In questa presentazione delineiamo brevemente le linee fondamentali della nostra attività di sviluppo, che è stata certamente influenzata, negli ultimi anni, dalla pubblicazione dell’Ordinanza 3274/2003 (aggiornata nel 2005 con l’OPCM 3431) e delle Norme Tecniche per le Costruzioni.In base dell’esperienza degli ultimi anni non è facile prevedere l’evolversi, a breve,della situazione e non possiamo neppure esser certi che le scadenze normative del 2006 saranno rispettate. Ad ogni buon conto la strada sembra ormai tracciata. L’Italia è in gran partesismica, i metodi di analisi dovranno uniformarsi a quelli previsti dai codici europei (a cui l’Ordinanza sismica si rifà), le procedure di verifica adotteranno il metodo degli stati limite.Tutti i professionisti dovranno abbandonare il metodo delle tensioni ammissibili.Allo stato attuale questo abbandono è frenato dalla tendenza ancora diffusa all’impiego, in zonasismica, del DM del ’96, che per sua natura è più orientato al dimensionamento con le t.a.È però importante segnalare che dal 2003 ad oggi molti progetti sono già stati realizzati nel rispetto dell’Ordinanza 3274, soprattutto su commissione di Enti Pubblici, che si sono sentiti in obbligo di applicarla. Fin dai primi tempi la nostra azienda aveva provveduto ad aggiornare il software per corrispondere alle nuove necessità; abbiamo così maturato una significativa esperienza che ha consentito di perfezionare i programmi sulla base delle esigenze riscontrate nella pratica quotidiana e anche di porre rimedio, con soluzioni coerenti, alle lacune delle disposizioni, che inizialmente hanno afflitto non poco i progettisti.Fra i compiti primari di una società di software è quello di mettere a disposizione del professionista tutti gli strumenti di lavoro necessari, lasciando lorofacoltà di scelta. Sotto questo profilo da oltre un decennio stati limite e tensioni ammissibile convivono nei prodotti AMV, a fianco degli Eurocodici specificatamente dedicati ai diversi materiali da costruzione. Come anticipato, dal 2003 l’utente può applicare, in zona sismica, oltre al decreto del ’96,l’Ordinanza 3274 e l’Eurocodice 8. Lo strutturista può quindi scegliere il proprio metodo di lavoro in piena libertà, senza condizionamenti e anche con grande tranquillità rispetto agli scenari che potranno realizzarsi in futuro.Grande attenzione è stata riservata alle procedure di analisi e di dimensionamento. Ma vanno evidenziati altri punti di forza, come l’affidabilità dei prodotti,che significa, fra l’altro, per il professionista, confidare in tempi certi per il completamento del progetto.Le procedure di controllo 3D dei dati di ingresso e dei risultati supportano l’utente in tutte le fasi della progettazione, consentendogli di avere un quadroimmediato, sintetico ed esaustivo del modello in tutte le sue articolazioni. Le raccomandazioni, riservate alle procedure di calcolo e contenute nelle “Norme Tecniche per le Costruzioni”, non costituiscono una novità perché sono state sempre oggetto di attenzione, con particolare riguardo anche alla documentazione, operativa, teorica e di validazione delle procedure. I filtri di autodiagnostica sono molto potenti e hanno il compito di individuare tutti i difetti di impostazione e modellazione che un sistema automatico è in grado di rilevare.Ogni nuova versione del prodotto, programmata nelle sue release principali per l’inizio di ogni anno, introduce sempre forti elementi di innovazione,a testimonianza di una solida base tecnica ed informatica e di una notevole capacità creativa.La presenza ventennale nel mercato del software strutturale ha arricchito le competenze del personale e ha formato un servizio di assistenza basato su solide esperienze progettuali. Siamo quindi in grado di supportare l’utente anche nelle scelte di competenza professionale.Ma i prodotti AMV (e in particolare MasterSap) risultano particolarmente curati anche nell’interfaccia, pienamente conforme allo standard Windows,che garantisce tempi di apprendimento immediati e rapidità operativa straordinaria, anche nella generazione di strutture di tipo particolare o di grandi dimensioni.Anche sul terreno della semplicità e velocità di modellazione, MasterSap non teme confronti.

Dal disegno architettonico al modello strutturale 3D in 30 secondi. Verifica su www.amv.it

MasterSap. La differenza che colpisce.

2

Guardiamo avanti

3

MasterSap Top e gli applicativi di verifica e disegnoLa modellazione e l’analisi

MasterSap Top è una procedura di analisi strutturale che risponde pienamentealle esigenze applicative del settore dell’Ingegneria civile.L’interfaccia è aderente allo standard Windows che rende particolarmente rapido il processodi apprendimento dell’utente.L’utente opera costantemente in un unico ambiente grafico, in cui procede all’introduzionedella geometria e dei carichi, lancia l’analisi strutturale, visualizza i risultati, passa al dimensionamento e alla verifica degli elementi in c.a., muratura, acciaio, alluminio e legno(applicando diverse normative, fra cui quelle nazionali, l’EC2, l’EC3, l’EC5, EC6, EC8), pervieneinfine al disegno esecutivo (con l’ausilio dei due prodotti Disegno c.a. e Disegno acciaio).MasterSap non è finalizzato al calcolo dei soli edifici ma, con la stessa semplicità, analizzastrutture di tipo generico, quali tralicci, ponti, serbatoi, volte etc.; è anche idoneo a risolvererapidamente semplici tipologie costruttive, come telai o travi continue. In definitiva conMasterSap l’utente può calcolare dalla semplice mensola alla struttura più complessa,avendo a disposizione un ampio ventaglio di funzioni di input, simultaneamente accessibili,fra cui scegliere quella che meglio si presta alla definizione della struttura da analizzare.Non c’è nessun ragionevole motivo, come avviene in altri programmi concorrenti, di doverdichiarare piani di lavoro o di definire particolari soluzioni applicative: che si tratti di progettare una semplice mensola, una reticolare, un edificio, un serbatoio o la strutturapiù complessa si procede sempre nello stesso identico e naturale modo, pur disponendo di speciali opzioni che nei casi particolari possono facilitare l’inserimento del modello.Si opera in ambiente tridimensionale, scegliendo il punto di vista più favorevole, con ampiafacoltà di limitare l’azione alla sola parte di modello desiderata o di portarsi in una vistapiana. Si possono inoltre memorizzare sottoinsiemi strutturali di particolare interesse,in modo da poter rapidamente concentrare l’attenzione, anche in tempi successivi,su dettagli del modello.Le maschere di introduzione dati, che generalmente imperversano in procedure analoghe,sono qui ridotte allo stretto indispensabile e la tastiera diventa un dispositivo quasi obsoleto.Infatti, i dati di comune impiego (materiali, carichi, sezioni, profili..) vanno semplicementeindividuati e prelevati dagli archivi globali che l’utente ha preliminarmente predisposto.Tutti i dati sono permanentemente sotto controllo e la diagnostica assume in MasterSapun’importanza strategica. Già in fase di inserimento dei dati vengono individuati e filtrati evidenti difetti di impostazione del modello; inoltre, prima di lanciare il calcolo strutturale,

viene avviata una procedura di analisi diagnostica,che opera sull’intera struttura ed è stata ideata per evidenziare difetti di modellazione di livello superiore.

In ogni fase di lavoro si può modificare qualsiasi dato (ad esempio traslare la quota di uno o più elementi strutturali) e procedere all’interrogazione dei parametri di input

e dei risultati dell’analisi strutturale (deformazioni,pressioni sul suolo, sollecitazioni, tensioni,

armature...).MasterSap è dotato di una guida ipertestuale

in linea ed è corredato con un corso multimediale di autoapprendimento, con molti e vari esempi

applicativi, che possono essere di valido aiuto per l’utente e affiancanoi servizi di assistenza e consulenza, anche gratuiti, comunque forniti dalla società.Il solutore è integrato in MasterSap. Nel 2003, è stato implementato un nuovo solutore(denominato LiFE) che sostituisce quello precedente, impostato secondo i canoni dei codicidi calcolo originari della famiglia Sap, ormai obsoleti. Il nuovo solutore è stato sottoposto ad una serie intensiva di test di validazione, eseguiti, inizialmente, per confronto con il solutore Sap; sono stati successivamente eseguiti test prendendo in esame,

Rappresentazione e interrogazione delle reazioni vincolari con controllo delle azioni complessive.

La generazione del modello è facilitata dall’acquisizione automatica della geometria da disegno DXF.

Rappresentazione della relazione di piano rigido inclinato per una struttura in c.a. con copertura a falda inclinata.Sono presenti anche i piani rigidi orizzontali.

Rappresentazione e interrogazione dei momenti flettenti in una struttura in c.a.

4

MasterSap Top e gli applicativi di verifica e disegnoLa modellazione e l’analisi

La geometria della struttura può essere generata automaticamenteanche da disegno dxf tridimensionale.

I molteplici strumenti di generazione, copia, specchio,anche secondo un sistema generico di assi, consentono la rapidaintroduzione del modello, anche con l’ausilio dell’anteprima.

Selezione di un oggetto, modifica delle proprietà.

Funzione di interrogazione degli elementi.

come di prassi, casi significativi tratti dalla letteratura scientifica propria degli elementi finiti e soluzioni esatte proposte dalla teoria classica.Tutti i test significativi sono raccolti in un documento specifico di validazione del solutore.Dopo questa premessa che riguarda le caratteristiche di LiFE in termini di affidabilità e attendibilità dei risultati, precisiamo che esso si qualifica per le straordinarie prestazioni in termini di velocità, di assoluta preminenza in campo internazionale: a titoloindicativo, segnaliamo che l’analisi dinamica, per i primi 100 modi propri di vibrazione,di un complesso edificio multipiano, con 10000 nodi, viene risolta in circa 1 minuto su un pcdi media potenza. Ma l’aspetto più significativo di LiFE risiede nelle sue potenzialità,essendo stato ideato per rispondere pienamente alle esigenze applicative specifiche

dell’Ingegneria civile e non solo per quelle prioritarie in campomeccanico, come avviene per la grande maggioranza dei solutori. LiFE è un prodotto aperto, in grado di affrontarenuovi ambiti applicativi ed esigenze di modellazione,che si prospettano di grande utilità anche per soddisfare le future ambizioni di MasterSap. Questa concezione “aperta”del solutore si è dimostrata già utilissima quando si è trattatodi realizzare l’aggiornamento alla normativa sismica propostadall’Ordinanza 3274, che include anche alcuni prescrizioni di una certa complessità teorica, quali l’introduzione delle eccentricità accidentali nell’analisi dinamica, requisitodifficilmente ottenibile, in modo esaustivo e completo,con un generico solutore commerciale.In MasterSap è anche disponibile un modulo opzionale di calcolo dedicato all’analisi non lineare. Vengono trattati i casi di non linearità di interesse principale. Il primo riguardala non linearità del secondo ordine (o geometrica),che comporta l’aggiornamento della matrice di rigidezza elastica in base a quella geometrica; si perviene così al risultato finale prodotto dall’azione dei carichi sulla strutturadeformata e non su quella originaria, indeformata.Con questa opzione si può anche valutare la stabilità globale

della struttura e determinare il carico critico.Una seconda differente applicazione dell’analisi non lineare riguarda l’esame

di strutture in cui siano presenti anche elementi resistenti a sola trazione (ad esempio controventi) o a sola compressione. Una naturale estensione di questo ambito applicativoriguarda l’impiego di elementi di contatto o, in termini più generali, di elementi di cui puòessere liberamente descritta la relazione tensione-deformazione.È utile accennare che è così possibile analizzare anche comportamenti di tipo elasto-plastico.

MasterSap è suddiviso in più moduli, finalizzati a rispondere alle varie esigenze applicative dell’utenza. Un modulo indispensabile è quello dedicato alla modellazionee all’analisi della struttura. Un’altra procedura (MasterArm) è dedicata al dimensionamentodelle opere in c.a., mentre MasterVer tratta gli elementi in acciaio, legno e alluminio.MasterNodo dimensiona i collegamenti in acciaio, MasterMuri effettua la verifica di opere in muratura. È disponibile un’opzione per l’analisi non lineare.Disegno c.a. e Disegno acciaio eseguono rispettivamente il disegno di opere in cemento armato e metalliche.

