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HiStrA Bridges CSPFea

HiStrA Bridges: Analisi rapida e speditiva di ponti ad arco in muratura

HiStrA Bridges è il software dedicato alla modellazione strutturale ed analisi non lineare di ponti ad arco multi-campata in muratura. La strategia di modellazione consente di simulare la risposta inelastica del ponte mediante un approccio innovativo per macro-elementi discreti sviluppato presso l’Università degli Studi di Catania.
La procedura di input parametrico, semplice ed intuitiva, consente di generare in pochi click il modello di calcolo tridimensionale del ponte, considerando le diverse tipologie geometriche ricorrenti, l’eventuale presenza di pile inclinate rispetto all’asse longitudinale del ponte, l’interazione terreno-struttura delle terre ai fianchi delle spalle e delle pile. La generazione delle analisi e delle rispettive distribuzioni di carico mobile è totalmente automatizzata in accordo alle indicazioni normative vigenti (DM 17.01.2018 e manuale di progettazione RFI): la procedura di input automatizzata non richiede infatti l’applicazione manuale dei carichi sugli elementi computazionali.
La strategia di modellazione per macroelementi discreti (DMEM) consente la determinazione del carico di collasso associata alla perdita di capacità portante del ponte mediante analisi statiche non lineari incrementali, al variare delle distribuzioni dei carichi viaggianti, con un costo computazionale e di input nettamente inferiore a quello richiesto dall’approccio FEM.
L’interpretazione dei risultati è agevolata attraverso diverse rappresentazioni per mappe di colore degli stati tensionali, deformativi e di danno. E’ possibile tracciare la risposta in termini di curve di carico e di linee di influenza.
E’ possibile esportare i risultati in fogli di calcolo in formato EXCEL.

Modellazione ▾
Procedura guidata di input parametrico

La procedura di creazione del modello è semplificata, grazie alla presenza di un input parametrico.

Il modello geometrico del ponte viene generato mediante un input di tipo parametrico, grazie ad una potente procedura guidata di wizard, che consente di assegnare, in maniera semplice e intuitiva, i parametri geometrici e la assegnazione del materiale di:

Sezione trasversale, con definizione dell’ampiezza di corsie, banchine, parapetti o eventuali spazi di separazione tra le corsie, tenendo conto della presenza di carico viaggiante (stradale o ferroviario) e dell’eventuale pendenza longitudinale del ponte ed inclinazione in pianta dell’asse longitudinale.

Pile e spalle, a sezione costante o variabile, caratterizzate da semplici parametri geometrici della sezione trasversale, l’altezza, l’allineamento rispetto alla campata del ponte, il materiale e le caratteristiche della fondazione, tenendo conto anche dell’interazione terreno-struttura delle terre ai fianchi di spalle e pile (spinta attiva e passiva).

Campate assegnando tutti i parametri che caratterizzano la geometria della volta (luce, freccia, sezione, etc.)

Profilo stratigrafico, anche con altezza variabile, dei rinfianchi e del riempimento gravante sulle volte del ponte, definendone la geometria e caratterizzandone il materiale.

Sezione trasversale
Parametri della volta - Histra Bridges
Generazione del Modello Computazionale ▾
Interfaccia tridimensionale per la gestione del modello

Editing del modello tridimensionale
Il modello (geometrico e computazionale) può essere editato grazie alla presenza di potenti funzionalità di editing 3D di cui l’interfaccia dispone, che consentono di:

  • Creare, aggiungere e personalizzare gruppi di oggetti computazionali
  • Disporre di filtri di visualizzazione
  • Utilizzare viste piane e 3D, anche in multi-visualizzazione
E’ possibile modificare il modello computazionale utilizzando l’interfaccia 3D in qualunque momento, ad esempio:
  • Editando il materiale di particolari manufatti costituenti il ponte (come muri d’ala, parapetti, pulvini, rinfianchi, riempimenti, etc.)
  • Personalizzando le dimensioni degli elementi computazionali (coordinate nodali, spessori), per la modellazione di geometrie diverse
  • Assegnando punti modello personalizzati
Modello Geometrico HiStrA Bridges
Modello Computazionale HiStrA Bridges
Carichi e Schemi di Carico ▾
Librerie avanzate per la gestione dei carichi e delle combinazioni

