grandezza del carico applicato alla struttura. Questi carichi possono essere impiegati nell'analisi dinamica time history, per riprodurre la risposta di una struttura soggetta ad un terremoto, oppure nell'analisi dinamica incrementale, per valutare la capacità strutturale orizzontale di una struttura.

Tutti i carichi sono definiti nel modulo Condizioni di Carico, dove è necessario specificare la loro categoria, il nodo di applicazione, il tipo, la direzione e il valore nominale. Come in tutti gli altri moduli, l'utente può aggiungere nuovi carichi ed eliminare/modificare quelli esistenti. Inoltre, è anche disponibile lo strumento Duplica, in modo da consentire più facilmente la generazione di nuove azioni nodali. Funziona allo stesso modo della generazione automatica dei nodi; l'utente definisce il nome del nodo e gli incrementi di valore del carico, e questi vengono poi impiegati per generare automaticamente nuove azioni nodali attraverso la "ripetizione" di un gruppo selezionato di carichi predefiniti. Questo strumento richiede che i nomi dei nodi rispettino il formato numero (es. 100) o parola+numero (es. n20).

Note

L'applicazione di carichi in spostamento a nodi vincolati internamente a spostarsi insieme (es. tramite un collegamento rigido o simili) può portare a problemi di convergenza (perché gli spostamenti applicati possono essere applicati in contrasto con il vincolo).
Con le formulazioni dell'elemento frame basate sulle forze è possibile modellare esplicitamente i carichi agenti lungo l'elemento, e quindi evitare la necessità di trasformare i carichi distribuiti in forze/momenti puntuali equivalenti da inserire ai nodi di estremità dell'elemento (e di impiegare l'assai lento strumento di recupero degli sforzi per recuperare accurate sollecitazioni negli elementi). Tuttavia, tale funzionalità non è ancora stata implementata in SeismoStruct.
Si noti che la resistenza e la rigidezza degli elementi di tamponamento (infill) sono introdotte dopo l'applicazione dei carichi iniziali, in modo che i pannelli di tamponamento non debbano resistere ai carichi gravitazionali (che sono normalmente assorbiti dalla struttura adiacente, eretta in una fase di costruzione precedente). Se gli utenti desiderano che i loro pannelli resistano ugualmente ai carichi gravitazionali, allora devono definire questi ultimi come carichi non-iniziali.
Nel valutare la capacità orizzontale di strutture non simmetriche, gli utenti devono fare attenzione a considerare l'applicazione dei carichi incrementali in entrambe le direzioni, cioè è necessario eseguire due analisi pushover al fine di individuare la capacità della struttura sia nella direzione "debole" che in quella "forte".
Gli utenti che desiderano applicare carichi (compresi accelerogrammi) con un angolo d'incidenza diverso da 90 gradi (es. 45°), possono farlo definendo tali carichi in termini di componenti multi-direzionali (x, y, z).
Le esplosioni possono produrre tre tipi distinti di carico: (i) air shock wave, che può essere considerato come un carico impulsivo, un'azione dinamica oppure un'onda quasi-statica a seconda delle sue caratteristiche, (ii) pressione dinamica applicata alla struttura a causa dell'espansione del gas e (iii) ground shock wave, che ha tre tipi di onde con velocità e frequenze diverse, cioè onde di compressione, onde di taglio e onde di superficie [Chege and Matalanga, 2000]. Pertanto, quando si modella questo tipo di azione, è necessario impiegare carichi permanenti, statici time-history e dinamici time-history.