MECCANICA

Idoneità alla V

DISEGNO, PROGETTAZIONE ED

ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE

- Le Proiezioni Ortogonali - Disegno Tecnico - Le Convenzioni del Disegno Tecnico - Cad - Autocad - Le Assonometrie - Fabbricati Rurali - Pratiche Edilizie - Quotatura

LE PROIEZIONI ORTOGONALI

Introduzione

Le proiezioni ortogonali rappresentano uno dei tanti metodi propri della geometria descrittiva per rappresentare oggetti, di forma qualunque, mediante un disegno. La geometria Euclidea comprende l'insieme delle teorie matematiche alla base delle relazioni tra gli enti fondamentali della geometria: punto, retta e piano.

La geometria descrittiva tratta invece le relazioni fondamentali che legano le proiezioni degli enti fondamentali della geometria Euclidea: proiezioni di punti, di rette, di piani ecc ...., dello spazio che si vuole rappresentare sul foglio da disegno; relazioni fondamentali sono l'appartenenza, il parallelismo, la perpendicolarità ecc...

La geometria descrittiva ha per scopo proprio lo studio dei diversi metodi con i quali si possono rappresentare, mediante un disegno, oggetti a tre dimensioni su un unico piano, quello del foglio.

Di metodi di rappresentazione se ne possono immaginare infiniti, ma il metodo dovuto a Gaspard Monge, o delle proiezioni ortogonali, è quello che il disegno tecnico ha fatto proprio.

Fig. 1 - La carta geografica è un esempio di proiezione su un piano di una superficie curva con proporzioni alterate.

Anche la superficie terrestre viene rappresentata con metodi di proiezione ma, poiché la superficie della terra è curva, le reali dimensioni dei continenti sono deformate in modo più o meno marcato quando essi sono rappresentati su un solo piano.

Solo il mappamondo permette una corretta visione in scala della geografia terrestre.

Fig. 2 - Solo il mappamondo permette una corretta visione in scala della geografia terrestre.

- Metodo delle proiezioni ortogonali (o di Monge)

Si definisce proiezione ortogonale di un punto P su un piano p-greco , il punto P1, intersezione tra la retta perpendicolare condotta per P e il piano p-greco.

Fig. 3 - La proiezione ortogonale di una qualunque figura, piana o solida, è la proiezione ortogonale di tutti i punti che la compongono.

Fig. 4 - Se la figura è parallela al piano di proiezione, la sua proiezione è identica alla figura stessa.

Se la figura è inclinata rispetto al piano di proiezione, la sua proiezione è deformata (nell’esempio riprodotto in fig. 2 i lati A1, B1 e C1, D1 risultano più corti di quelli reali AB e CD).

Anche la proiezione ortogonale di una figura solida è la proiezione di tutti i punti che la compongono.

Per costruire tale proiezione è sufficiente proiettare solo quei vertici e quegli spigoli incontrati dai raggi proiettanti nel loro percorso verso il piano di proiezione. Infatti gli spigoli "in ombra" rispetto ai raggi proiettanti, (come EF in fig. 5), hanno proiezioni interne o al più coincidenti rispetto agli spigoli che impediscono loro di essere "colpiti direttamente" dai raggi proiettanti (DA in figura).

Fig. 5

La proiezione ortogonale di una figura solida coincide quindi con l’ombra della figura generata da raggi solari perpendicolari (ortogonali) al piano di proiezione.

Il metodo delle proiezioni ortogonali (o di Monge) ha lo scopo di rappresentare sul piano (il foglio da disegno) figure geometriche qualsiasi e comunque disposte nello spazio. Per rappresentare completamente una figura geometrica nello spazio, questo metodo impiega tre piani fondamentali di proiezione perpendicolari tra loro. (fig. 6).

Fig.6 Fig. 7

Per individuarli nella realtà, basta guardare l'angolo in basso a destra della stanza in cui ci troviamo: il piano dei pavimento, il piano della parete di fronte a noi e il piano della parete alla nostra destra corrispondono ai tre piani di proiezione (fig. 7).

Le intersezioni di questi tre piani (delle pareti) rappresentano la terna di assi cartesiani x, y e z di riferimento per le coordinate degli oggetti da rappresentare.

Le proiezioni ortogonali di un oggetto sui tre piani ortogonali del metodo di Monge corrispondono alle proiezioni ortogonali dell'oggetto, immaginato all'interno della stanza e proiettato sui piani del pavimento, della parete di fronte a noi e della parete alla nostra destra.

