In questo articolo analizzeremo le caratteristiche del modulo NextFEM MasonryCheck, con particolare riferimento alle capacità aggiuntive fornite dal modulo per le analisi non lineari di strutture in muratura. Una comparativa svolta in ambito accademico conferma le performance senza eguali in campo ciclico.

Il modulo MasonryCheck è dedicato alle strutture in muratura, sia non rinforzata che armata, e aggiunge le seguenti funzionalità a NextFEM Designer:

- Verifica resistente maschi murari e fasce di piano secondo NTC2018

- Verifica resistente maschi murari e fasce di piano secondo Eurocodice 6

- Macroelemento masonryWall e rigidWall per la modellazione speditiva degli edifici

- Macroelemento NextFEM CyclicMasonry per le analisi non lineari della muratura, sia di pushover che dinamiche.

Il macroelemento Wall (peraltro compatibile con i modelli importati da Midas GEN®) è composto da una trave e da tratti rigidi per riprodurre la cinematica di un elemento piano a 4 nodi.

Come ulteriore specializzazione dell’elemento Wall, l’elemento masonryWall è stato progettato per fornire una risposta in funzione dello sforzo assiale presente nel pannello.
La modellazione di una parete in muratura avviene come in figura seguente: le fasce sono sempre di tipo masonryWall ma con orientazione ruotata di 90° nel piano della parete, mentre le zone rigide sono rappresentate con macroelementi di tipo rigidWall.

La schematizzazione quindi è molto simile a quella di telaio equivalente, permettendo però il pieno controllo da parte dell’utente su connettività nodale e presenza di altri elementi (quali ad es. cordoli in c.a.) che possono essere modellati separatamente sugli stessi nodi.

I risultati degli elementi masonryWall possono essere visionati in termini di sollecitazione, ovvero i diagrammi sono plottati sull’asse del pannello.

Allo stesso modo le verifiche possono essere svolte in termini di sollecitazione, su tutti i tipi di analisi (lineari o non lineari). La scorciatoia da tastiera CTRL+7 apre la maschera seguente con le impostazioni di default per la verifica. È conveniente condurre le verifiche solo per i macroelementi in muratura (selezionare Mce: wall nei menu).

L’assegnazione del tipo di macroelemento e di eventuali coefficienti maggiorativi della resistenza (derivanti ad esempio da interventi di placcaggio o di rinforzo come previsto dalle NTC2018) avviene attraverso le proprietà dell’elemento.

Alternativamente al macroelemento masonryWall, la modellazione in campo non lineare può essere impostata con le cerniere plastiche, che sono più adatte all’analisi di pushover, specialmente in modelli misti muratura e c.a.. A differenza delle capacità non lineari dei macroelementi dedicati, le cerniere danno una stima affidabile della resistenza in corrispondenza della fessurazione (cracking), cioè al limite elastico della muratura.

Il macroelemento masonryWall è adatto alle analisi cicliche, sia statiche che dinamiche. L’articolo dal titolo “Survey on non-linear cyclic responses of Unreinforced Masonry buildings by means of commercial finite-element codes”, presentato durante il XIX convegno ANIDIS 2022 sull’ingegneria sismica a Torino, confronta più programmi commerciali su un caso studio noto in letteratura: trattasi di maschi murari (1 tozzo e 1 snello) e di una parete di facciata, tutti testati sperimentalmente con prove cicliche.

NextFEM Designer ha dimostrato eccellenti capacità nella rappresentazione del comportamento ciclico di queste strutture in muratura non armata, fornendo una stima dell’energia dissipata molto vicino a quella sperimentale. Nelle figure che seguono sono presentati i cicli ottenuti numericamente a confronto con quelli sperimentali per i singoli maschi murari (maschio tozzo = low wall, maschio snello = high wall).

Il macroelemento adatta il ciclo alla snellezza della parete e allo sforzo normale presente. Questo accade anche nella parete, in cui, a fronte di meccanismi di rottura eterogenei (pressoflessione e taglio), il ciclo è molto vicino allo sperimentale, con differenza sull’energia dissipata finale solo del 3%.

Il modulo MasonryCheck contiene sia le verifiche per la muratura, sia armata che non, sia la caratterizzazione non lineare dei pannelli, che avviene tramite cerniere o elementi dedicati.