5

Per non sovrastimare le sollecitazioni, è utile distinguere gli offsetstrutturali, che intervengono nel calcolo, da quelli architettoniciutilizzati per i disegni esecutivi.

Funzione di ricerca delle proprietà strutturali,in questo caso per più sezioni di interesse comune.

Nel seguito vengono illustrati più in dettaglio tutti i moduli applicativi di MasterSap.

Il modulo denominato “Elementi finiti, modellazione e analisi” include le procedure di analisi strutturale e gli elementi finiti utilizzabili per la modellazione, che possono cosìessere riassunti:

• aste di tipo reticolare, con cerniere all'estremità, soggette solo a sforzo normale;

• aste generiche di struttura intelaiata, soggette in generale a sei sollecitazioni; per tali elementi sono disponibili proprietà di vario genere: per simulare i collegamentI di estremità è possibile dichiarare la presenza di svincoli, anche parziali, oppure,in alternativa, precisare la rigidezza del giunto, come è esplicitamente richiesto,ad esempio, per opere in acciaio progettate secondo l’Eurocodice 3; è inoltre possibile definire offset strutturali e conci rigidi di estremità.

• travi su suolo elastico alla Winkler, che di fatto consentono di descrivere opere di fondazione di diversa tipologia e di modellare in modo opportuno il comportamentodel terreno; è possibile anche rappresentare pali di fondazione, per i quali è previstauna specifica funzione di generazione del modello di interazione con il terreno;

• vincoli, utili per precisare le condizioni di interazione della struttura con il mondo esterno e per assegnare deformazioni di entità nota;

• plinti;

• elementi lastra (stato piano di tensione), per la modellazione, ad esempio,di travi tozze e pareti;

• elementi assialsimmetrici, per la schematizzazione di strutture a simmetria assiale e di carico (serbatoi);

• elementi in stato piano di deformazione, per la rappresentazione di strutture a formaallungata, come gallerie e opere scatolari;

• elementi guscio/piastra, che rappresentano elementi bidimensionali caricati anche ortogonalmente al loro piano, quali piastre di solaio, volte, cupole. In pratica sono disponibili sia elementi di tipo “monodimensionale”, presenti nelle classiche strutture a telaio, sia elementi “bidimensionali”, di grande interesse per schematizzare pareti,nuclei, piastre e platee, oltre che per modellare ponti, vasche, opere in muratura etc.;

• Isolatori sismici a comportamento lineare.

Conviene subito precisare che per un’adeguata modellazione, oltre agli elementi strutturali,sono disponibili altre funzioni particolarmente utili. Ci riferiamo, ad esempio, ai piani rigidi,che consentono di modellare i solai, deputati, in ambiente sismico, a distribuire le azioni fragli elementi portanti verticali. MasterSap prevede l’applicazione di piani rigidi anche su faldeinclinate. L’opzione di piano rigido può coinvolgere anche una parte del piano.La relazione di piano rigido condiziona le deformazioni reciproche dei nodi coinvolti. Di fattotale relazione va inquadrata come uno dei possibili legami dichiarabili fra i nodi strutturali.MasterSap contempla al riguardo anche la possibilità di dichiarare un legame di corpo rigido, utile, ad esempio, per mettere in relazione gli spostamenti dell’asse geometrico di una trave con la soletta superiore collaborante.Un altro legame disponibile obbliga invece i nodi coinvolti ad assumere le medesime deformazioni per le direzioni interessate.

Nell’impostazione del modello l’utente può usare diverse unità di misura,in particolare per le forze kg,t, N, daN, kN.

Passiamo ora, ad illustrare, innanzitutto, le funzioni di modellazione.

La diffusione degli applicativi Cad per il disegno architettonico ha comportato una significativarevisione nella modalità di definizione della struttura. Hanno assunto così minore importanzale tradizionali tecniche di inserimento della geometria con mouse o tastiera,perché risulta più immediato e conveniente basarsi direttamente sulle piante architettoniche,con l’ulteriore vantaggio di escludere, a priori eventuali errori di posizione o di geometria.In sostanza, nella fase iniziale di modellazione, l’utente importa la pianta architettonica in MasterSap, che provvede a riconoscere, con una sola operazione, in pochi attimi,i pilastri dai restanti particolari costruttivi e genera tutte le informazioni strutturali,fra cui nodi di piede e di testa dei pilastri, orientamento, sezione, materiale.Per eseguire tale riconoscimento MasterSap non richiede l’adozione di nessun artificio formale, né l’intervento dell’operatore, ma la sola e banale importazione della pianta architettonica. Al riguardo può essere utile consultare il nostro sito e visionare i filmati di pochi secondi che illustrano questa tecnica di riconoscimento, particolarmente indicataper gli edifici, di cui sono comunemente disponibili gli esecutivi architettonici bidimensionali.Per strutture più complesse, quali volte, cupole, è invece possibile importare l’intero disegno3D e procedere alla generazione dell’intero modello oppure, a seconda dei casi, di alcunelimitate informazioni, quali i nodi strutturali.Rimangono ovviamente disponibili gli strumenti tradizionali di input, che prevedono di partirecon la definizione dei nodi (mediante mouse, tastiera o ancora lucidando un disegno in formato dxf o dwg). Si procede quindi all’inserimento degli elementi (tipicamente travi,pilastri e setti, travi di fondazione, plinti) avendo a disposizione funzioni di generazione singola e multipla, in grado, queste ultime, di collocare gli elementi anche in una genericadirezione nello spazio.Generalmente è sufficiente assegnare pochi dati essenziali: sfruttando la possibilità di copiare, traslare, specchiare, cancellare gli oggetti nello spazio, già partendo da pochinodi ed elementi, si possono infatti generare tutti quelli necessari alla completa definizionedella struttura. Per gli elementi bidimensionali, accanto alle funzioni di uso generale, ideateper soddisfare qualunque esigenza, sono stati predisposti anche specifici strumenti per il rapido inserimento di comuni elementi costruttivi, quali pareti e piastre. Sono contemplatepiù funzioni per la generazione delle mesh: nel caso più elementare è sufficiente specificarela dimensione massima desiderata per il singolo elemento della mesh. Ribadiamo al riguardouna caratteristica generale di MasterSap: tutti gli automatismi costituiscono solo un ausilioper l’operatore, senza determinare alcuna forzatura progettuale; nel caso in esame, pertanto,l’utente può intervenire, anche successivamente, sulla mesh proposta per adattarla alle proprie esigenze finali di modellazione. Per gli elementi bidimensionali risultano utilianche le funzioni di infittimento, che consentono di raffinare la mesh nei punti progettualmente più delicati.È importante ribadire che sfruttando le varie tipologie di elemento a disposizione possonoessere modellate tutte le opere di fondazione di interesse comune, quali le travi su suoloelastico, le pareti di fondazione, le platee, le palificate.Per quanto riguarda i materiali, generici, isotropi e ortotropi, possono essere prelevati da un archivio standard.Da segnalare che, per soddisfare alcune raccomandazioni dell’Ordinanza 3274 riguardanti le opere in c.a. e muratura, è possibile prescrivere la riduzione della rigidezza flessionale e tagliante. In particolare tale riduzione può essere proficuamente differenziata per i varielementi (travi, pilastri etc.), anche in relazione alle loro condizioni di sollecitazione.Archivi standard sono previsti anche per le sezioni ripetitive o normalizzate, ad esempio i profili singoli formati a caldo, i profili a freddo di varia sagoma, a U, a C, a L, a Z,gli “omega” etc.; è possibile anche stabilire diverse modalità di accoppiamento.Sono altresì gestibili sezioni generiche, anche cave, composte da più materiali, che vengonodefinite tramite una specifica procedura di disegno e di calcolo delle proprietà statiche,in grado di riconoscere e interpretare direttamente, anch’esso, un disegno esterno prodotto

I fili fissi realizzano l’adeguamento del modello strutturale alle esigenze architettoniche.

I carichi di solaio sono calcolati in base ad informazioni elementari;per ogni piano vanno graficamente assegnati vuoti ed aree di solaio, definite da un contorno, dall’orditura e dai carichi unitari.

Rappresentazione ed interrogazione dei carichi concentrati e distribuiti in un edificio in c.a. La rappresentazione in scalamette subito in evidenza eventuali errori di immissione.

Vengono trattate e sono automaticamente determinati i parametridi sezioni anche di forma generica, acquisibili direttamente da disegno, come avviene qui per un elemento in alluminio.

MasterSap Top e gli applicativi di verifica e disegnoLa modellazione e l’analisi

6

con qualsiasi Cad. Ad esempio, questa procedura risulta utile per definire sezioni personalizzate, utilizzate nel campo della prefabbricazione, per le opere in alluminio o ancheper comporre sezioni particolari, come avviene frequentemente per le strutture metalliche.

In definitiva, con queste varie possibilità, l’utente può assegnare in MasterSap sezioni di qualunque forma e composizione.Al fine di produrre le piante degli impalcati e delle fondazioni in forma effettivamente esecutiva, bisogna considerare che spesso si ha la necessità di spostare la posizione strutturale degli elementi per adattarla a differenti esigenze architettoniche. A tal fine l’utenteha facoltà di operare con più tecniche, fra cui quella tradizionale di assegnazione dei filifissi, che sono in grado di allineare gli elementi strutturali sulla verticale specificata dall’utente e che possono, ancora una volta, essere acquisiti direttamente da disegno dxf o dwg. Per le situazioni progettuali più articolate sono disponibili funzioni con cui gli elementipossono essere spostati dalla loro collocazione nel modello all’effettiva posizione esecutiva,anche mediante semplice trascinamento con mouse, eventualmente basandosi su un disegno architettonico di riferimento. In definitiva, in vari modi, possono venir attribuitiagli elementi scostamenti (offset) dalla loro posizione teorica, con valenza esclusivamentearchitettonica. Sulla base delle informazioni geometriche disponibili vengono così realizzate,ad ogni piano, le relative piante (fondazioni, impalcati, solette, platee); un’apposita procedurainterpreta, infatti, i dati di input e li elabora in modo intelligente: rimuove le linee di intersezione fra le travi, riconosce i pilastri e le pareti convergenti al piano, provvede indefinitiva a generare un disegno quotato, completo di tutti i particolari esecutivi,eventualmente rielaborabile mediante una qualsiasi procedura CAD standard.Oltre agli offset architettonici possono essere introdotti gli offset strutturali, che hanno effettosui risultati del calcolo strutturale. Risulta ad esempio utile definire eccentricità strutturalinella modellazione di una pilastrata che presenta delle riseghe ai vari piani; in questo modoi nodi di testa e di piede dei singoli pilastri possono coincidere nella modellazione,ma la dichiarazione di un opportuno offset per il pilastro in partenza dal piano introducel’eccentricità di calcolo, che potrà così anche distinguersi da quella architettonica definita,invece, specificatamente solo per il disegno.Fra le proprietà degli elementi monodimensionali citiamo anche la facoltà di definire dei conci rigidi di estremità, utili talora per modellare i nodi trave colonna nelle opere in cemento armato.

MasterSap esegue automaticamente il controllo degli effetti del second’ordine che l’Ordinanza 3274 richiede ad ogni piano.Nei casi previsti gli effetti del second’ordine possono essere considerati incrementando le forze sismiche.

MasterSap consente l’esportazione del modello in formato HTMLper la pubblicazione in Internet dei propri lavori.

7

8

È possibile anche modellare componenti meccanici per la cui verifica è utile ricorrere alle tensioni ideali,in questo caso calcolate secondo Von Mises.

Rappresentazione della deformata statica e interrogazione dei valori nei punti desiderati.