Ai tre piani fondamentali di proiezione si usa ancora dare il nome di piano orizzontale (PO), piano verticale (PV) e piano laterale (PL). Più propriamente i piani sono identificati dagli assi che li definiscono:

1. piano orizzontale (PO) = piano xy; 2. piano verticale (PV) = piano xz;

3. piano laterale (PL) = piano yz.

Per poter rappresentare sull'unico piano dei foglio da disegno questi tre piani perpendicolari tra loro e disposti quindi nello spazio, si ricorre al seguente artificio:

a) 1) si fa coincidere il piano verticale con il piano del foglio da disegno; b) 2) si ruota il piano laterale intorno all'asse z di 90' ribaltandolo sul PV; c) 3) si ruota il piano orizzontale intorno all'asse x di 90° ribaltando così

anch'esso sul PV

Fig. 8 Fig. 9

Fig. 10

Ora i tre piani giacciono tutti sul piano dei foglio da disegno, ma ciascuno conterrà una proiezione diversa della figura geometrica che si vuoi rappresentare (fig. 10).La proiezione ortogonale sul piano xy (PO) prende il nome di vista dall'alto (o prima proiezione o pianta), quella sul piano xz (PV) di vista di fronte (o seconda proiezione o prospetto), quella sul piano yz (PL) di vista da sinistra (o terza proiezione o profilo).

Fig. 11 - Rotazione della terna di assi destrorsa e ribaltamenti dei suoi assi insieme ai piani di proiezione PV, PO e PL sul piano del foglio da disegno.

La posizione degli assi x, y e z, che a prima vista può sembrare un po' inconsueta, è dovuta alla necessaria rotazione nello spazio della terna di assi destrorsa che in tal modo può adattarsi al metodo delle proiezioni ortogonali.

Nota: Si definisce una terna di assi destrorsa associando agli assi le dita della mano destra e precisamente assegnando al pollice la direzione dell'asse x, all'indice quella dell'asse y e al medio quella dell'asse z (fig. 11).

DISEGNO TECNICO

Il disegno tecnico è una forma di comunicazione tra addetti ai lavori e si occupa di fornire, attraverso i metodi di rappresentazione, dati di misura e di forma utili per la costruzione di manufatti fisici di vario genere.

Il disegno tecnico si differenzia dagli altri tipi di rappresentazione grafica in quanto ha norme e simbologie (come schemi elettrici, idraulici, elettronici) definite a livello italiano dall'UNI, che fa capo all'ISO.

Il disegno tecnico è una rappresentazione grafica di elementi geometrici presenti nello spazio. Le regole alla base di tutte le rappresentazioni tecniche sono dettate dalla geometria descrittiva, secondo la quale ad ogni singolo segno è associato un significato spaziale.

I disegni meccanici che escono da un ufficio tecnico devono contenere tutte le indicazioni necessarie alla fabbricazione del pezzo o del complessivo rappresentato. Quando si debba progettare un meccanismo o quando, terminata la lavorazione delle sue varie e spesso numerosissime parti, si debba montare il meccanismo stesso, si fa uso dei disegni d'insieme. Questi rappresentano il complessivo, servendosi del numero di viste, unitamente, quando occorra, ad una o più sezioni.

Il compito di fornire tutti gli elementi cui si è accennato è svolto dai disegni di particolari. Questi danno tutte le viste e sezioni necessarie per la completa individuazione della loro esatta forma e misura, corredate perciò dalle quote e tolleranze, dei segni di lavorazione delle varie parti di ogni pezzo, delle indicazioni dei materiali, compresi gli eventuali trattamenti o finiture superficiali cui i materiali devono essere sottoposti.

QUOTATURA

Costituisce l'insieme di tutte le informazioni grafiche ed alfanumeriche necessarie a definire quantitativamente gli elementi e il loro posizionamento. Ogni quota è l'insieme della linea di misura, dei relativi riferimenti e del valore numerico che definisce quantitativamente una dimensione del disegno, generalmente espressa in millimetri. Le quote possono essere distinte in tre categorie:

• Quotatura funzionale • Quotatura non funzionale • Quotatura ausiliare

Denominazione ed applicazioni dei tipi di linee

I disegni tecnici sono tradizionalmente realizzati su supporto cartaceo, opaco o traslucido (carta da lucidi). Il supporto (foglio da disegno) viene normalmente utilizzato in formati standardizzati contrassegnati con la sigla An, dove n è il numero delle piegature a partire dal formato di base A0. I formati comuni hanno le seguenti dimensioni in millimetri:

• A0: 1189 × 841 • A1: 841 × 594 • A2: 594 × 420 • A3: 420 × 297 • A4: 297 × 210 • A5: 210 × 148,5

I formati più piccoli (A4 e A3) sono normalmente forniti in fogli in risme, mentre i formati più grandi sono forniti in rotoli.

