Nel campo delle strutture in cemento armato, le analisi non lineari sono divenute oggi un modo di operare assai diffuso, soprattutto nell'ambito dell'ingegneria sismica. I modelli di calcolo per la trave non lineare di cui si dispone sono fondamentalmente distinti in due categorie: modelli a plasticità concentrata e modelli a plasticità diffusa (a fibre). Mentre per quanto concerne l'interazione della flessione con lo sforzo assiale (N-M) il problema risulta risolto, diversamente l'iterazione del taglio con le altre caratteristiche di sollecitazione è una questione ancora aperta. Testimonianza di ciò è il fatto che molti software di ingegneria strutturale dispongono attualmente di travi non lineari N-M a fibre oppure a plasticità concentrata, mentre è quasi impossibile trovarne con elementi non lineari a taglio.

L'articolo descrive un elemento di trave a fibre bidimensionale, che è in grado di trattare efficacemente l'interazione completa di tutte le caratteristiche di sollecitazione (N-M-V), in condizione monotone e cicliche. L'elemento, nato circa quindici anni fa, è stato oggetto di studio di numerosi ricercatori e nel tempo ha subito modifiche, migliorie e aggiunte più o meno rilevanti. Questo lavoro si propone di fornire al lettore il quadro attuale del funzionamento e delle potenzialità dell'elemento di trave, ponendo l'attenzione sulle recenti implementazioni operate dagli autori circa il fenomeno dello scorrimento delle barre di armatura.

Viene quindi presentata la struttura di elemento:

Circa il legame costitutivo di fibra viene utilizzato un approccio bidimensionale dei micropiani in grado di rappresentare uno stato deformativo / tensionale piano, che è stato presentato nel precedente convegno ed al quale si rimanda per un maggiore approfondimento.

Mentre la formulazione dell' elemento si basa su un approccio in forze, la quale risulta assolutamente conveniente dato che lo stato di sollecitazione lungo l'elemento è nota dalla statica della trave. Tuttavia tale strategia si scontra con alcune problematiche (il programma ospitante generalmente passa spostamenti nodali, cosi come il legame costitutivo è formulato in forma diretta con leggi σ = σ (e)), a cui è possibile ovviare grazie ad alcuni accorgimenti basati su procedure di correzione iterative.

A livello di sezione sono possibili due diversi approcci circa l'individuazione della distribuzione della deformazione di taglio sulla sezione: uno cinematico ed uno statico. Nel primo, il campo di deformazioni segue una prefissata distribuzione (funzione di forma), mentre nel secondo questo è ottenuto imponendo la compatibilità con il campo delle tensioni tangenziali generato; tale approccio prevede una procedura iterativa.

Infine viene presentato un modello, studiato dagli autori, per simulare il fenomeno dello scorrimento/sfilamento delle barre di armatura. L' algoritmo agisce direttamente a livello delle fibre di acciaio a monte della legge del materiale e pertanto risulta indipendente dalla formulazione di elemento e di sezione. La deformazione dell'acciaio è considerata composta da due contributi uno efficace (che produce tensione resistente) ed uno inefficacia (la cui capacità di generare tensione è nulla) a causa del fenomeno di scorrimento.

L'articolo si conclude presentando alcuni confronti tra risultati sperimentali ed analitici ottenuti con l'elemento di trave discusso.