MasterSap Top e gli applicativi di verifica e disegnoLa modellazione e l’analisi

Passiamo ora alla descrizione dei carichi che, in coerenza con le finalità applicative del tuttogenerali di MasterSap, possono essere di tipologia e configurazione del tutto generica e gravare liberamente sugli elementi e sui nodi della struttura. Per accelerare l’inserimentodei dati conviene, però, comunemente, utilizzare un archivio generale, in cui registrare preliminarmente, con il loro valore unitario, i carichi elementari ricorrenti (p.p. solai,permanente, accidentali, tamponamenti etc.) per provvedere poi al trasferimento di quelli di interesse nel progetto in corso, nella condizione di carico desiderata.Per gli edifici è disponibile un’apposita procedura che provvede alla distribuzione automaticadei carichi di solaio sulle travi di impalcato; a tal fine è sufficiente assegnare l’orditura,indicare i carichi elementari coinvolti, precisare l’eventuale presenza di vuoti di solaio (vani ascensore, rampe scale etc.).Anche i carichi degli elementi bidimensionali sono di vario genere: distribuiti, termici,inerziali, pressioni. Come negli altri casi, possono venir liberamente assegnati dall’utente,ma ne è prevista anche la propagazione automatica, utile nel caso della pressione idrostatica o di quella agente sui muri contro terra, per le quali è sufficiente assegnarepoche informazioni fondamentali.Fra le possibile tipologie di carico applicabili rientrano anche gli effetti inerziali,che impongono di dichiarare le accelerazioni nelle tre direzioni principali, in modo da simulare, in analisi particolari, l’effetto di azioni esterne prodotte sulla struttura dal movimento di mezzi o persone oppure per determinare il comportamento sismico degli elementi non strutturali.Sul modello strutturale e sulle sue proprietà si può intervenire in qualunque momento,per effettuare modifiche geometriche o di carico, per cancellare, per effettuare copie o traslazioni di oggetti. L’operazione preliminare ad ogni intervento è la semplice selezionedegli oggetti desiderati. In altre parole: prima l’utente seleziona gli oggetti desiderati, esercitail controllo sulla selezione, infine esegue l’operazione finale (modifica, cancellazione,traslazione etc.), con eventuale facoltà di esaminare l’anteprima dell’attività in essere.Essendo il prodotto destinato alla modellazione di generiche strutture, tutti gli strumenti disponibili, ad esempio quello di copia, sono stati concepiti nel modo più generale possibilee si adeguano, ad esempio, a più sistemi di riferimento, non solo cartesiani e non solo di tipo globale, ma anche liberamente definibili dall’utente in campo spaziale.L’ambiente grafico opera, comunemente, in modellazione solida tridimensionale, con rimozionedelle superfici nascoste; è ovviamente disponibile anche la rappresentazione unifilare.È possibile effettuare viste piane e prospettiche, assonometrie, sezioni, finestre e box spaziali;la struttura può essere arbitrariamente parzializzata, a libera scelta dell’utente.Il modello strutturale 3D è anche trasferibile in ambiente Cad, dove può essere gestito in modo completamente autonomo.Le funzioni di interrogazione riguardano sia dati di input che i risultati dell’analisi e consentono, quindi, di indagare in modo circostanziato anche su tutte le funzioni di rappresentazione, ad esempio sull’entità di un momento flettente in un particolare punto della struttura. In particolare tutte le proprietà associate agli oggetti (nodi ed elementi) della struttura vengono correntemente specificate muovendosi,con il mouse, sul modello strutturale.La disponibilità degli strumenti di Annulla e Ripristina (Undo e Redo) con un numero di livelli definibile a piacere, va ad ulteriore vantaggio della facilità e libertà progettuale.Molto importanti, al fine di un efficace e completo controllo dei dati,risultano le funzioni di ricerca, in grado di evidenziare gli elementi caratterizzati da una stessa proprietà (ad es. materiale, sezione, spessore, caratteristica del terreno).

9

Distribuzione della pressione sul suolo nella platea di una struttura intelaiata in acciaio.

Rappresentazione dei modi propri di vibrazione di una struttura in acciaio per l’analisi di eventuali fenomeni di risonanza con le azioni dinamiche esterne.

Analisi della condizione di sicurezza nei confronti del dannomediante calcolo e rappresentazione delle deformazioni relative di piano.

Rappresentazione e interrogazione dei valori della pressione sul suolo in una trave di fondazione.

Da sottolineare che gli oggetti così individuati possono essere resi visibili o selezionati, aprendo così la strada a tutte le possibili operazioni di modifica e di intervento selettivo.

Di grande interesse risultano anche le funzioni di rappresentazione,che riguardano sia i dati di input che i risultati dell’analisi e del dimensionamento strutturale. Vengono pertanto rappresentati, fra gli altri, carichi, deformate, sollecitazioni,pressione sul suolo, reazioni vincolari, modi propri di vibrazione e, come vedremo,i risultati delle verifiche.

La rappresentazione grafica dei risultati è di particolare importanza per gli elementi bidimensionali, per i quali si adotta la mappa a colori, utile per visualizzare la pressione in platea, le sollecitazioni, gli stati tensionali. Le tensioni ideali adottano diversi criteri di resistenza; fra tutti, citiamo quelli di Von Mises, di Tresca, delle tensioni principali.Qualunque immagine presente sullo schermo può essere trasferita, con le funzionicopia/incolla, ad un altro applicativo, ad esempio in un wordprocessor per integrare,eventualmente, la relazione di calcolo.Un importante ambito applicativo, che merita qualche approfondimento specifico,è rappresentato dalle opere in muratura la cui modellazione può essere realizzata in mododel tutto generale, coinvolgendo l’intera struttura oppure una sua generica parte (una o piùpareti, un portale, una volta etc.). Possono così essere analizzati i meccanismi resistenti diprimo modo, oppure di secondo modo. Vengono rispettati i suggerimenti dell’ordinanza 3274in merito alle modalità dell’analisi strutturale e della verifica degli edifici in muratura.La nostra raccomandazione, in fase di modellazione, è di descrivere le pareti mediante elementi bidimensionali, in modo da rappresentare degnamente il comportamento scatolaredell’edificio, anche se MasterSap consente pure l’adozione di schemi a telaio a nodi rigidicomposti da elementi monodimensionali (maschi murari e travi di collegamento).Osserviamo che l’approccio a “telaio” risulta più incerto e discutibile e la problematicitàdella modellazione si evidenzia subito, non appena si tenta di individuare correttamente le varie aste che compongono il telaio e che dovrebbero, nella loro essenzialità “monodimensionale”, dar corpo a un organismo strutturale che è, invece, tipicamente tridimensionale. Conseguenza immediata di questo approccio è una sovrastima delle azioniflettenti e, tipicamente, il fallimento della verifica a taglio che deve coinvolgere la sola partecompressa della sezione. Nonostante l’evidente semplificazione, lo schema a “telaio” viene

adottato, in modo univoco, da diverse procedure software di alternative,ma anche in questa ipotesi MasterSap offre delle opzioni aggiuntive, affiancando

ai “maschi murari”, ai “traversi”, ai “conci rigidi”, altri strumenti di modellazione che consentono di rappresentare meglio, ad esempio,

i movimenti di corpo rigido. Con MasterSap, quindi, anche per lamuratura, l’utente è libero di scegliere la soluzione più appropriata,

che si riflette anche nelle modalità di verifica, come illustriamonel seguito, trattando di MasterMuri.

L’analisi sismica, che per effetto dell’ordinanza 3274 coinvolge ora potenzialmente tutto il territorio nazionale, può essere condotta con il metodostatico o dinamico. Come già illustrato in apertura, possono essere rispettate

le prescrizioni del D.M. 16/1/96 oppure dell’ordinanza 3274. In particolare quest’ultimacomporta l’obbligo di eseguire l’analisi strutturale sotto le azioni dello stato limite ultimo e dello stato limite di danno. È contemplato anche l’uso dello spettro di risposta elastico.

Rappresentazione della deformata dell’analisi dinamica in una struttura con isolatori al primo livello.

È possibile assegnare, o calcolare automaticamente,alle estremità delle aste dei conci rigidi che modellano l’intersezione degli elementi.

Utilizzo dei conci rigidi per rendere solidali un graticcio di travicon la soletta sovrastante.

MasterSap Top e gli applicativi di verifica e disegnoLa modellazione e l’analisi

10

Per ciascuna combinazione di carico statica MasterSap determina lo stato deformativo e di sollecitazione della struttura. Nel caso dell’analisi sismica statica, in relazione all’eccentricità accidentale dichiarata, (come esplicitamente imposto dall’Ordinanza 3274)vengono automaticamente impostati i momenti torcenti di piano.

L’analisi dinamica modale determina modi propri di vibrazione e risposta spettrale,provvedendo alla combinazione dei modi mediante due metodi alternativi, abitualmentedenominati SRSS e CQC.Per effetto dell’eccentricità accidentale vengono lanciate quattro elaborazioni, ciascuna contraddistinta da una diversa posizione del centro di massa.Sui risultati delle quattro analisi dinamiche si procede per inviluppo per determinare gli effetti complessivi delle azioni sismiche agenti in direzione X, Y ed eventualmente, Z.Si procede quindi alla combinazione delle 2 o 3 componenti dell’azione sismica (X, Y, Z),applicando una delle modalità contemplate dalla norma, in base alle scelte dell’utente,e si procede infine alla sovrapposizione di tali effetti con i risultati statici corrispondenti.Si sottolinea che l’esigenza di realizzare 4 analisi dinamiche distinte comporta anche la necessità di disporre di un solutore molto veloce come LiFE, in grado di portare rapidamentea termine tutte le elaborazioni. Viene effettuato il controllo della massa eccitata.

Importante per un giudizio sull’impostazione strutturale risulta la determinazione dei centridi massa e di rigidezza della struttura, che vengono, per ovvia comodità, rappresentatianche graficamente.Per la valutazione degli spostamenti associati allo stato limite ultimo e allo stato limite di danno sono implementate specifiche rappresentazioni; nel caso dello s.l.d. vengono calcolate le deformazioni relative di piano.Vengono effettuati gli specifici controlli previsti dall’Ordinanza 3274. In particolare vengonoeffettuate le verifiche sugli effetti del secondo ordine, che comporta la determinazione delle azioni complessive verticali e taglianti agenti a livello di piano e degli spostamenti di interpiano. Inoltre vengono esercitati i controlli relativi alla regolarità dell’edificio in altezza,con particolare riferimento al controllo delle variazioni di massa e rigidezza nello sviluppocomplessivo della struttura (integrate da quelle di resistenza perfezionate in fase di dimensionamento).

MasterSap consente anche di progettare strutture con isolamento sismico utilizzando dispositivi a comportamento lineare. Sono già stati progettati alcuni edifici provvisti di isolatori.

Resta da aggiungere che MasterSap consente di applicare pienamente l’Eurocodice 8 (a cui le norme tecniche dell’Ordinanza si ispirano), prevedendo, fra l’altro, la registrazione,in appositi archivi, dei parametri caratteristici degli spettri di risposta dei Paesi interessatidagli Eurocodici.Per i Paesi rimanenti è sempre possibile definire liberamente lo spettro di risposta (s.l.u, s.l.d., elastico) da applicare alla struttura.

Esaurita la descrizione delle principali funzioni di modellazione, passiamo ora ai programmiapplicativi specificamente dedicati al progetto e al disegno di opere in cemento armato, acciaio, alluminio,legno e muratura.Bisogna sottolineare che in ogni caso non si esce mai dall’ambiente di MasterSap,che integra al suo interno tutte le funzioni di modellazione, analisi,dimensionamento e disegno.

Per la verifica di opere in c.a. si utilizza MasterArm, che tratta elementi mono e bidimensionali,dimensionando perciò travi, pilastri, setti, fondazioni, plinti, pareti, platee, solette etc.MasterArm applica il metodo delle tensioni ammissibili (t.a.) e dello stato limite (s.l.).Segnaliamo che allo stato attuale delle cose MasterArm deve contemplare e controllarediverse possibilità. Se la struttura viene edificata in zona “non sismica” oppure la progettazione segue il decreto sismico del ’96 può essere adottato il metodo delle t.a. odello s.l.; nel caso dell’Ordinanza è prevista l’adozione dei soli s.l. Anche i minimi di normavariano nei diversi casi e nel caso sismico risultano obbligatori per l’Ordinanza e facoltativiper il decreto: un caso ulteriore è dato dall’eventuale applicazione semplificatadell’Ordinanza in zona 4 che adotta criteri meno severi. Inoltre, grazie alla flessibilità della gestione dei dati l’utente può, in termini più generali, soddisfare le prescrizionidell’Eurocodice 2.

L’evoluzione normativa comporta il progressivo abbandono del metodo delle t.a. a vantaggiodello s.l. Nella descrizione che segue si farà, perciò, principale riferimento al metodo dello s.l. e all’applicazione delle disposizioni sismiche, in quanto prevedono l’implementazione di procedure di verifica più sofisticate. L’utente potrà facilmente estrapolare i concetti esposti al caso delle t.a.