STRUMENTI DI SCRITTURA

Lo strumento classico per la realizzazione di disegni tecnici è la matita. Normalmente si usano matite di gradazione medio-dura (2H) per le linee fini e medie (HB) per le linee più spesse. Si possono utilizzare sia le tradizionali matite in legno, sia le matite formate da mina e portamina in metallo o plastica. I disegni vengono fatti solo a matita. Per il disegno si utilizzano speciali matite dotate di mine calibrate per le diverse dimensioni delle linee da tracciare. Le matite per la finitura dei disegni o per il trasporto su carta da lucidi (lucidatura) possono essere sia ricaricabili sia di tipo "usa e getta". In entrambi i casi devono essere di tipo adatto al disegno tecnico sia per quanto riguarda il diametro della matita. Per la cancellazione degli errori e delle linee di costruzioni si usano gomme da matita , o eventualmente lamette o graffietti per i tratti di mina più resistenti.

Disegno tecnico 2D e 3D

Il disegno tecnico può essere bidimensionale (2D) e tridimensionale (3D).

I metodi di rappresentazione bidimensionali rappresentano un oggetto nelle sue diverse viste (alto, laterale, di fronte), dette anche proiezioni ortogonali.

I metodi di rappresentazione tridimensionali permettono invece la visualizzazione completa e in un unico momento dell'oggetto nella sua forma e massa.

Da non confondersi sono la modellazione tridimensionale (strumento di progettazione) e il disegno bidimensionale (strumento di documentazione di prodotto). Quest'ultimo è un mezzo di comunicazione di concetti, dati e informazioni tecniche fruibili da chiunque abbia minime basi di disegno tecnico come ad esempio il tecnico di officina che deve costruire fisicamente il pezzo, i tecnici progettisti che devono modificarlo o l'ufficio acquisti che deve ordinare i semilavorati. Profondamente diversa, la modellazione tridimensionale è un ottimo strumento di lavoro ma non di comunicazione come dimostra il fatto che non esistono unificazioni sull'indicazione di quote, tolleranze di lavorazione, finiture superficiali, sezioni e altre prescrizioni su un modello solido tridimensionale mentre esistono da sempre per i disegni bidimensionali.

Tra i metodi di rappresentazione 3D si annoverano:

• le assonometrie • la proiezione centrale • le rappresentazioni prospettiche.

Le tecniche di rappresentazione grafica si basano sul concetto di proiezione dell'oggetto su immaginari piani riceventi, i quali, a seconda della posizione e della rotazione dei loro angoli d'intersezione, restituiscono l'immagine finale.

Campi di applicazione

Il disegno tecnico è impiegato in architettura e in ingegneria, per la rappresentazione delle creazioni progettuali. Nell'ambito dell'architettura è rivolto alla rappresentazione degli elementi costitutivi di un edificio, quali ad esempio:

• disposizione fondamenta • strutture dimensionate secondo calcoli statici • murature e disposizione tramezzi all'interno di spazi interni • disposizione arredi e progettazione di ambienti esterni, recinzioni e giardini.

All'interno della progettazione ingegneristica, il disegno tecnico è rivolto alla rappresentazione grafica di strutture e impianti tecnologici dimensionati sulla base dei calcoli di progetto eseguiti.

Il disegno tecnico per scopi ingegneristici si suddivide in quattro tipologie: preliminare, definitivo, esecutivo e as-built.

