Nel precedente articolo abbiamo mostrato come procedere per impostare l’analisi termica di una sezione in c.a.
In questo secondo articolo si mostrerà come verificare una sezione in c.a. precedentemente analizzata in un’analisi termica, riprendendo le impostazioni di analisi descritte in precedenza.

Per svolgere l’analisi termica di una sezione con il programma NextFEM Designer è sufficiente assegnare le funzioni di riduzione di densità, conducibilità e calore specifico nella finestra delle proprietà del materiale da Assegna / Materiali / Modifica materiale. Nella finestra che appare, selezionare le funzioni appropriate (vedasi articolo precedente).

Per applicare il carico termico, impostare un caso di carico appropriato da Assegna / Impostazioni analisi, impostando come tipo di analisi “Termica” e selezionando la curva d’incendio preimpostata (vedasi articolo precedente).
Il tempo dell’analisi è in secondi – risulta pertanto conveniente settare l’incremento minimo di analisi (pari alla lunghezza del singolo step di calcolo) a 60s (1 minuto) e un numero di step pari alla durata in minuti dell’analisi. In tal modo: numero di step x lunghezza incremento = numero finale di secondi dell’analisi.

La curva di incendio specifica le temperature contro il tempo t. Per assegnare tali temperature ai lati esposti della nostra sezione in c.a., basterà assegnare una temperatura unitaria ai bordi degli elementi esposti. Il comando da utilizzare è Assegna / Carichi / Carico su lati. Anche i carichi nodali sono supportati.

Fatto questo, possiamo lanciare l’analisi. All’apertura dei risultati, posizionarsi su “Temperature aree”, utilizzando il menu a tendina in barra di stato “Risultati”.

A questo punto, è possibile condurre l’analisi resistente della sezione, volta ad esempio alla certificazione REI, importando la sezione analizzata con il comando Strumenti / Sezione da modello.

Prima di mostrare la verifica al fuoco, vediamo quale sia il comportamento dei materiali calcestruzzo e acciaio come prescritto dall’Eurocodice 2 parte 1-2 “Progettazione delle strutture di calcestruzzo - Parte 1-2: Regole generali - Progettazione strutturale contro l’incendio”.

La norma europea indica dei coefficienti di riduzione per le caratteristiche meccaniche dei 2 materiali. Per il calcestruzzo:

- Riduzione della resistenza a compressione VS. temperatura (normalizzata):

- Riduzione della resistenza a trazione VS. temperatura (normalizzata):

- Deformazione al limite elastico per il calcestruzzo:

- Deformazione ultima per il calcestruzzo:

Per l’acciaio delle barre di armatura:

- Riduzione resistenza acciaio VS. temperatura (normalizzata):

- Riduzione del modulo elastico delle barre di armatura (normalizzata):

- Riduzione normalizzata della resistenza di snervamento per ricavare il valore di proporzionalità prima del tratto parabolico (normalizzata):

L’ultima legge di riduzione si rende necessaria perché il legame tensione-deformazione delle barre di armatura, usualmente bilineare, assume un tratto parabolico sempre più pronunciato all’aumentare della temperatura. Si noti che tale legge non prevede incrudimento.

Legame tensione-deformazione dell’acciaio delle barre d’armatura al fuoco (Fig. 3.3 EN 1992-1-2:2004)

Una volta eseguito, la sezione sarà visibile nell’elenco contenuto in Modifica / Sezioni. Premiamo ora il pulsante “Calcolo”.

Verrà mostrata la maschera di calcolo per l’immissione di armature e l’ottenimento dei valori resistenti.

Dalla maschera di figura seguente, è necessario seguire i seguenti step:

- Per trovare il dominio resistente e la resistenza ultima con un dato set di sollecitazioni, selezionare l’opzione “Plastico” e immettere eventuali forze per la verifica (in questo esempio usiamo N=0, Mz=3 kNm e My = 20 kNm);

- Nel riquadro in basso a sinistra “Temperatura”, selezionare il caso di carico termico fatto girare in precedenza, e il tempo in secondi. Useremo t=5400s, cioè vogliamo la resistenza della sezione a 90 minuti.

- Nello stesso riquadro, cliccare su “Curve di riduzione”. Apparirà una finestra come in figura seguente che permette la selezione delle leggi di riduzione dei parametri meccanici dei materiali. Selezioniamo le leggi desiderate per ogni voce richiesta, come in figura seguente.

Infine, premiamo Verifica. Il programma, considerando la mappa termica ottenuta dall’analisi, fornisce il dominio resistente nel piano Mz/My in corrispondenza dello sforzo assiale impostato (N=0). Nel riquadro Risultati possiamo ottenere la profondità dell’asse neutro (“Distanza a.n. da maxC”), la curvatura, e i momenti resistenti della sezione.

Calcolo della sezione a freddo

Calcolo della sezione a t=90 minuti

Con questo potente strumento, tutti i tipi di sezioni possono essere analizzati e verificati.