Sotto il profilo operativo il dimensionamento può avvenire pochi secondi dopo la conclusionedell’analisi strutturale.Infatti, all’ingresso in MasterArm, la procedura riconosce automaticamente le varie tipologiestrutturali presenti nel modello (pilastri, travi, fondazioni, platee, pareti etc.) e a ciascunaassegna le proprietà idonee alla verifica (Rck, fyk nel caso s.l., tensione ammissibile perl’acciaio nel caso t.a. etc.); tali proprietà non sono attribuite in modo casuale, ma sono lestesse che l’utente ha personalmente predefinito come abituali in appositi archivi destinatiad ospitare le proprietà di verifica.Tale procedimento consente di accelerare l’iter del dimensionamento, ma all’utente nonviene però preclusa la facoltà, se lo desidera, di imporre appropriati e specifici criteri di progettazione anche al singolo elemento (ad es. abilitare l’effetto torsionale solo per alcunetravi, utilizzare una rete diversa di armatura in alcune parti della platea). In sostanza,anche in MasterArm, la rapidità non preclude la versatilità.Per le aste (elementi monodimensionali) MasterArm effettua la verifica a presso-tensoflessione(anche deviata), taglio e torsione. Le sezioni analizzate automaticamente sono quelle rettangolari, circolari, a T ed L diritta e rovescia. Viene eseguito, in rapida successione,il dimensionamento a rottura e le verifiche d’esercizio. Vengono infatti dapprima determinatele armature minime in grado di sopportare le sollecitazioni di presso-tensoflessione, taglio e torsione e calcolati i relativi coefficienti di sicurezza a rottura (s.l.u.); successivamenteviene esaminata la condizione di esercizio per individuare lo stato di fessurazione,di deformabilità e per controllare le tensioni (s.l.e.). In questo ambito possono essere liberamente imposti i limiti da non superare (ad esempio ampiezza delle fessure o rapportomassimo freccia/luce).Le verifiche allo s.l.u. sono specializzate in funzione della tipologia strutturale (travi, pilastri,setti..). In particolare per le travi è facoltà dell’utente stabilire il rapporto massimo x/d utileper garantire una buona duttilità locale alle sezioni critiche. Tale rapporto viene anche rappresentato graficamente in modo da valutare immediatamente l’efficienza del dimensionamento strutturale. In fase di verifica vengono applicati i minimi di normaeventualmente contemplati dalle disposizioni sismiche (DM 96, Ordinanza 3274).Impostazioni e procedure similari vengono adottate anche per le altre tipologie; da segnalare,per pilastri e setti, la definizione della percentuale minima di armatura, l’attuazione di specifiche verifiche a taglio, che includono lo scorrimento, il dimensionamento dei noditrave-pilastro. In generale la procedura di dimensionamento determina le armature minimesul perimetro della sezione, le tensioni nei materiali, la freccia massima in campata e la suaposizione sull’asta. Da segnalare che MasterArm è in grado di effettuare la verifica,

La verifica di opere in c.a.

Rappresentazione simbolica della distribuzione delle armatureinferiori orizzontali aggiuntive in una platea, con specificazionedelle quantità.

Fra tutte le combinazioni di carico assegnate in fase di analisistrutturale, vanno distinte quelle da processare ai fini della verifica allo stato limite ultimo oppure d’esercizio.

Ad ogni elemento vengono associati gli attributi di verifica,per le travi, ad esempio, è possibile anche impostare il rapportox/d per il controllo della duttilità.

11

12

La verifica di opere in c.a.

Per facilitare il riconoscimento degli elementi di criticità del progetto, anche al fine della sua ottimizzazione, si può prestabilireuna griglia di situazioni professionalmente inaccettabili.

A seguito della verifica emergono tutte le segnalazioni derivantidal mancato rispetto dei controlli geometrici, dei parametri di dimensionamento e di eventuali ulteriori controlli di interesseprogettuale stabiliti dall’utente.

oltre che per tutte le situazioni di carico assegnate nel modello spaziale, anche per quellederivanti, per le travi nel piano, da tutte le possibili combinazioni dei carichi permanenti eaccidentali, nonché di imporre momenti positivi di sicurezza in campata. È in questo modo,fra l’altro, che viene individuata la freccia massima in campata e la sua posizione sull’asta.I risultati possono essere esaminati, oltre che su stampa, anche graficamente; vengonoinfatti rappresentati in ambiente 3D i due indici di resistenza a rottura (a presso-tensoflessionee a taglio/torsione), offrendo quindi un’immediata interpretazione della capacità portantedella struttura.MasterArm analizza i plinti effettuando la verifica, a flessione, taglio e punzonamento e individuando lo stato di pressione sul suolo. A questo riguardo precisiamo che nella verificaa rottura viene determinata la capacità portante ultima del terreno, l’area efficace e l’indicedi resistenza a compressione; nella verifica di esercizio viene fatto un confronto fra la pressione esercitata dal plinto sul suolo e quella ammissibile.

Qualche precisazione ulteriore va riportata per gli elementi bidimensionali, dimensionati in base a tutte le azioni presenti, di tipo membranale, flettente e torcente. Considerata la molteplicità e la specificità delle tipologie modellabili tramite gli elementi di superficie,l’utente ha a disposizione più scelte utili per pervenire alla determinazione delle armature;inoltre, in zona sismica, è indispensabile distinguere il caso delle pareti, che devono presentare una percentuale di armatura verticale e orizzontale minima. Sinteticamente possiamo precisare che sono previste più opzioni in grado di definire l’armatura di base,alla quale potrà, eventualmente, localmente, aggiungersi un’ulteriore armatura aggiuntiva.Per problematiche particolari, quali quelle riguardanti l’armatura di serbatoi e vasche,MasterArm prevede ulteriori e specifiche scelte progettuali.Per gli elementi bidimensionali viene fatto efficacemente uso delle mappe a colori,evidenziando le zone in cui è la rete è sufficiente e quelle in cui è invece necessario aggiungere armatura, specificandone contestualmente la quantità.

Per tutte le tipologie strutturali sono previsti controlli in grado di far emergere subito alcunesituazioni potenzialmente critiche, legate ad esempio alla geometria (controlli geometrici),alla presenza di nodi “non confinati”, allo sfondamento di una percentuale massima di armatura. Altre situazioni emergono, invece, a seguito della verifica: la presenza di un elemento fuori norma viene prontamente segnalata, ma vengono anche evidenziati i casiche, pur rientrando nella norma, esulano, invece, dal campo di accettabilità pratica, che l’utente stesso ha facoltà di definire. In questo modo vengono così immediatamente individuatianche gli elementi sottodimensionati o sovradimensionati, i pilastri di snellezza eccessiva,le zone in cui l’infittimento delle staffe è praticamente inaccettabile, etc. Per mettere subitoin luce, nella loro giusta importanza, tali situazioni gli elementi vengono opportunamentesegnalati; la funzione di interrogazione, sempre disponibile, consente di analizzare i motividella segnalazione e quindi di intervenire a ragion veduta, ad esempio sulla sezione, consuccessivo immediato rilancio della verifica, magari limitatamente ai soli elementi coinvolti.In tal modo, almeno ai fini del controllo, perdono d’importanza i tabulati, nei quali è certamente più oneroso individuare, a colpo d’occhio, le situazioni sulle quali intervenire.

Gli utenti che posseggono anche la procedura Verifiche c.a. (illustrata nel seguito) possonoverificare, oltre alle sezioni standard specificate, anche sezioni del tutto generiche,già preliminarmente disegnate e assegnate in fase di input della struttura.Si procede in questo caso in modo interattivo: MasterArm propone la forma della sezione, l’utente fissa le armature e la verifica viene effettuata automaticamente sulla base delle sollecitazioni agenti, estratte direttamente dai risultati dell’analisi.

13

Il disegno di opere in c.a.

In fase di verifica MasterArm predispone già appositi archivi che coinvolgono tutte le infor-mazioni utili per dar luogo al disegno esecutivo di travi, pilastri/setti, platee, piastre, pareti.Il disegno degli esecutivi in c.a. può seguire immediatamente la verifica e a tal fineMasterSap si collega a Disegno C.A. È opportuno precisare che Disegno c.a. opera in un ambiente grafico completamente integrato con MasterSap; in altre parole l’attività di progettazione si sviluppa, dalle prime fasi di modellazione alle ultime di predisposizionedegli esecutivi, in un unico ambiente operativo.Sotto il profilo logico Disegno c.a. si compone di due parti: una finalizzata alla generazioneautomatica degli esecutivi, la seconda in grado di intervenire su tali esecutivi per apportaremodifiche o integrazioni.Per descrivere in modo più dettagliato Disegno c.a. è utile concentrarsi sulle singole procedure di disegno che verranno descritte separatamente anche se l’applicativo propostoè una soluzione unitaria.Il disegno delle travi, anche in pendenza, viene ottenuto per sezioni del tipo rettangolare,a T e L diritta e rovescia, anche variabili da campata a campata. Sul disegno vengono purerappresentati eventuali disassamenti dei pilastri inferiori e superiori convergenti alla travata.Poiché l’intendimento è quello di automatizzare la fase di disegno, il prodotto offre all’utenteuna ricca scelta di opzioni costruttive, fra cui può già preimpostare quelle di suo gradimento, riservandosi comunque la facoltà di intervenire in tempi successivi, soprattuttoin casi particolari. Da questo punto di vista il prodotto si qualifica per la sua grande flessibilità, come si può intuire anche osservando gli esempi riportati nella nostra documentazione. Il professionista non è quindi obbligato ad agire su ogni trave, né deveimpegnarsi in prima persona nel lavoro operativo, che può essere delegato anche a personale inesperto senza il rischio di commettere alcun errore, riservando per sé la fasedi controllo.Le opzioni costruttive sono registrate in apposite tabelle, che l’utente può predisporresecondo le proprie consuetudini, differenziandole in base a varie esigenze costruttive,ad es.: travi in spessore, ribassate, di fondazione, con determinati diametri di armatura.Diventa impossibile in questa sede citare tutte le scelte disponibili, anche perchè più di 50sono le opzioni principali e queste si ramificano in centinaia di ulteriori selezioni.Il programma effettua, ovviamente, tutti i controlli di normativa, ad esempio per quantoriguarda la staffatura, l’ancoraggio, la giunzione per sovrapposizione; possono venir abilitatele prescrizioni costruttive sismiche previste dalla circolare dell’aprile 97 e sostanzialmentereplicate anche nelle norme allegate all’Ordinanza. Segnaliamo che gran parte di tali prescrizioni risultano già rispettate per effetto delle verifiche eseguite in MasterArm.Ad ogni trave è associata una distinta di taglio che riassume posizione, diametro, lunghezzadelle barre e una tabella di computo che riporta il riepilogo parziale e totale di lunghezze e pesi per l’acciaio e il calcestruzzo, nonché la superficie di casseratura.

All’interno di Disegno c.a., la procedura View consente di intervenire per eventuali modifiche. Anche in questo caso le funzioni previste sono molteplici; si può selezionare una nuova tabella e ottenere in tempo reale la realizzazione di un nuovo esecutivo,che adotta una differente tipologia; si può agire sull’armatura per modificare lunghezze,forma degli ancoraggi, posizione delle quote etc.; si possono inserire o cancellare barre di armatura; si può intervenire su passo e diametro delle staffe.Tutte le modifiche si riflettono automaticamente nel computo.In ogni momento l’utente può verificare la congruenza della nuova soluzione, perché hasempre il pieno controllo non solo sugli effetti delle sei componenti della sollecitazione (sia nel caso di verifica alle t.a. che allo s.l.), ma anche sui requisiti minimi di armatura,che soprattutto nel caso sismico modificano sostanzialmente i semplici risultati dell’analisistrutturale. Eventuali carenze di conformità con la norma, anche conseguenti alle modificheapportate sull’esecutivo, vengono immediatamente notificate all’utente, che può quindi

Una delle schede di assegnazione dei parametri che governano la creazione automatica del disegno delle travi.

Nella procedura di gestione del disegno delle travi,oltre alla modifica interattiva, è contemplata la creazione della distinta di taglio.

Il disegno delle pareti in c.a. realizza una sezione orizzontale con l’indicazione dell’eventuale armatura aggiuntiva, inclusa quella di rinforzo agli spigoli.

Con un semplice clic sulla trave è possibile avere l’evidenza della relazione di calcolo e del disegno esecutivo.