LE CONVENZIONI DEL DISEGNO TECNICO

Introduzione La produzione industriale richiede una definizione progettuale dell’oggetto da realizzare precisa e inequivocabile; questo ha portato a un grande sviluppo del disegno tecnico, ossia a un sistema di rappresentazione basato su un complesso insieme di regole internazionali che consentono di uniformare i disegni in modo che siano compresi in tutto il mondo industrializzato, indipendentemente dalla lingua parlata. Il disegno tecnico è pertanto una forma di comunicazione che utilizza regole ben definite e segni grafici convenzionali che riguardano le modalità di rappresentazione degli oggetti, i tipi di linee, il loro spessore, la quotatura degli elementi singoli e di insieme dell’oggetto, il modo di apporre le scritte, il modo di indicare i materiali ecc. Si può dire che il disegno tecnico è un linguaggio simbolico universale che si presta a essere utilizzato nello stesso modo e con gli stessi criteri nei vari settori produttivi del mondo industrializzato. Se le regole di base sono rispettate, questo linguaggio risulta perfettamente comprensibile e non dà luogo a equivoci. Gli organismi internazionali che stabiliscono e coordinano le convenzioni e le regole per la produzione e per il disegno tecnico industriale sono l’ISO (International Organization for Standardization), l’IEC (International Electrotechnical Commission), il CEN (Comitato Europeo di Normazione) e il CENELEC (Comitato Europeo per la Normalizzazione Elettrotecnica). In Italia, l’organismo che norma e coordina le regole per l’unificazione in tutti i settori merceologici (a esclusione di quelli elettrotecnico ed elettronico), pubblicandole sotto forma di tabelle, è l’UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione), che è stato fondato nel 1921. La normazione tecnica relativa a elettrotecnica, elettronica e telecomunicazioni è curata dal CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). Periodicamente l’UNI aggiorna la normativa, spesso recependo le norme europee (EN) e quelle internazionali (ISO): in questo caso le pubblicazioni sono individuate dall’acronimo UNI EN ISO, sempre seguito dal numero specifico e dall’anno di pubblicazione. Le norme UNI Le norme UNI sono riferite a vari settori di attività; quelle che riguardano la rappresentazione tecnica nel settore meccanico sono contenute nelle seguenti raccolte di norme:

– Principi e applicazioni generali di disegno meccanico e industriale; – Specificazioni dimensionali e geometriche di disegno meccanico industriale; – Organi meccanici; – Schemi, simboli e tolleranze di disegno meccanico industriale.

Il disegno tecnico meccanico Ogni settore di attività tecnologica ha forme specifiche di disegno che, pur facendo riferimento sempre a capisaldi rappresentativi comuni (ad esempio l’utilizzo del sistema delle proiezioni ortogonali), si differenziano nello specifico in relazione a esigenze particolari del settore. Per questo gli enti di normazione forniscono per ogni settore industriale la simbologia unificata, che deve essere impiegata nell’esecuzione dei disegni tecnici. Nel settore meccanico, in relazione all’elevato grado di precisione richiesto dalle lavorazioni dei pezzi, gli oggetti sono rappresentati in una scala uguale o vicina alla realtà e le misure sono sempre espresse in millimetri. Tutte le parti componenti il disegno, il tipo e lo spessore delle linee, i tratteggi, le indicazioni di quote e di materiali, devono uniformarsi alla specifica normativa internazionale per consentire una totale comprensione del disegno in tutte le nazioni che aderiscono alle convenzioni di normazione. Con la globalizzazione dei processi produttivi, un oggetto industriale può essere progettato in un continente e realizzato in un altro, il linguaggio tecnico per la sua progettazione e realizzazione deve pertanto essere identico. Tipologie di disegno tecnico Lo schizzo quotato Lo schizzo quotato [figura 1] è un disegno eseguito usualmente a mano libera e che può trascurare l’accuratezza grafica senza compromettere l’interpretazione. Generalmente è uno stadio preparatorio di ulteriori livelli di rappresentazione. Il disegno di componente Il disegno di componente [figura 2] è un disegno corredato da tutte le informazioni necessarie per realizzare e controllare l’oggetto rappresentato. Il disegno di particolare Il disegno di particolare [figura 3] è un disegno tecnico che rappresenta un singolo particolare con o senza relazioni o collegamenti con altre parti. Il disegno di insieme Il disegnodi insieme (o complessivo) [figura 4] rappresenta componenti e/o gruppi di un insieme nella loro posizione reciproca.

Oltre alle tipologie di disegni tecnici individuate, si usano altre forme di disegno per rendere più immediata la comprensione dell’oggetto rappresentato, dell’insieme o del progetto. Così ad esempio troviamo: – il disegno di montaggio [figura 5] con le informazioni relative all’assemblaggio dei vari componenti tipici; nella figura il disegno è realizzato in assonometria esplosa, detta anche “esploso”; – lo schema di funzionamento [figura 6]; – lo schema di impianto [figura 7]; – disegni assonometrici o prospettici importanti sono: DIN norma nazionale tedesca;

ANSI a statunitense.

