Analisi termica delle strutture in calcestruzzo

Quali metodi vengono utilizzati per valutare le prestazioni strutturali al fuoco di travi e colonne? È possibile scegliere tra diverse procedure di progetto secondo EN 1992-1-2:

• Dati tabulari - disponibili nell'applicazione IDEA StatiCa RCS dalla versione 10.1
• Metodi di calcolo semplificati - metodo dell'isoterma a 500°C, metodo delle zone
• Metodi di calcolo avanzati

In questo caso abbiamo saltato gli altri metodi semplificati e ci siamo determinati a sviluppare il metodo di calcolo più avanzato che si possa utilizzare. E questo è l'analisi termica (TA). Anche se nelle applicazioni IDEA StatiCa si trova l'analisi più avanzata, i flussi di lavoro sono mantenuti il più semplici possibile. Quindi, la progettazione e la verifica delle strutture in calcestruzzo per la resistenza al fuoco è di nuovo molto semplice.

Prestazioni al fuoco di travi e colonne in calcestruzzo armato in pochi passaggi

Geometria

Gli elementi analizzati possono essere travi, colonne o telai con sezioni trasversali di qualsiasi forma.

Dati di input e carichi per l'incendio

Per eseguire un'analisi termica è necessario impostare prima i dati di esposizione al fuoco. Classe di resistenza al fuoco, umidità del calcestruzzo, temperatura dell'elemento e quali parti e bordi dell'elemento analizzato sono esposti al fuoco.

Analisi termica

L'analisi termica si basa sull'esecuzione di un trasferimento di calore non stazionario attraverso una sezione trasversale (la temperatura varia nel tempo). Riguardo alle proprietà dei materiali del calcestruzzo e dell'armatura e all'intervallo di temperatura, questo metodo è non lineare. La condizione iniziale è la temperatura dell'ambiente nel tempo secondo l'Eurocode 1991-1-2. 

Analogamente all'analisi geometricamente e materialmente non lineare (GMNA), implementata in IDEA StatiCa Member, l'elemento analizzato è suddiviso in sezioni che vengono discretizzate in elementi finiti all'interno dei quali viene calcolato il trasferimento di calore.

Il risultato dell'analisi termica è un campo di temperatura all'interno della sezione trasversale al tempo indicato dalla classe di resistenza al fuoco (R 60, ad esempio). Tale distribuzione della temperatura all'interno della sezione trasversale viene utilizzata per determinare le proprietà dei materiali del calcestruzzo e dell'armatura e la deformazione termica. Il degrado del materiale rispetta le tabelle indicate nell'Eurocode EN 1992-1-2 oppure può essere definito dall'utente e salvato nei modelli.

È possibile visualizzare la distribuzione della temperatura in viste generali o di dettaglio. 

Analisi geometricamente e materialmente non lineare

Dopo aver eseguito l'analisi termica (TA), l'analisi geometricamente e materialmente non lineare (GMNA) viene avviata automaticamente utilizzando i risultati dell'analisi termica come stato iniziale dell'elemento analizzato. I risultati della GMNA sono tensioni e deformazioni che vengono confrontate con i valori limite (degradati). 

Valori di tensione nel calcestruzzo a compressione (il calcestruzzo a trazione è escluso).

Valori di tensione nell'armatura

Disponibile nelle edizioni Expert e Enhanced di IDEA StatiCa Concrete and Prestressing.