14

L’impaginatore DXF gestisce in modo dinamico i disegni.Dalla tavola è anche possibile richiamare la procedura di modificadelle travi e quindi intervenire sul disegno.

Si può ottenere, a video e in stampa, il computo totale dei materiali selezionando le voci di interesse; la struttura ad albero ne facilita l’individuazione.

Importazione in una tavola di disegno di alcuni componenti prelevati dall’archivio personale del professionista.

interrogare, puntualmente, tali situazioni sul disegno,ricevendo tutte le informazioni di riscontro utili per provvedere alla rimozione dei difetti.

Il disegno automatico dei pilastri può essere realizzato con due modalità. La soluzione più innovativa è quella che predispone il disegno tridimensionale delle pilastrate e delle loro armature.L’utente può intervenire, come usualmente, con tutte le modifiche e le integrazioni necessarie, che vengono controllate attraverso una procedura di riverifica. Accanto al modello 3D vengono rappresentate le due viste per ciascuna pilastrata, completa delle sezioni di interesse. La procedura genera poi l’elaborato finale, costituito principalmente dall’esecutivo 2D, eventualmente corredato dal disegno 3D che può essere di ulteriore chiarimento nelle situazioni più critiche.Per i pilastri è prevista anche una seconda soluzione esecutiva, di tipo più elementare, che produce, per ogni piano la pianta e le sezioni rilevanti della pilastrata.Entrambe le procedura di disegno dei pilastri eseguono ovviamente tutti i controlli di normativa, per altro già eseguiti dai programmi di calcolo e producono un computo dei materiali analogo a quello realizzato per le travi.

Il disegno esecutivo di platee e piastre si basa sui risultati di MasterArm. Dalla mesh di elementi finiti che caratterizza una piastra, il programma individua il contorno esterno e gli eventuali fori interni, riconosce i pilastri, i setti e le pareti convergenti a quella quota.Su più layer (piani) vengono poi riportate quattro distinte disposizioni di armatura, relativealle due direzioni ortogonali e alle due posizioni (inferiore o superiore) di posa.Tutte le informazioni risultano debitamente quotate. Anche in questo caso viene realizzato il computo metrico.Anche il disegno delle pareti avviene per elaborazione dei risultati di MasterArm e riguardale strutture in elevazione.Vengono eseguite sezioni orizzontali alle diverse quote di calcolo, che vengono completatecon l’armatura orizzontale e verticale da porre in opera, distinguendo l’armatura di base (ad esempio la rete) da quella aggiuntiva, eventuale.In base a opportuni controlli di forma vengono comunque aggiunte apposite barre agli spigoli delle pareti.Tutti i computi, ottenuti dai singoli applicativi, possono dar luogo a un computo finale,relativo all’intero progetto, riepilogativo dei materiali utilizzati. Tale computo può essereanche frazionato in modo da riguardare anche una generica parte del progetto,ad esempio solo alcuni piani della struttura.

L’Impaginatore dxf è un altro applicativo AMV, finalizzato alla gestione dei disegni e alla composizione delle tavole, che risulta agevolata dal fatto che l’Impaginatore tratta tutti gli elaborati grafici, ma riconosce in automatico quelli realizzati dai prodotti AMV(MasterSap, Disegno c.a., Disegno acciaio). I disegni possono essere selezionati con piùmodalità, ad esempio per descrizione o per piano di giacitura dell’elemento all’interno del modello strutturale.Analogamente si può agire sul data-base per ricercare o cancellare un disegno già impaginato.Il formato dei disegni in input e output è dxf standard.Nell’Impaginatore sono disponibili tutti gli abituali strumenti Cad per traslare, scalare,spostare etc. i disegni all’interno della tavola; si possono adottare tecniche di taglia/incolla

Il disegno di opere in c.a.

15

Le armature delle pilastrate vengono rappresentate e possono essere modificate in ambiente 3D,dando poi luogo ai classici esecutivi bidimensionali.

tra due tavole; è prevista la classica gestione del disegno tramite layer.In fase di impaginazione può essere impostato lo stile, che consente, fra l’altro, di associarea ciascun formato il relativo cartiglio e di predefinire le modalità di gestione dei disegni(distanze relative, modalità di visualizzazione: tramite busta, a disegno intero, a disegno con rimozione automatica del testo “troppo piccolo”, etc.).Il trattamento dei disegni così impaginati avviene in modo dinamico, con tutti i conseguentivantaggi di questa sofisticata tecnica di gestione.Così se viene modificata (ad esempio con View) una trave già presente in una tavola,la nuova soluzione va ad aggiornare la precedente (ciò avviene addirittura per modifiche che coinvolgono un generico disegno dxf realizzato con altri applicativi); da MasterSap è possibile interrogare il modello strutturale per conoscere le tavole e le raccolte in cui

è stata inserita, ad esempio, una determinata travata (in questo modo è sempre possibile verificare

quali elementi costruttivi non sono statiancora impaginati).

Oltre alla singola tavolal’Impaginatore gestisce la raccolta,che comprende tutte le tavoleriguardanti un dato progetto; in considerazione dell’eventualità di varianti, è possibile gestire anchepiù raccolte per uno stesso progetto.Nell’Impaginatore è inclusa una procedura di utilità che consente di predisporre rapidamente,anche per finalità meramente pratiche, disegni riguardanti particolari costruttivi di interessecomune, quali cordoli, scale,plinti etc.

La mappa a colori consente di esercitare un controllo preliminaresui risultati, prima di procedere alla generazione automatica del disegno della platea.

Generazione parametrica di un componente,in questo caso una rampa di scala.

16

MasterVer è l’applicativo per il dimensionamento di aste in acciaio, alluminio e legno (massiccio e lamellare), mentre MasterNodo analizza i collegamenti nodali.La verifica degli elementi bidimensionali (piastre, serbatoi etc.) è già disponibile, tramite il calcolo delle tensioni ideali, fra le funzioni base del modulo di modellazione e analisi.MasterVer si comporta, sotto il profilo operativo, in modo identico a MasterArm; può essere lanciato immediatamente dopo l’analisi strutturale perché all’atto della primaverifica vengono automaticamente associati alle aste i criteri di progetto abituali già preimpostati dall’utente, che continua a godere, comunque, della più ampia libertà di intervento.Per i profili a caldo la verifica può essere condotta in conformità alla norma CNR 10011 o all’Eurocodice 3; per i profili formati a freddo viene adottata la norma CNR 10022.Per le sezioni in alluminio si adotta la specifica UNI 8634 e la procedura si comporta in modo del tutto analogo a quanto descritto nel seguito per l’acciaio.Nel caso del legno, massiccio o lamellare, vengono effettuate le verifiche con il metodo delle tensioni ammissibili o in base all’Eurocodice 5. In questo caso vengono ovviamenteadottati gli opportuni criteri di dimensionamento anche sulla base dei dati registrati in appositi archivi. Così per tutte le categorie di legno massiccio e lamellare sono registratele tensioni caratteristiche di lavoro per i diversi tipi di sollecitazione.MasterVer effettua la verifica di resistenza, stabilità e svergolamento per aste di tipo reticolare (semplici e composte) e trave. Vengono verificate tutte le sezioni: quelle ricorrenti,i profili della serie normalizzata, anche variamente accoppiati o disposti, nonché le sezionigeneriche. Se si adotta la norma CNR viene così determinato lo stato tensionale provocatodalle singole sollecitazioni e la tensione ideale.L’interpretazione dei risultati risulta particolarmente immediata nell’esame di tensioni e snellezze tramite mappa a colori, che fornisce una pronta lettura delle condizioni di sfruttamento dei materiali.Analogamente si procede nel caso dell’alluminio. Per tutte le sezioni, anche generiche,formate a freddo vengono analizzate le condizioni di lavoro ed effettuate la verifiche anchein conseguenza dell’insorgere di fenomeni di instabilità locale.Per l’acciaio, nel caso dell’EC3 vengono analizzate tutte le sezioni contemplate e, in relazionealle sollecitazioni applicate, viene determinata la relativa classe (1,2,3,4) e vengono eseguitetutte le verifiche previste a resistenza e a stabilità sia euleriana che flessotorsionale.

Acciaio, legno, alluminio:Verifica di elementi strutturali e di unioni

La relazione di calcolo, che include la verifica di resistenza e stabilità, può essere ottenuta puntando semplicemente l’elemento desiderato.

Tensioni ideali, riferite alle massime ammissibili nelle aste di un capannone con risalto in rosso dei casi fuori norma.

Rappresentazione grafica delle snellezze dei profili in acciaio nel modello di una scala. In figura compare anche un’immaginetratta dalla banca dei profili di MasterSap.

Anche in MasterVer si possono liberamente definire i parametri di progetto, si noti in figura la scheda dei dati richiesti per la verifica EC3 con opzioni specifiche richieste dall’Ordinanza 3274.

17

Particolare attenzione è stata riservata alle verifiche previste dall’Ordinanza 3274,che hanno comportato un significativo aggiornamento di MasterVer, per far fronte ai specificicontrolli in zona sismica.In ogni caso, qualunque sia il metodo adottato nel dimensionamento, è possibile dichiararesituazioni particolari di verifica per sequenze di aste (superelementi) e procedere all’analisi,oltre che per tutte le situazioni di carico assegnate nel modello spaziale, anche per quellederivanti, nel piano, da tutte le possibili combinazioni dei carichi permanenti e accidentali,nonché di imporre momenti positivi di sicurezza in campata.È in questo modo, fra l’altro, che viene individuata la freccia massima in campata e la suaposizione sull’asta.

Fra gli aspetti di particolare importanza per le strutture in acciaio, ricordiamo che all’internodel modello strutturale è possibile simulare collegamenti interni ideali (di tipo rigido o a cerniera), ma anche giunti semirigidi, come contemplato dall’EC3.MasterNodo esegue il progetto e la verifica dei nodi bullonati e saldati in acciaio alle t.a.e agli s.l. (secondo la CNR 10011) o secondo l’Eurocodice 3. Nel caso dell’EC3 la verificaavviene con il metodo per componenti; viene inoltre calcolata la rigidezza rotazionale del giunto necessaria per poterlo classificare come nodo rigido o semirigido.Illustrando, in estrema sintesi, la modalità operativa di MasterNodo bisogna innanzitutto precisare che i vari giunti di comune impiego risultano già comunemente archiviati in apposite banche, completi di ogni dettaglio costruttivo.Se l’utente vuole ora dimensionare, ad esempio, le unioni di una capriata metallica,deve semplicemente isolare, nell’ambito del modello, la sottostruttura di interesse: in pochiistanti MasterNodo preleva dalle banche la soluzione impostata ed effettua la verifica pertutti i collegamenti. Vengono ovviamente evidenziate le situazioni fuori norma e i collegamenticon incompatibilità geometriche. A seguito della verifica si possono esaminare risultati e dettagli costruttivi, eventualmente modificare parametri o dimensioni geometriche ed ottenere l’aggiornamento del calcolo, anche con facoltà di intervento interattivo.Per quanto riguarda le tipologie disponibili, sono contemplati diversi tipi di unione (squadretta,coprigiunto, flangia, piastre con tirafondo, reticolari etc.), articolate ulteriormente al lorointerno, in più scelte costruttive.Può influire al riguardo sia la classe dei materiali, sia la soluzione meccanica adottata:si può ad esempio scegliere fra otto tipi di flange (con eventuale mensola di rinforzo), tre tipidi piastre di base per le colonne, è previsto il semplice o il doppio truschinaggio per i profilati a L. L’attacco può coinvolgere, oltre agli usuali profili a I e a C, anche profilaticavi, rettangolari e circolari.In ogni caso i collegamenti standard archiviati risultano individuati in tutti i dettagli,fra cui dimensioni, spessori, numero e diametro dei bulloni, interassi, altezza dell’eventualecordone di saldatura.La procedura predispone anche il modello tridimensionale del nodo strutturale, che puòessere interessato da più giunti in varie direzioni. La rappresentazione locale 3D può esseremanipolata con tutti gli strumenti già illustrati per l’intera struttura. Così l’utente può valutare in modo esaustivo il collegamento in tutti i suoi aspetti costruttivi. Oltre a questamodalità di rappresentazione, ad ogni giunto risulta associato anche il relativo disegnocostruttivo bidimensionale, che l’utente può ulteriormente modificare e integrare per eventualiesigenze di personalizzazione; questi disegni vengono adottati da Disegno Acciaioall’interno del disegno costruttivo d’assieme elaborato da tale procedura.