In ambito territoriale europeo enti con le medesime finalità sono l’International

In ione, mentre il CEN ha il compito di armonizzare e collegare le

Per le attività legate al settore elettrotecnico in Italia il riferimento è il Comitato Elettrotecnico Italiano CEI, in ambito l’IEC (Comitato Elettrotecnico In

CAD

CAD, in informatica, è un acronimo inglese usato per indicare due concetti correlati, ma differenti:

• Computer-Aided Drafting, cioè "disegno tecnico assistito dall'elaboratore": in tale accezione indica il settore dell'informatica volto all'utilizzo di tecnologie software e specificamente della computer grafica per supportare l'attività di disegno tecnico (drafting). I sistemi di Computer Aided Drafting hanno come obiettivo la creazione di un modello, tipicamente 2D, del disegno tecnico che descrive il manufatto, non del manufatto stesso. Ad esempio, un sistema Computer Aided Drafting può essere impiegato da un progettista nella creazione di una serie di disegni tecnici (in proiezione ortogonale, in sezione, in assonometria, in esploso) finalizzati alla costruzione di un motore;

• Computer-Aided Design, cioè "progettazione assistita dall'elaboratore": in questa accezione, la più comune, CAD indica il settore dell'informatica volto all'utilizzo di tecnologie software e in particolare della computer grafica per supportare l'attività di progettazione (design) di manufatti sia virtuali che reali. I sistemi di Computer Aided Design hanno come obiettivo la creazione di modelli, soprattutto 3D, del manufatto. Ad esempio, un sistema Computer Aided Design può essere impiegato da un progettista meccanico nella creazione di un modello 3D di un motore. Se viene realizzato un modello 3D, esso può essere utilizzato per calcoli quali analisi statiche, dinamiche e strutturali ed in tal caso si parla di Computer Aided Engineering (CAE), disciplina più vasta di cui il CAD costituisce il sottoinsieme di azioni e strumenti volti alla realizzazione puramente geometrica del modello.

d) Categorie di CAD

I sistemi CAD possono essere classificati secondo differenti criteri. Guardando all'estensione del dominio, inteso come campo di utilizzo, si può distinguere tra:

Sistemi CAD orizzontali Si tratta di sistemi CAD aventi un dominio molto ampio, utilizzabili con successo in contesti applicativi differenti, come ad esempio progettazione architettonica e quella meccanica. I comandi offerti da questi sistemi sono indipendenti da uno specifico contesto applicativo. Si avranno pertanto comandi come traccia-linea senza alcuna nozione se la linea rappresenta una parete di un edificio o lo spigolo di un supporto metallico.

Sistemi CAD verticali Si tratta di sistemi con dominio ristretto, orientati ad un particolare contesto applicativo, con comandi e funzionalità specifici per quel contesto. Ad

esempio, un sistema CAD verticale per la progettazione di interni offrirà comandi per creare e posizionare differenti tipi di pareti e collocarvi porte e finestre. I CAD orientati all'ambito industriale e in special modo alle costruzioni meccaniche in senso lato vengono indicati come Mcad.

Una classificazione alternativa, molto utilizzata in ambito commerciale, suddivide i sistemi CAD in tre fasce principali sulla base di prezzo e funzionalità:

Sistemi di fascia bassa Sono sistemi CAD tipicamente limitati al disegno 2D, venduti a prezzo contenuto (indicativamente inferiore ai 300€) e rivolti ad utenti occasionali o non professionisti.

Sistemi di fascia medio-bassa Sono sistemi CAD tipicamente limitati al disegno 2D, integrano vari moduli e permettono di gestire proprietà del disegno, venduti a prezzo contenuto (indicativamente inferiore ai 1500€) e rivolti a professionisti artigiani, piccole aziende, impiantisti e tutti coloro che non fanno della progettazione il proprio "core business".

Sistemi di fascia media Sono sistemi CAD che integrano il disegno 2D con la modellazione 3D, venduti ad un prezzo medio (indicativamente inferiore ai 5000€). Questi sistemi sono usualmente rivolti a piccole o medie aziende e a professionisti, e vengono spesso integrati con moduli "verticali", cioè particolarmente adatti alla velocizzazione dei compiti giornalieri. Spesso sono integrati inoltre con una suite di strumenti come il PDM per la gestione dei dati riguardanti i prodotti progettati (Product Lifecycle Management).

