Modello di Menegotto-Pinto per acciaio - stl_mp

Si tratta di un modello uniassiale per l'acciaio, inizialmente programmato da Yassin [1994] sulla base di una semplice ma efficiente relazione sforzo-deformazione proposta da Menegotto and Pinto [1973], e successivamente arricchita con le leggi di incrudimento isotropo proposte da Filippou et al. [1983]. L'attuale implementazione segue quella effettuata da Monti et al. [1996]. In aggiunta, questo modello ingloba anche una regola di "memoria" (proposta da Fragiadakis et al. [2008]) per una maggiore stabilità/precisione numerica quando viene applicato un carico sismico transiente. Il suo impiego dovrebbe essere limitato alla modellazione di strutture in cemento armato, in particolare quelle soggette a storie di carico complesse, in cui si possono verificare significative inversioni di carico. Come discusso da Prota et al. [2009], con una corretta calibrazione, questo modello, inizialmente sviluppato pensando alle barre d'armatura nervate, può essere anche impiegato per modellare barre lisce, spesso presenti nelle strutture esistenti.

Per descrivere appieno le caratteristiche meccaniche del materiale devono essere definiti dieci parametri:

Modulo di elasticità - Es
Questa è la rigidezza elastica iniziale. Il suo valore oscilla solitamente fra 200 e 210 GPa. Il valore di default è 200 GPa.

Resistenza a snervamento - fy
Questo è lo sforzo a snervamento. Il suo valore tipicamente varia da 230 MPa fino a 650 MPa. Il valore di default è 500 MPa.

Parametro di incrudimento -
Questo è il rapporto fra la rigidezza post-snervamento (Esp) e la rigidezza iniziale elastica (Es) del materiale. La prima è definita come Esp=(fult-fy)/(-fy/Es), dove fult e rappresentano la capacità ultima o massima di sforzo e deformazione del materiale. Il suo valore tipicamente varia da 0.005 a 0.015. Il valore di default è 0.005.

Parametro della forma iniziale della curva di transizione - R0
Questo è il valore iniziale (primo ciclo di carico) del parametro R, che controlla la forma della curva di transizione fra rigidezza iniziale e post-snervamento, necessario per rappresentare accuratamente gli effetti Baushinger e di pinching dei cicli isteretici. Il valore di default è 20.

Coefficienti di calibrazione della forma della curva di transizione - a1 & a2
Questi sono i due coefficienti usati per calibrare i cambiamenti che devono essere applicati al parametro R0 al fine di ottenere il parametro di forma Rn della curva di transizione aggiornata. Mentre a1 è di solito usato con un valore costante di 18.5, a2 può variare nell'intervallo tra 0.05 e 0.15. I valori di default sono 18.5 e 0.15 rispettivamente per il coefficiente a1 e a2.

Coefficienti di calibrazione dell'incrudimento isotropo - a3 & a4
Questi sono i due coefficienti usati per definire il livello a cui viene introdotto l'incrudimento isotropo nella risposta ciclica sforzo-deformazione del materiale. Nel caso di a3, si può solitamente trovare, nella pratica, una variazione tra 0.01 e 0.025, mentre per il coefficiente a4 si osservano comunemente oscillazioni tra 2 e 7. Si nota, comunque, che poichè il contributo dell'incrudimento isotropo è solitamente più piccolo rispetto alla controparte cinematica, le variazioni di questi parametri non influenzano significativamente la risposta ciclica caratteristica del materiale. Tuttavia, quando la risposta ciclica è grande, l'incrudimento isotropo può portare a capacità irrealisticamente elevate di resistenza dell'elemento (soprattutto se non è stata impostata una deformazione a rottura o per buckling). Per questo motivo l'incrudimento isotropo è disabilitato a priori, e quindi i valori di default sono 0 e 1 rispettivamente per i coefficienti a3 e a4.

Nota: È possibile assegnare un valore negativo al parametro a3 per introdurre artificialmente 'softening' nella risposta di un elemento strutturale che presenta questo legame costitutivo del materiale. In questi casi, tuttavia, l'utente deve controllare attentamente i risultati, dal momento che questo modello di materiale non è stato inizialmente concepito tenendo a mente tale caratteristica.

Deformazione a rottura o per instabilità a carico di punta (buckling) -
Questa è la deformazione a cui avviene la rottura o l'instabilità a carico di punta (buckling). Il valore di default è 0.1 (che può essere un valore ragionevole per le barre d'armatura in sezioni in c.a., ma piuttosto inadeguato per i profili in acciaio - gli utenti devono quindi impostarlo con cura (anche utilizzando un valore infinitamente grande quando non si intende modellare la rottura/buckling)).

Peso specifico -
Questo è il peso specifico del materiale. Il valore di default è 78 kN/m3.