La rappresentazione 2D o 3D del collegamento può utilmente corredare anche la relazionedi calcolo.

L’impiego delle banche risolve anche alcuni aspetti di ordine pratico. Ci si riferisce,ad esempio, all’opportunità di evitare la proliferazione eccessiva di particolari costruttivi,che si preferisce generalmente uniformare all’interno della struttura in esame.

Verifica interattiva dei collegamenti di aste reticolari; eventuali situazioni fuori norma sono evidenziate in rosso.

Alcune delle tipologie di nodo previste in MasterNodo.

È previsto il calcolo dei giunti in acciaio in modalità interattiva ed automatica. La banca dati già comprende migliaia di componenti, qui ad esempio è illustrato un attacco in fondazione.

Interrogazione e visualizzazione in 3D aiutano a controllare tutti i risultati della verifica.

18

Acciaio, legno, alluminio:Verifica di elementi strutturali e di unioni

Anche per i nodi in acciaio è sufficiente puntare l’elemento coinvolto per ottenere tutti i risultati che riguardano quel collegamento, con la rappresentazione grafica del giunto.

La verifica dei collegamenti prevede numerose tipologie; per quanto riguarda i collegamenti flangiati, in figura compaionosolo alcune delle connessioni previste.

La verifica delle saldature a cordone d’angolo o a completa penetrazione è prevista per tutte le sezioni di interesse pratico.

Negli archivi globali, già forniti con MasterNodo e liberamenteampliabili, sono disponibili più strumenti che facilitano l’assegnazione, il riepilogo e l’esame dei dati.

Inoltre l’uso delle banche facilita l’impiego del prodotto anche da parte di personale non esperto, che viene comunque obbligato ad operare su particolari costruttivi già definiti in modo professionale.Per offrire all’utente ancora maggiore flessibilità operativa sono in realtà disponibili più banche; in tal modo si riesce a diversificare, per una stessa tipologia di collegamento,la soluzione applicativa, per renderla magari conforme ad esigenze particolari della committenza.Le unioni di interesse generale sono già inserite in una delle banche fornite con il programma.Come anticipato brevemente all’inizio, l’utente può imporre il collegamento meccanico desiderato selezionando, nel modello in MasterSap, le aste interessate.Ad esempio: il collegamento fra due travi può avvenire tramite squadretta (con eventualepresenza di coprigiunti d’anima e d’ala), oppure con flangia; l’attacco fra trave e colonnapuò avvenire sull’ala o sull’anima, con squadretta o flangia, ancora con eventuale presenza di coprigiunto.Oltre che dei giunti bullonati, MasterNodo esegue la verifica anche dei collegamenti saldati.In questo caso è stata predisposta una procedura che consente di effettuare la verifica delle saldature per tutte le molteplici tipologie di sezione previste in MasterSap.Le saldature sono soggette a verifica anche quando fanno parte integrante del giunto,come avviene ad esempio per le flange.

19

Il disegno esecutivo di progetto delle opere in acciaio viene ottenuto con l’ausilio della procedura denominata Disegno Acciaio. L’utente opera sempre nell’ambiente graficodi MasterSap per individuare, nel contesto generale, le sole parti che intende disegnare,ad esempio un portale o una capriata, ma anche una generica sottostruttura posta in unpiano qualsiasi (come avviene per le falde dei tralicci). Disegno acciaio opera su ciascuna di queste sottostrutture interpretando il modello strutturale e rimuovendo ogni possibileinterferenza per dar luogo al disegno esecutivo di progetto. Ad esempio, nel caso delle reticolari il programma riconosce automaticamente le briglie inferiori e superiori (che non vengono generalmente modificate), mentre provvede ad accorciare le aste di parete, in modo da evitare interferenze reciproche fra i vari elementi; a tal fine è anchepossibile definire una tolleranza costruttiva.È da sottolineare la totale libertà con cui l’utente può selezionare gli elementi che andrannoa comporre il disegno; la scelta non ha alcuna limitazione, né derivante dalle tecniche di modellazione, né legata al piano in cui giacciono le aste, che può essere generico.In sostanza per ogni sottostruttura (segnaliamo che a ogni progetto corrispondono generalmente più disegni, ad esempio di distinte capriate o telai) Disegno acciaio dà luogoal relativo disegno esecutivo; inoltre per rispettare le distinte modalità rappresentative con cui vengono comunemente documentate le opere reticolari/tralicciate e quelle intelaiate, è stata predisposta una procedura di disegno specifica per ciascuna delle duetipologie costruttive.Accanto a queste due procedure di disegno è disponibile un terzo applicativo che produceun unifilare, sul quale vengono anche riportate le quote degli assi, l’indicazione dei profiliutilizzati e la modalità di accoppiamento.Tutti i disegni possono essere eventualmente rielaborati con qualsiasi Cad bidimensionale,in modo da comporre la tavola esecutiva finale.Per quanto illustrato finora Disegno Acciaio opera indipendentemente da MasterNodo,che influisce però sul disegno esecutivo finale; infatti tutti i collegamenti verificati conMasterNodo vengono riportati da Disegno Acciaio nell’esecutivo, provvedendo ad inserire i particolari costruttivi dei giunti dimensionati, completi di bullonatura e delle relative quote.Vengono anche trattate le saldature.Nel disegno vengono gestite tutte le situazioni geometriche contemplate nel modello,inclusa la presenza di aste in pendenza.

Il disegno di opere in acciaio

Anche per le reticolari Disegno Acciaio rielabora il modello strutturale ed inserisce nel disegno i particolari calcolati con MasterNodo.

Rappresentazione tridimensionale di alcuni giunti in acciaio.

Disegno Acciaio realizza gli esecutivi di telai, che vengono liberamente selezionati nel modello di calcolo.

20

MasterMuri:dimensionamento delle opere in muratura

Assegnazione delle proprietà della muratura ai fini della verifica,con specificazione, fra l’altro, delle resistenze caratteristiche dei materiali e delle eccentricità.

Rappresentazione mediante mappa di colore dell’indice di resistenza a pressoflessione nel piano del maschio murario.

Come anticipato la modellazione di una struttura in muratura può avvenire sia medianteelementi bidimensionalima anche con astemonodimensionali (pilastri e travi).La prima soluzione è assolutamente da preferire perché è l’unica in grado di rappresentare degnamente il comportamentoscatolare dell'edificio. Adottando invece una modellazione con elementi monodimensionali la verifica dei maschi murari diventa critica, perché risultano sovrastimati gli effetti flettentie quindi penalizzate le verifiche a taglio che si basano sul contributo della sola parte compressa della muratura.Le pareti murarie disposte nelle due direzioni principali della pianta dell'edificio, collegate ai solai,rappresentano infatti un insieme scatolare in grado di sostenere anche condizioni di carico straordinarie imposte da un evento sismico. In generale, i principi di base,le ipotesi e i modelli che vengono utilizzati per lo studio di edifici a pareti portanti in cementoarmato possono essere estesi all'analisi di organismi a struttura muraria considerando,ovviamente, le specifiche caratteristiche meccaniche della muratura e dei materiali costituenti. Negli edifici in muratura la resistenza alle azioni sismiche è legata alla capacitàdell'impianto strutturale di mantenersi sostanzialmente integro e in grado di ripartire le azioni orizzontali sui pannelli di controvento evitando, quindi, che I'organismo perda la suastruttura scatolare intervengano meccanismi locali di ribaltamento che possono portare al collasso l'intera costruzione.Fissiamo quindi innanzitutto la nostra attenzione sulla modellazione tramite elementi bidimensionali, per i quali l’analisi strutturale di MasterSap determina lo stato tensionalecaratterizzato da azioni membranali e flettenti. La verifica può avvenire, con poche differenze, optando per il metodo delle tensioni ammissibili, degli stati limite o seguendo le indicazioni dell’EC6; il metodo degli stati limite appare comunque il più appropriato.Replicando l’impostazione già adottata in MasterArm e MasterVer, anche per la muratura,ai fini del dimensionamento, ai vari elementi vengono assegnate proprietà specifiche,che non era necessario definire per l’analisi strutturale, come la resistenza caratteristicadella muratura a compressione fk e a taglio fvk0.Nella verifica bisogna tanche tener conto di ulteriori aspetti, quali la presenza di riseghe in elevazione, le modalità d’appoggio dei solai in testa ai muri, che influenzano il valoredelle varie eccentricità che entrano in gioco in verifica e che sarebbe controproducente considerare nell’analisi. Queste informazioni vengono pertanto assegnate in MasterMuri e consentono di determinare, in relazione alla snellezza del muro, i coefficienti di riduzione della sua resistenza.Per determinare le caratteristiche di sollecitazione globale in MasterMuri l’utente provvede ad isolare, liberamente, mediante strumenti di parzializzazione grafica,una porzione di muro, dal cui stato di tensione puntuale si ricavano, mediante integrazione, sforzo normale, taglio e momenti flettenti.Si perviene così a risultati formalmente analoghi a quelli di un pilastro, che riassume il comportamento complessivo della porzione di muro.In estrema sintesi: partendo da una modellazione con elementi di superficie si provvede a posteriori a determinare, mediante integrazione dello stato tensionale, le sollecitazioni globali da controllare in base alle disposizioni normative.Se invece si parte direttamente da un modello a travi e pilastri (telaio) si ottengono subito

21

Individuazione dei maschi murari per la determinazione delle sollecitazioni globali e conseguente verifica in un modello ad elementi bidimensionali.

Analisi delle modalità di collasso di una parete con determinazionedel coefficiente di intensità sismica corrispondente.

Rappresentazione mediante mappa di colore dell’indice di resistenza a taglio.

le caratteristiche di sollecitazione, che sono però parzialmente sovrastimate a causa di un significativo difetto di rappresentazione (modellazione) iniziale.In fase di dimensionamento MasterMuri distingue le combinazioni di tipo statico da quelle che includono le azioni sismiche; per le prime vengono applicate le prescrizioni del D.M.20/11/87, per le seconde le norme tecniche dell’ordinanza 3274, con coefficienti parziali di sicurezza del materiale γm diversificati. Viene attuata la verifica dei muri soggetti a carichi verticali, ad azioni orizzontali nel piano del muro, a pressoflessione fuori piano,a taglio. I risultati, oltre che in stampa, vengono presentati, in modo più efficace ed immediato, mediante mappe a colori, per mezzo di indici di resistenza riguardanti il rapporto fra la tensione agente e quella resistente ultima.Per la verifica complessiva dell’edificio è però necessario anche analizzare le fasce di pianoche mettono in collegamento le varie pareti della struttura. MasterMuri prevede, pertanto,di effettuare, con varie modalità, la verifica a compressione e a taglio di questi elementi di collegamento.Consapevoli della difficoltà oggettiva di riprodurre nel modello le condizioni effettive del comportamento strutturale, sono stati predisposti ulteriori strumenti di indagine,in grado di evidenziare, ad esempio, anche situazioni locali di potenziale pericolosità,quali quelle derivanti dalla presenza di azioni locali di trazione negli elementi.Se l’utente opta per una modellazione con elementi pilastri e travi, la procedura di dimensionamento si sviluppa con modalità analoghe, con la semplificazione di conosceregià le caratteristiche globali di sollecitazione da processare.Abbiamo fin qui trattato la verifica dell’organismo strutturale nel suo complesso.Come già evidenziato nella parte riservata all’analisi strutturale, MasterSap può però ancheanalizzare porzioni di edificio (ad esempio singole pareti) per determinare i moltiplicatori di collasso, ricordando che il fenomeno può derivare per ribaltamento della parete oppureper eccesso tensionale. In entrambi i casi MasterSap individua lo stato di collasso applicando, alla struttura, azioni inerziali progressive fino a determinarne lo stato di crisi.Finora l’esposizione si è concentrata sugli edifici, ma dobbiamo ampliare l’orizzonte applicativo anche ad altre opere che non rientrano in questo caso, come avviene,ad esempio, per volte e cupole.In questi casi l’analisi strutturale mantiene la sua validità, ma il dimensionamento deveseguire altre strade, perché non sono impiegabili i metodi di verifica che fanno riferimento a criteri di snellezza ed eccentricità.Una strada perseguibile ai fini della verifica, e per la quale sono anche disponibili in letteratura significativi esempi applicativi, è quella di far ricorso alla determinazione delle tensioni principali massima e minima sulle facce interne ed esterne della parete.Tale procedura è implementata nel modulo di MasterSap che riguarda la modellazione

e l’analisi, assieme ad altri criteri generali di verifica.