Sistemi di fascia alta Sono sistemi CAD complessi che integrano la modellazione 3D con il disegno 2D, e offrono una gestione avanzata dei dati supportando processi aziendali che si estendono ben oltre l'ufficio tecnico. Hanno costi elevati e sono tipicamente utilizzati dalle medie e grandi aziende, come per i sistemi di fascia media, anche con un PDM.

Pressoché tutti i sistemi CAD possono essere personalizzati ed estesi al fine di migliorare la produttività dei progettisti e la qualità e dei progetti. Le principali modalità per estendere un sistema CAD sono:

Librerie Collezioni di modelli di oggetti e simboli da utilizzare nel progetto. Per esempio, un CAD per arredatori può contenere una libreria di mobili. Ogni mobile può essere copiato dalla libreria e posizionato nel progetto di un arredamento.

Macro Comandi ottenuti componendo comandi più semplici tramite un linguaggio di programmazione. Per esempio, in un sistema CAD 2D per fornire la funzione di disegno di muri, una macro può chiedere all'utente di inserire il punto iniziale, il punto finale e lo spessore del muro, e inserire automaticamente nel modello due linee parallele che rappresentano il muro.

Verticalizzazioni I CAD, in particolare quelli di alte fasce, possono gestire proprietà ed informazioni dei progetti ottenuti per personalizzarli, presentarli con video o immagini (rendering), oppure per calcolarne le proprietà fisiche e geometriche (analisi di interferenze, simulazioni dinamiche, analisi agli elementi finiti -f.e.m.- ecc.) integrandosi con strumenti CAE (Computer-aided engineering).

e) Settori correlati

Settori correlati con il CAD sono il Computer-Aided Manufacturing (CAM), il Computer-Aided Engineering (CAE), Computer Aided Facility Management (CAFM) e il Sistema Informativo Geografico (GIS).

I modelli generati con un pacchetto di CAD possono essere importati:

• In un sistema CAM, per generare le istruzioni per la macchina utensile atte a produrre il modello disegnato. Alternativamente, è possibile utilizzare un sistema CAD/CAM, che integra le funzioni di CAD con quelle di CAM.

• In un sistema CAE, per eseguire i calcoli tecnici per validare e ottimizzare il progetto. Alternativamente, è possibile utilizzare un sistema CAD/CAE, che integra le funzioni di CAD con quelle di CAE.

• In un sistema GIS, per arricchirne la cartografia. • In un sistema CAFM, per censire, analizzare e riorganizzare il patrimonio

immobiliare.

f) Hardware per il CAD

In passato esistevano computer e periferiche progettate appositamente per il CAD: schermi grafici, plotter, e dispositivi di puntamento.

Oggi, invece, la tecnologia CAD riguarda quasi esclusivamente il software, con l'eccezione delle tavolette grafiche. Per essere utilizzato con un sistema CAD, un computer deve disporre un dispositivo di puntamento (come un mouse), uno schermo a colori ad alta risoluzione e una scheda grafica dotata di coprocessore grafico (Graphics Processing Unit). Questi requisiti sono oggi comuni a molti altri ambiti applicativi.

g) Settori d'impiego

• Architettura, urbanistica, ingegneria civile: progettazione di costruzioni. • Arredamento: progettazione di interni. • Elettrotecnica e meccanica: progettazione di apparecchi elettrici o meccanici. • Industrial design: progettazione di oggetti di consumo, come mobili o attrezzi

casalinghi, recentemente anche abbigliamento. • Impiantistica: progettazioni di tubazioni cablaggi e impianti di

condizionamento. • Elettronica: progettazione di circuiti elettronici, a livello di schema elettrico, di

circuito integrato, di circuito stampato, o di intero sistema.

h) Storia

Probabilmente, l'antenato dei sistemi di CAD è stato il sistema Sketchpad sviluppato al Massachusetts Institute of Technology nel 1963 da parte di Ivan Sutherland. Si trattava di un sistema sperimentale che consentiva al progettista di disegnare su un monitor a raggi catodici con una penna ottica.

Le prime applicazioni commerciali del CAD si ebbero negli anni 1970 in grandi aziende elettroniche, automobilistiche, aerospaziali e navali. Venivano impiegati computer mainframe e terminali grafici vettoriali. Questi ultimi sono monitor a raggi catodici il cui pennello elettronico, invece di scandire lo schermo come nei televisori, viene controllato dal computer in modo da tracciare le linee.

