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Titolo: strutture miste [lungo]

Fermo restando il fatto che un sano dimensionamento manuale vecchia
maniera, nel caso di semplici strutture miste con elementi in c.a.,
acciaio, muratura è probabilmente la via più rapida ed efficace
per togliersi di impiccio, vi voglio fare una domanda più che
altro di "puntiglio".
I modellatori FEM dovrebbero poter riprodurre abbastanza fedelmente
qualsiasi condizione reale, almeno nelle intenzioni.
Premetto che non ho certo il background di un analista FEM del
settore meccanico, quindi confido nella vostra pazienza.
Vi sottopongo questo caso reale di semplice struttura: sono
contemporaneamente presenti elementi portanti verticali sia in
acciaio, che in muratura; le strutture orizzontali sono in cemento
armato.
Supponiamo che voglia creare un modello e studiare il problema reale
tramite una modellazione agli elementi finiti (l'opportunità o
meno di farlo è un altro discorso).
Normalmente io procederei così :
i pannelli murari vengono schematizzati con una mesh verticale a
suddivisione il più possibile regolare (non dispongo di meshatori
automatici), ed impiego elementi tipo shell;
per le travi cordolo di piano (in c.a.) impiego degli elemeti truss,
e con essi intercetto tutti i nodi superiori delle mesh delle
murature: in questo modo, usando dei truss, mi assicuro che vengano
trasferiti alla muratura solo azioni taglianti e non momenti (in
teoria questo mi dovrebbe simulare la funzione della trave cordolo
di ripartire i carichi su tutta la muratura);
per le travi ed i pilastri impiego elmenti beam, che naturalmente
possono trasmettermi anche le azioni flettenti.
Se la struttura fosse interamente in muratura portante (correggetemi
se sbaglio) potrei salvarmi due modelli identici: il primo lo
risolvo con parametri normali dei materiali e lo impiego per vedere
che stato tensionale ho nelle murature;
il secondo modello, invece, lo modifico ed assegno al materiale
delle murature un modulo elastico molto basso, in modo da non
influenzare la deformabilità e lo stato tensionale degli elementi
truss e beam (orizzontali) connessi ai nodi delle mesh dei muri:
l'effetto è quello di avere una deformata dell'edificio simile ad
una sorta di impacchettamento dei piani, che però mi permette di
leggere lo stato tensionale corretto nelle travi.
Basta fare una semplice prova con una trave in semplice appoggio con
sopra una mesh rettangolare rappresentante il muro (la beam
sottostante deve intercettare tutti i nodi della mesh, ovviamente):
il primo modello fornisce lo stato tensionale nella mesh, tenendo
conto della presenza della trave sottostante;
il secondo permette di leggere i valori delle sollecitazinoi della
trave, come se la muratura fosse assimilata ad un carico (il
materiale "muratura" ha solo il suo peso proprio, poichè
definendolo a rigidezza quasi zero tramite la riduzione del modulo
elastico esso non altera il comportamento della trave in modo
significativo).
Cosa succede però se tra gli elmenti portanti verticali ho anche
dei pilastri? Il metodo di ridurre drasticamente le rigidezze della
muratura non è più attuabile, perchè ciò facendo riverso
tutti i carichi verticali sui pilastri (cosa non corrispondente al
reale), i quali a loro volta vanno a "puntarsi" sulle travi
intercettate, sollecitandole in modo non rispondente alla realtà.
Quindi quando ho strutture con elementi portanti verticali sia in
muratura che in c.a. o acciaio, il metodo di prima non è più
attuabile.
Posso allora eliminare completamente le murature e sostituirle con
vincoli di semplice appoggio: in questo caso però o ammetto che
tali vincoli non cedano verticalmente (il che mi fa diminuire in
parte le sollecitazioni lette nei pilastri) oppure devo andare ad
assegnare una cedevolezza verticale vincolo per vincolo, facendo in
modo da calibrarla sugli spostamenti ottenuti risolvendo il modello
generale con tutti i materiali aventi proprietà reali (cioè il
primo dei due modelli detti prima): e questa via mi sembra
decisamente lunga.
Ragion per cui alla fine forse si farebbe meglio (e prima) a fare
due conti a mano come si è sempre fatto.
Ma siccome, per principio e puntiglio personale, vorrei comunque
saltarci fuori col FEM chiedo a chi è più esperto di me se
c'è una soluzione più efficace per modellare correttamente il
problema.
Scusate la lungaggine e grazie.