22

Procedure ausiliariedi verifica c.a. (t.a. e s.l.)

Rappresentazione della capacità portante in una generica sezionecava mediante dominio di rottura.

Nella verifica allo s.l.u. vengono utilizzati i parametri di calcoloregistrati in appositi archivi, che consentono di personalizzarecompletamente le modalità del dimensionamento.

Verifica s.l.u. di una sezione in c.a.p.; si noti la rappresentazionegrafica dello stato deformativo e tensionale nel calcestruzzo e nell’acciaio.

Per la verifica di sezioni in c.a. ordinario è disponibile una procedura in grado di effettuare il calcolo sia alle tensioni ammissibili che con il metodo semiprobabilistico agli stati limite.

Le recenti norme sismiche ma anche l’intero apparato normativo, nei diversi campi applicativi, sta indirizzandosi verso l’uso preferenziale del metodo degli stati limite.Riteniamo quindi utile per il professionista, in ogni caso, orientarsi in tal senso; al riguardo segnaliamo che la procedura di verifica agli stati limite, disponibile, con variaggiornamenti dal 1992, è particolarmente utile anche ai fini dell’apprendimento del metodo; è molto semplice da usare, predispone tutti i parametri conformi alla norma italiana, consente di apprezzare graficamente, nei risultati, tutti gli aspetti deformativi e tensionali tipici del metodo.

L’applicativo è dotato,per esigenze di carattere pratico,di due procedure:la prima è indirizzata a verificare sezioni di forma del tutto generica, la seconda è finalizzata al rapido esame di sezioni standard.

Nella procedura per sezioni generiche l’input può avvenire con gli abituali strumenti di disegno, ma si può anche semplicemente importare un disegno realizzato con un qualsiasi Cad esterno.In alternativa all’input diretto della sezione, questa può venir assegnata specificando tipologia (che va selezionata nell’elenco di quelle disponibili:rettangolare, poligonale, circolare, circolare cava, a C, a T, a L etc.) e dati geometrici.Qualunque sia la modalità di input utilizzata, la sezione sarà caratterizzata da un contornoesterno e da una o più eventuali cavità interne e potranno essere calcolati baricentro,assi principali d’inerzia, parametri statici. Sono disponibili generiche funzioni di traslazione o rototraslazione, anche al fine di riposizionare la sezione sugli assi principali.Una volta definita la sezione vanno assegnate, sempre per via grafica, le armature.Anche in questo caso sono previste molte facilitazioni: definendo il copriferro, le armature si posizionano automaticamente sulla relativa linea; possono essere introdotte barre agli spigoli, si può distribuire più barre fra due punti assegnati; si può facilmente intervenireper modificare, cancellare o cambiare diametro. Oltre alle barre ordinarie è previsto anchel’inserimento di armature di precompressione.La fase finale riguarda la verifica: assegnate le caratteristiche della sollecitazione (genericapresso-tensoflessione deviata) si passa all’esame dei risultati. Nella procedura si è datogrande risalto all’aspetto grafico: i risultati, oltre ad essere riprodotti con i classici tabulati,sono direttamente interpretabili a video tramite i diagrammi dello stato deformativo e tensionale nel calcestruzzo e nell’acciaio. Le situazioni non verificate vengono subitomesse in risalto con messaggi opportuni. Viene riportata la posizione dell’asse neutro e spostando il cursore all’interno della sezione risultano evidenziati, sui corrispondenti diagrammi, i risultati numerici, nel calcestruzzo e nell’acciaio, per ogni punto della sezione.Per la verifica s.l.u. la procedura determina anche il coefficiente di sicurezza a rottura e il campo in cui questa avviene.Viene anche determinato il dominio di rottura della sezione, che, come in tutti gli altri casi,può essere visionato e stampato, in una scala opportuna. Possono essere interrogate le sollecitazioni, di particolare utilità per conoscere il comportamento della sezione al confine del suo dominio.

23

Verifica t.a. di una sezione generica; i risultati possono essereconsultati per via grafica oppure in un menu laterale ad albero.

Nei casi più complessi MasterSap trasferisce alla procedura di verifica tutti i dati utili per dimensionare qualunque sezione,anche generica.

Come anticipato, oltre al programma appena descritto, che procede per via grafica ed èfinalizzato all’esame di sezioni del tutto generiche, è disponibile una procedura ad inputsemplificato per il rapido esame di sezioni di uso ricorrente sottoposte a sollecitazioni di presso-tensoflessione retta, taglio e torsione. Tale procedura dà luogo a risultati impostatisecondo le modalità già descritte per la sezione generica. Inoltre, all’interno di tale programma sono anche disponibili le verifiche a taglio e/o torsione, che determinano lo stato tensionale (per le t.a.), gli indici di resistenza (per lo s.l.u.) e, in ogni caso,le armature derivanti dalle azioni taglianti e torsionali.

Tali verifiche possono essere eseguite in modo autonomo oppure discendere da una preliminare verifica flessionale.Si segnala che nella verifica allo s.l.u. il diagramma tensionale/deformativo del calcestruzzoè modellato dalla curva parabola-rettangolo, quello dell’acciaio è standard (bilatera),oppure può essere liberamente descritto dall’utente che ha facoltà di assegnarlo per punti;può essere liberamente definita la deformazione massima accettabile nel calcestruzzo e nell’acciaio. I valori caratteristici dei materiali vengono proposti da programma (in funzionedelle resistenze di riferimento dei materiali e in base alle prescrizioni della norma italiana),ma possono essere modificati dall’utente, per adeguarli a quanto stabilito dall’EC2 o da normative straniere; in particolare l’utente può intervenire sulle resistenze di calcolo a flessione per calcestruzzo e acciaio, sul modulo di elasticità dell’acciaio, sulle resistenzedi calcolo a taglio/torsione in stato compresso e teso per il calcestruzzo.La procedura allo stato limite include anche un programma per la verifica di esercizio,limitata alle sezioni di tipo ricorrente e al c.a. ordinario. In questo caso viene innanzituttodeterminato se la sezione è soggetta a fessurazione o meno; successivamente vengono calcolate le tensioni massime nei materiali e l’ampiezza delle eventuali fessure.Anche per la verifica di esercizio, caratteristiche dei materiali e i parametri, talora empirici,per la determinazione della condizione di lavoro sono assegnabili dall’utente,nel pieno rispetto delle normative italiane ed europee.

La procedura, oltre a svolgere l’autonoma funzione di verifica descritta in queste pagine,è anche in grado di collegarsi a MasterArm e quindi di effettuare una verifica interattivadelle sezioni in c.a.In questo caso l’utente deve scegliere, nel modello in MasterSap, le aste che intende verificare per consentire alla procedura di prelevare in automatico tutti i dati già noti,fra cui sollecitazioni e parametri geometrici della sezione (generica o standard), necessariper il dimensionamento. A questo punto si apre l’ambiente delle “Verifiche” e all’utentespetta unicamente la definizione delle armature. Viene presentato, per tutte le ascisse dell’asta interessata, il prospetto delle sollecitazioni ovvero i risultati di MasterSap relativialle varie combinazioni dell’analisi strutturale. Le varie situazioni di lavoro possono essere così processate singolarmente o complessivamente.

24

Solai effettua il calcolo e il disegno di solai prefabbricati o gettati in opera.Per il dimensionamento utilizza il metodo delle tensioni ammissibili e dello stato limite.Anticipiamo brevemente che anche nel caso di Solai i dati geometrici possono esser direttamente acquisiti dalla pianta, importata in formato dxf o dwg. Se si vuole svilupparel’armatura di tutti i solai di un progetto di MasterSap, è possibile riconoscere automaticamente gli esecutivi di piano generati nel modello spaziale, formando così unaraccolta che include i progetti dei diversi impalcati. Vengono riconosciute tutte le informazionidi interesse comune, come i carichi.Qualunque sia l’origine della pianta importata, si procede alla definizione grafica degli schemi di calcolo, di cui viene quindi eseguita l’analisi, con conseguente proiezione sull’esecutivo di tutti i particolari costruttivi, fra cui le armature.In sostanza a lavoro ultimato si ottiene un disegno esecutivo, in formato dxf o dwg,della pianta dell’impalcato completa di tutti i particolari costruttivi, con ampia possibilità di modifica e integrazione. In alternativa all’acquisizione automatica da disegno la procedurapuò eseguire il calcolo anche introducendo per via alfanumerica i dati dello schema,anziché ottenerli direttamente dal disegno.Dopo questa presentazione generale, passiamo ora descrivere, con maggior dettaglio,le varie funzioni di Solai, illustrando innanzitutto le potenzialità della procedura di calcolo.Solai tratta, in generale, strutture gettate in opera, oppure prefabbricate del tipo a travettitralicciati o precompressi, a pannelli, a lastra predalles, in qualunque configurazione strutturale, anche con altezza variabile, con blocchi collaboranti o no, per strutture monotravee bitrave. I parametri di calcolo, caratteristici di ogni tipo di solaio, vengono archiviati su specifiche tabelle, già fornite con il programma; i dati sono modificabili e ampliabili dall’utente per un loro eventuale adattamento a particolari esigenze costruttive, abbastanzacomuni nel campo della prefabbricazione.Per ogni tipo di solaio si possono perciò definire, fra l’altro, gli interassi disponibili e,in funzione di questi, numero e larghezza delle nervature resistenti, armatura base di confezione, eventuali momenti di servizio, tipologia del blocco in laterizio (collaborante o no). Si possono inoltre predisporre le soluzioni standard per l’armatura inferiore e superiore:numero e diametro delle barre, tipologia costruttiva desiderata, ad esempio per quantoriguarda il tipo di ancoraggio (diritto, piegato, etc.). Si può poi prestabilire il valore correnteper alcuni parametri di calcolo, come, ad esempio, la resistenza caratteristica del calcestruzzo,la tensione ammissibile o di snervamento dell’acciaio.Il programma di calcolo tratta sia carichi distribuiti che concentrati e provvede all’automaticacombinazione dei permanenti e degli accidentali. La verifica segue i principi generali giàillustrati per le altre procedure, ad esempio MasterArm. Così, nell’applicazione del metododello stato limite viene eseguito il dimensionamento a rottura e d’esercizio. Come anticipato,se il calcolo è ancorato ad un progetto di MasterSap, i carichi unitari possono venir importatiautomaticamente. Gli appoggi sono considerati di larghezza finita con facoltà di imporre lo spuntamento parabolico dei momenti negativi e la ridistribuzione del diagramma dei momenti, per effetto di una riduzione di quelli negativi agli appoggi. Possono ancheessere assegnati valori minimi di sicurezza per il momento positivo in campata e per quellonegativo agli appoggi di estremità.Il calcolo individua innanzitutto le sollecitazioni di momento e di taglio e determinate le sezioni minime di armatura superiore e inferiore, le barre di ammaraggio, eventuali fascepiene e semipiene, le frecce. Le barre da porre effettivamente in opera vengono desuntedalle sezioni minime di armatura, perché il programma accede alle soluzioni già tabellate e individua quella più economica. Particolare attenzione è stata dedicata alla verifica a taglioallo stato limite, che come noto risulta molto più cautelativa dell’analoga verifica alle tensioniammissibili, con conseguenze significative sull’esecutivo di cantiere (sovradimensionamentodelle fasce piene). Solai propone alcune opzioni di calcolo in grado di eliminare tali inconvenienti per i solai dotati di traliccio.

Solai

Specifiche banche dati propongono i parametri di calcolo per ogni tipologia di solaio; è anche possibile archiviare dati di più fornitori.

Parametri assegnati ad uno schema di solaio tralicciato; è possibile modificare qualsiasi parametro,come l’altezza del solaio, che può anche variare da campata a campata.