Negli anni 1980 vennero sviluppati sistemi CAD per microcomputer con monitor a grafica raster, cioè basate su frame buffer. Tali sistemi erano ancora o molto limitati o molto costosi, e comunque molto difficili da usare, per cui venivano usati solo da aziende medio-grandi o da professionisti, essendo questi strumenti tecnologicamente sofisticati.

Negli anni 1990 la semplificazione nell'uso del computer dovuto alla diffusione delle interfacce utente grafiche e l'abbassamento dei costi dell'hardware hanno reso i sistemi CAD alla portata di tutti i professionisti.

i) Funzionalità Principali dei Sistemi CAD 2D

I sistemi CAD per il disegno 2D offrono un insieme di comandi che, benché presentati all'utente con interfacce e nomi differenti da un sistema all'altro, sono riconducibili ad un nucleo comune. Molte di queste sono in realtà funzioni offerte anche dai sistemi CAD che operano in tre dimensioni.

Disegno

I sistemi per il disegno offrono comandi per il disegno di elementi grafici elementari e comandi più potenti che consentono al disegnatore di realizzare con rapidità elementi grafici più complessi. Questi comandi sono usualmente potenziati dall'abbinamento con modalità operative basate su sistemi di riferimento alternativi e dalla riferibilità di punti notevoli.

Disegno di entità grafiche elementari Questi sono i mattoni di costruzione che il sistema CAD e l'utente utilizzano per costruire disegni 2D, dai più semplici ai più complessi. In tutti i sistemi CAD 2D sono presenti comandi per il disegno di semplici geometrie quali linea, segmento, arco, circonferenza, ecc.

Disegno di entità grafiche composte Sono usualmente disponibili comandi di alto livello per la rapida realizzazione di strutture grafiche più complesse come poligoni regolari di n lati inscritti o circoscritti ad un cerchio, rette perpendicolari, parallele o bisettrici, raccordi, quote, ecc. Particolare attenzione viene posta dagli sviluppatori di sistemi CAD nella implementazione delle funzionalità di quotatura. I disegnatori sono molto esigenti e richiedono comandi per la quotatura che siano di facile utilizzo e al contempo fortemente personalizzabili così da adattarsi a norme, gusti estetici ed esigenze di ciascun utente o gruppo di utenti.

Utilizzo di sistemi di coordinate definiti dall'utente Nella realizzazione di un disegno è fondamentale l'utilizzo di sistemi di coordinate alternativi come ad esempio coordinate cartesiane relative, coordinate polari, distanze da altre geometrie, ecc. Meno importante, nei sistemi 2D, è la creazione di coppie / terne cartesiane poste in vari punti del disegno ed attuabili dall'utente con il corrispondente sistema di riferimento. Nei sistemi CAD 3D, questa stessa funzionalità è considerata irrinunciabile in quanto consente al disegnatore di operare su un piano di lavoro liberamente posizionato nello spazio oppure coincidente con una faccia preesistente.

Punti notevoli Si tratta di comandi che abilitano la selezione di punti che sono univocamente individuabili sul disegno pur non essendo rappresentati esplicitamente in memoria come entità geometriche. Ad esempio, il punto medio di un segmento pur non essendo rappresentato e memorizzato dal sistema CAD come entità geometrica può essere riferito come centro nella procedura di costruzione di una circonferenza. La selezione di punti notevoli rende più veloce ed estremamente precisa la realizzazione di un disegno. Esempi di punti notevoli sono:

• il centro di circonferenze ed archi • gli estremi di un segmenti e archi • i punti medi di segmenti e archi

• l'intersezione di segmenti ad archi.

I comandi per la selezione di punti notevoli non sempre sono invocati direttamente dall'utente, possono essere attivati automaticamente dal sistema CAD in corrispondenza di altri comandi che richiedono l'acquisizione di punti e/o vertici.

Attributi grafici Per ricreare a schermo la grande varietà di linee utilizzate dal disegno tecnico i sistemi CAD consentono di selezionare gli attributi di tracciamento di ciascuna entità grafica, sia essa un segmento, un arco, o altro. Usualmente il tipo di tratto (continuo, tratteggiato, ecc.) viene visualizzato direttamente sullo schermo, mentre il differente spessore delle linee viene usualmente rappresentato graficamente sullo schermo utilizzando linee di spessore uniforme ma di colori differenti. La corrispondenza tra colore e spessore viene ripristinata al momento della stampa.