 altro di "puntiglio".
[CUT]
Prima di dare una opnione, una cosa che non ho capito.. le spinte
orizzontali (sismiche) chi si PENSA che le assorba?
- gli elementi verticali in acciaio o cemento
- i pannelli di muratura
- entrambi
- non ci sono spinte orizzontali (tutto + semplice)
le cose cambiano.. e di molto...


Si, in effetti ho dimenticato una parte importante e mi scuso.
Mi trovo di fronte a due situazioni differenti:
A) edificio avente un piano interrato con muri perimetrali di
contenimento in c.a. e muri di spina in muratura
praticamente privi di aperture, e disposti in entrambe le direzioni
ortogonali tra loro; è presente un solo pilastro c.a. 30*60 che
raccoglie un carico concentrato proveniente dai piani soprastanti, che
la muratura non avrebbe sopportato per problemi localizzati di
schiacciamento; 
quegli stessi muri di spina, più quelli perimetrali (non più in c.a.
ma in muratura) costituiscono l'ossatura resistente alle azioni
orizzontali sia al piano terra che al piano primo: tuttavia qui 
sono presenti pilastri intermedi metallici (tubolari riempiti in cls)
e travi che sostengono solai che poi vanno ad appoggiarsi anche sulle
murature suddette.
In questo caso il grosso delle azioni orizzontali va sulla muratura,
ma ai piani terra e primo sono presenti anche elementi "snelli" 
in parallelo e quindi c'è il problema di capire in che misura mi
alterano i centri di rigidezza della struttura muraria.
L'interrato, anche se in materiali differenti lo tratto come se, sia
i setti in c.a. che quelli in muratura collaborino insieme, 
visto che ad eccezione del pilastro suddetto,inserito tra l'altro
nella muratura, non ho alcun elemento snello.
B) edificio con interrato in c.a. (muri di contenimento perimetrali in
c.a. + setti intermedi in c.a.);
   il piano terra e il primo piano, invece hanno murature ordite
prevalentemente in una sola   direzione, quindi credo che avrò
problemi di controventamento della struttura se mi affido solo ai
pannelli murari, per contenere le spinte orizzontali; 
sono inoltre presenti dei pilastri metallici tubolari (come sopra).
Si tratterebbe di una struttura in parallelo, ma poichè quasi
sicuramente la muratura non regge le azioni sismiche da sola, 
come richiesto da norma, pensavo di aggiungere dei pilastri in c.a.
tra la muratura stessa in modo da andare a formare
insieme a quelli metallici già presenti un telaio
tridimensionale,resistente alle azioni orizzontali: in questo caso la
muratura diventerebbe solo un tamponamento, di cui eventualmente
tenere ugualmente conto come puntone nella analisi sismica.
Spero di essere stato esauriente.
In ogni caso, oltre a qualche suggerimento, mi farebbe comodo sapere
dove poter reperire informazioni o esempi di modellazione specialmente
su questi casi un po' strani, che esulano dal classico telaio 2D-3D
tutto in acciaio o in c.a. (con questo non voglio dire
che siano strutture più facili, ma sicuramente più trattate). 
Grazie davvero per la pazienza!
Cordiali saluti.


Naturalmente abbassare il modulo elastico della muratura è una cosa
attuabile solo se si esclude la presenza di spinte orizzontali.