25

L’utente ha facoltà di modificare, o di inserire, qualunque particolare costruttivo,come diametro e lunghezza delle barre; può definire la presenza di corree (rompitratta),modificare e spostare quote e descrizioni. Solai gestisce gli oggetti grafici a blocchi ed èpertanto possibile spostare una intera fila di ferri inferiori con una semplice operazione di trascinamento tramite il mouse.Una volta effettuate le scelte definitive di armatura, eventualmente conseguenti a modifichepersonalizzate, il programma determina le effettive condizioni di lavoro dei materiali.In particolare, nel prospetto numerico finale della verifica, nel caso dello stato limite compaiono, per tutte le sezioni significative di calcolo, le sollecitazioni, le armature poste in opera, gli indici di resistenza a rottura a momento e a taglio, lo stato tensionale d’esercizio nel calcestruzzo e nell’acciaio e l’ampiezza delle fessure corrispondenti.Bisogna sottolineare che poiché l’utente ha già predefinito le soluzioni standard di propriogradimento, le eventuali necessità di intervento sono modeste e pertanto la progettazionedei solai evolve in modo molto rapido e efficiente.Molto valide sono anche le funzioni di interrogazione e di ricerca, che consentono un controllo immediato dei dati di input.Se l’utente dispone della pianta dell’impalcato, che può essere indifferentemente prodottacon MasterSap o realizzata con un generico Cad esterno, si aggiungono, a quelle descritte,ulteriori potenzialità. Come anticipato all’inizio, la pianta viene caricata nel programma ericavate automaticamente tutte le informazioni geometriche. Così, per gli schemi di calcoloè sufficiente assegnare la direzione (che può essere anche imposta parallela o ortogonale a una linea selezionata sulla pianta): la geometria dello schema, ovvero luci delle campate e larghezze degli appoggi vengono acquisiti direttamente dal disegno. Per definire i campi di solaio basta puntare un lato per il riconoscimento e la chiusura del poligono.L’operazione finale dopo il calcolo consiste nella distribuzione degli interassi di solaio sull’impalcato. In questo caso va definita una posizione di partenza e una di arrivo; il modo più rapido per tale assegnazione prevede il semplice puntamento di un lato del campo in prossimità dei due estremi dello schema di calcolo. La soluzione proposta,visualizzata sullo schermo, può anche venir interattivamente traslata e infine bloccata dall’utente nella posizione giudicata ideale. A questo punto la procedura determina ed evidenzia le eventuali aree di banchinaggio in corrispondenza dell’estremità dell’area di solaio coperta.Le entità grafiche, che nel loro insieme compongono il disegno, possono essere frazionateper una miglior leggibilità dell’esecutivo e per far risaltare solo quelle desiderate,ad esempio gli schemi di solaio con le relative armature superiori.Una ricca scelta di opzioni grafiche consente di calibrare l’aspetto formale del disegno cosìda soddisfare le abitudini professionali dell’utente.Tutti i progetti possono venir archiviati; è possibile anche effettuare dei duplicati per introdurre, in situazioni similari, le opportune varianti. Le relazioni possono essere ottenutesecondo più modalità, anche in forma estremamente sintetica.Si possono infatti scegliere gli schemi per i quali si desidera ottenere la relazione e,per ogni schema, selezionare gli argomenti che la devono comporre. Si tenga infatti presenteche si può ottenere la stampa, in formato bozza, anche dei disegni, per effettuare eventualicontrolli mirati o per allegarli proprio alle relazioni tecniche.Possono anche essere utilizzate le abituali funzioni copia/incolla di Windows.Anche in Solai l’elaborato grafico finale viene reso disponibile in formato dxf o dwg,per un suo successivo eventuale riutilizzo in altri ambienti, ad esempio AutoCad®.

La modifica dei dati, fra cui rientrano anche i carichi, è sempliceed intuitiva. Si noti in figura la modalità di interrogazione dinamica dei dati relativi a una campata.

Nell’ambito dell’analisi di un edificio multipiano viene comodamente gestita la raccolta dei progetti dei solai calcolati ai diversi livelli.

L’applicazione del metodo agli stati limite prevede il dimensionamento a rottura e d’esercizio dei solai.

L’individuazione dello schema di solaio è completamente automatica, tutte le informazioni geometriche sono lette dal disegno.

26

Le disposizioni in materia di resistenza al fuoco hanno subito diversi aggiornamenti e modifiche negli ultimi anni:il programma Resistenza al Fuoco consente di effettuare l’analisi termica e la verifica di resistenza al fuoco nel rispetto di più codici prescrittivi:

• norma UNI 9502/2001 e UNI 9502/1989;

• Disposizioni CNR di data 28/12/1999;

• Per opere diverse dal c.a. è sempre possibile riferirsi alle norme UNI 9503, 9504 o alla norma CNR.

Di fatto l’utente dispone di ancora maggior libertà progettuale, che gli consente di adattarsianche alle specifiche di normative internazionali differenti, fra cui gli Eurocodici; si possono,infatti, arbitrariamente definire i parametri progettuali che intervengono nella fase di analisitermica (come le proprietà termiche dei materiali, le caratteristiche convenzionali dell’incendio applicato) oppure in sede di verifica (come le tensioni di calcolo a compressionee trazione dei materiali e i relativi coefficienti di riduzione per effetto dell’azione termica).Tale possibilità risulta utile qualora si disponga, ad esempio, di curve sperimentali di comportamento al fuoco di elementi di protezione all’incendio.In definitiva, Resistenza al fuoco realizza l’analisi termica ad elementi finiti di sezioni composte da qualsiasi materiale, sotto l’azione dell’incendio.A valle dell’analisi termica, per sezioni in c.a. e c.a.p., si procede alla verifica della capacitàportante.Come tutti gli altri programmi AMV, anche Resistenza al Fuoco adotta un’interfaccia convenzionale Windows (32 bit).Per modellare una sezione sono previste diverse possibilità; le sezioni di uso corrente (rettangolari, a L, a T etc.) risultano già predefinite ed è pertanto sufficiente assegnare le loro dimensioni geometriche; analogamente i profili metallici normalizzati possono essereselezionati nel loro archivio, fornito con la procedura e liberamente ampliabile dall’utente.Le sezioni di forma generica vanno invece disegnate sfruttando gli appositi strumenti predisposti dalla procedura (linea, arco, raccordo...); oppure l’utente può disegnare la sezione con il proprio Cad di uso corrente e importare successivamente il disegno,in formato dxf, all’interno di “Resistenza al fuoco”: la procedura sarà così in grado di riconoscere le informazioni utili per la definizione della geometria.

La sezione può anche essere assemblata per parti e ciascuna parte può venir definita in unoqualsiasi dei modi appena descritti. Si può ad esempio importare un profilo in acciaio e rivestirlo successivamente con strati di vernice intumescente.

Dopo aver predisposto la sezione nella sua forma complessiva, questa va suddivisa in unamesh di elementi finiti; a ciò provvede una opzione automatica del programma, che invitasoltanto a definire la dimensione massima per il lato del singolo elemento (di solito nonsuperiore a 2 cm).Ad ogni elemento della sezione (o più comunemente ad ogni sua parte) va associato un materiale, caratterizzato dalle proprietà che intervengono nell’analisi termica:conduttività, calore specifico, densità.Vanno inoltre definite le pareti della sezione esposte al fuoco, all’aria ambiente oppure in continuità strutturale (adiabatiche).Anche a questo fine sono disponibili rapide funzioni di assegnazione dei vincoli termici; le modalità di scambio del calore sui lati esterni della sezione può avvenire mediante convezione e radiazione.

Si può così lanciare l’analisi termica, che avviene con un codice di calcolo agli elementi finiti.Per quanto riguarda i risultati, osserviamo che il loro esame avviene principalmente per via grafica, anche se permangono i tradizionali tabulati di stampa; nel caso dell’analisi termica,la mappa a colori consente di avere un’immediata percezione della distribuzione

Resistenza al fuoco

I risultati dell’analisi sono facilmente leggibili tramite la mappatermica e il dominio di rottura, per qualunque tempo di calcolo.

Verifica della sezione di un solaio “predalles” e relativa mappatermica a 120 minuti trasferita nella relazione di calcolo.

Le caratteristiche dei materiali per l’analisi vengono definite dall’utente. In figura: l’effetto della evaporazione d’umiditàsul calore specifico del calcestruzzo.

27

delle temperature e in particolare del loro effetto in punti significativi, ad esempio in corrispondenza delle armature.Qualunque immagine può essere direttamente riprodotta su stampante, anche a colori, oimportata in una generica relazione di calcolo mediante le funzioni copia/incolla di Windows.

Successivamente all’analisi termica si procede alla verifica della capacità portante. Per lesezioni in c.a. (ordinario o precompresso) bisogna pertanto posizionare le armature ordinariee di precompressione, ad esempio con gli ordinari metodi, tramite mouse o assegnandole coordinate da tastiera. Tali metodi, di fatto molto scomodi, sono però proficuamente sostituiti dalla facoltà di definire un copriferro, sulla cui linea vengono automaticamente collocate le barre, in corrispondenza dei vertici, oppure di un punto specificato del contorno.

Sono ovviamente disponibili, per le armature, anche funzioni di modifica del diametro,di infittimento, di spostamento, di copia e di cancellazione; queste ultime funzioni riguardano, in effetti, qualunque oggetto e quindi, oltre alle armature, anche gli elementi e i nodi della sezione. Molto utile anche la funzione “Trova” che consente di individuareoggetti con differenti proprietà, come materiali oppure diametri d’armatura.

Come anticipato, c’è ampia libertà nella definizione dei parametri di verifica, ma, per il c.a.,la scelta più comune è quella di conformarsi ai dettati della norma UNI 9502 o CNR,utilizzando quindi il metodo dello stato limite ultimo (presso-tensoflessione e taglio).

Il modo più rapido per avere una percezione globale della capacità portante di una sezione è quello di ricorrere al dominio di rottura; in alternativa si possono effettuare verifiche localisulla sezione, assegnando le condizioni esterne di lavoro della sezione e determinando le sollecitazioni ultime a rottura.

Anche ai fini della verifica sono disponibili più strumenti per l’indagine dei risultati e per la loro riproduzione in stampa, ma sono sempre privilegiate le modalità grafiche di rappresentazione. Ad esempio l’utente può visionare graficamente la posizione dell’asseneutro, le deformazioni e le tensioni più significative nel calcestruzzo e nelle armature.

Verifica di un profilo in acciaio protetto da uno strato di verniceintumescente. Strumenti come “trova” consentono il controllo del materiale assegnato; in figura sono evidenziati in blu gli elementi relativi alla vernice di protezione.

Verifica della sezione di un pilastro quadrato in cui, nel solo calcolo termico, si tiene conto dello strato di intonaco.L’intonaco viene dichiarato “non resistente” e quindi non vieneconsiderato nella verifica allo s.l.u.

Verifica allo s.l.u. di un tegolo in conformità alle norme UNI, CNR o a parametri liberamente definiti dall’utente. Vengono calcolate le sollecitazioni resistenti ultime.

STUDIO SOFTWARE AMV s.r.l. - 34077 Ronchi dei Legionari (GO) - Via Roma, 96 - Tel. 0481.779.903 r.a. - Fax 0481.777.125 - E-mail: info@amv.it - Web: http://www.amv.it

INFORMAZIONEai sensi del D.LGS 196/2003

• Il trattamento dei dati personali che la riguardano è finalizzato all’invio di informazioni commerciali,materiale pubblicitario ovvero all’acquisto di prodotti AMV;

• Il medesimo trattamento viene svolto mediante elaborazione elettronica;

• Lei può tranquillamente opporsi, qualora lo ritenga,al trattamento del Suo dato personale,senza alcun pregiudizio per Lei; in tal caso AMV provvederà immediatamente alla cancellazione del Suo dato senza alcun onere a Suo carico;

• L’articolo 7 del D.LGS 196/2003 conferisce alcuni diritti fra cui quelli di accesso, di integrazione, di aggiornamento,di opposizione per motivi legittimi e di approvazione al trattamento per fini di direct marketing;

• Il titolare del presente trattamento è Studio Software AMV s.r.l.con sede a Ronchi dei Legionari (GO), in via Roma, 96.

Se non desidera ricevere altre proposte ci comunichi la Sua volontà di cancellare tutti i dati che la riguardano.

Lo Studio Software AMV si riserva il diritto di modificare le caratteristiche dei propri prodotti software,descritti in questo catalogo, senza alcun preavviso.

28

SIAMO PRESENTI A:

“SAIE 2006” Bologna 25-29/10/06

Padiglione 20 Stand B52/C53

SOFTWARE PER L’INGEGNERIAAnalisi verifichee disegno strutturale

1