Il software dispone di librerie avanzate, adeguate alle normative vigenti (NTC 2018 e UIC code 700), per ponti stradali e ferroviari, che consentono di definire i carichi secondo diverse modalità:

  • Carichi di linea equivalenti (Line load). Nel caso di ponti ferroviari sono applicati in asse a ciascun binario. (schemi di carico secondo le UIC code 700).
  • Carichi concentrati (Vehicle load) mediante l’inserimento di una distinta voce di carico elementare, su ciascuna ruota, associata ad una condizione di carico (schemi di carico secondo le NTC2018). Nel caso di ponti ferroviari sono applicati su ciascuna rotaia, in corrispondenza degli assi dei vagoni.

Definizione degli schemi di carico e distribuzione spaziale dei carichi viaggianti, mediante individuazione automatica delle:

  • combinazioni di carico da traffico ferroviario o stradale, in accordo alla categoria di carico;
  • posizioni assunte dal carico sul manufatto, tenendo conto del numero di corsie presenti nella sezione del ponte e del verso di percorrenza.

E’ possibile inoltre:

  • disporre di una libreria di schemi di carico in linea con le distribuzioni spaziali dei carichi previste dalle UIC code 700;
  • creare nuovi schemi di carico, definiti dall’utente.
Analisi ▾
Solutore non lineare avanzato basato su un approccio di modellazione innovativo

E’ possibile effettuare in tempi contenuti, grazie al basso onere computazionale, le seguenti procedure di analisi:

  • caratterizzazione dinamica del manufatto, mediante calcolo di modi e frequenze;
  • analisi statiche non lineari, ottenute amplificando la componente mobile dei carichi statici, eseguite a controllo di forza e a controllo di spostamento (Arc length), finalizzate alla determinazione del moltiplicatore del carico di collasso del ponte e del corrispondente meccanismo;
  • analisi statiche non lineari del ponte soggetto ai pesi propri e ai carichi mobili associati al passaggio dei veicoli, secondo gli stati limite previsti dalla normativa adottata;
  • analisi sismiche secondo le distribuzioni di carichi orizzontali previste dalla normativa adottata (distribuzione di forze proporzionali alle masse, al primo modo, etc …).

Analisi nonlineari per carichi viaggianti

Visualizzazione dei modi fondamentali di vibrazione
Post-Processing ▾
Solutore non lineare avanzato basato su un approccio di modellazione innovativo

La risposta del ponte viene restituita in modo chiaro, anche durante l’esecuzione dell’analisi (Immediate Results View), attraverso le seguenti fasi di post-processing:

  • visualizzazione della configurazione deformata a collasso, per ogni distribuzione dei carichi da traffico veicolare (ferroviario o stradale);
  • mappe di danno, che forniscono le distribuzioni di spostamenti, tensioni e danneggiamento;
  • curve di capacità sismica;
  • definizione di punti di controllo e/o gruppi di elementi per la visualizzazione della risposta in termini di forze, spostamenti, tensioni e deformazioni;
  • linee di influenza del moltiplicatore dei carichi di collasso, al variare della posizione dei carichi viaggianti;
  • esportazione dei risultati numerici in formato excel, e dei grafici in diversi formati immagini (jpg, png, gif, …);
  • esportazione (oltre che l’importazione) del modello di calcolo in formato dxf;
  • verifica di sicurezza agli SLU, mediante la determinazione del minimo valore del moltiplicatore dei carichi di collasso, e confronto con il coefficiente di amplificazione dinamica dei carichi.

Esempio di Analisi pushover in direzione longitudinale – Mappa degli spostamenti

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