Strutturazione del disegno

I sistemi CAD non si limitano alla sola automatizzazione delle attività tradizionali del disegno ma offrono anche funzionalità di strutturazione del disegno possibili solo con l'ausilio di strumenti informatici. Il disegno, pertanto, cessa di essere un insieme uniforme di entità grafiche per divenire una struttura anche complessa di aggregazioni di entità arricchite di attributi grafici e del contesto applicativo, come ad esempio materiali, note di lavorazione, costi, ecc. Queste funzionalità vengono proposte all'utente del sistema CAD come funzionalità supplementari: egli è responsabile di deciderne il migliore utilizzo in funzione delle proprie esigenze e delle modalità di lavoro dell'ambiente professionale in cui opera. I principali strumenti di strutturazione del disegno offerti dai attuali sistemi CAD sono i seguenti:

Strutturazione in livelli (layer) Il disegno, tipicamente 2D, può essere strutturato con la creazione di strutture orizzontali corrispondenti ad insiemi logici di entità grafiche. Ad esempio, in un progetto di ingegneria civile si collocano su livelli distinti: pianta dell'edificio, rete idrica, rete elettrica, rete idraulica, ecc. Ciascuno strato o livello (layer) raggruppa entità affini ma non necessariamente appartenenti allo stesso componente dell'oggetto. I livelli sono gestiti con meccanismi che consentono di controllarne la visibilità individuale come se si trattasse di fogli trasparenti sovrapponibili.

Strutturazione in gruppi Un'altra tecnica di strutturazione del disegno, non necessariamente alternativa ai livelli, consiste nel riunire le entità grafiche in gruppi sulla base di affinità funzionali o in base all'appartenenza ad un medesimo componente dell'oggetto. L'operazione di raggruppamento può essere iterata a comporre gruppi di gruppi. Questo comando consente di ricreare nel disegno la strutturazione

tipica di un assemblato di oggetti reali, in cui ogni parte appartiene ad un sotto-assieme che a sua volta si colloca in un insieme più ampio.

Referenziazione (simboli, blocchi) Un'altra tecnica di strutturazione consiste nell'inserimento nel disegno di riferimenti a componenti (simboli) definiti esternamente al disegno stesso e comunque modificabili separatamente da questo. Nel disegno, ciascun riferimento che rimanda ad un simbolo in libreria è detto istanza del simbolo. Con questa tecnica è possibile inserire nel disegno dei particolari standardizzati, usualmente definiti in una libreria esterna, in cui ciascuna istanza è posizionata e visualizzata come entità grafica indipendente, con la certezza dell'assoluta corrispondenza di ciascuna istanza con la descrizione primaria presente in libreria. Mentre è impossibile modificare singolarmente l'istanza di un simbolo, se non nei suoi parametri di posizionamento e scalatura, qualora si volessero modificare tutte le istanze è sufficiente modificare l'elemento originale ottenendo una propagazione automatica a tutte le istanze.

Modifica del disegno

Uno dei più evidenti vantaggi nell'utilizzo di un sistema CAD rispetto all'impiego di tecniche tradizionali, consiste nella grande facilità e rapidità con cui è possibile modificare, anche in modo radicale un disegno per correggerlo o per creare una versione. Le principali funzionalità di modifica del disegno sono:

Cancellazione di entità Tutti i sistemi CAD consentono di cancellare le entità grafiche del disegno selezionandole individualmente, selezionando tutte le entità racchiuse in una certa area rettangolare, oppure agendo per categorie (ad esempio, tutti i segmenti gialli) o per strutture (ad esempio, tutte le entità del livello 25).

Modifica degli attributi di una entità A volte modificare un disegno significa cambiare gli attributi grafici, come colore o tipo di linea, di alcune entità grafiche. Nei disegni strutturati è anche possibile portare una o più entità da un gruppo o da un livello ad un altro oppure modificare gli attributi grafici di tutte le entità appartenenti ad uno stesso gruppo oppure residenti su uno stesso layer.

Trasformazione Tutte le entità grafiche e gli insiemi di entità possono essere modificati con opportune trasformazioni. Sono usualmente disponibili le consuete trasformazioni lineari di scalatura, traslazione, rotazione, specularità e le combinazioni di queste. Le modalità con cui queste trasformazioni sono rese disponibili all'utente possono essere le più varie.

Riorganizzazione della tavola Utilizzando le funzionalità di trasformazione una tavola può essere rapidamente riordinata o modificata ad esempio, per ospitare una nuova vista. In queste operazioni il disegnatore è spesso supportato dalla presenza di più

viste a diversi livelli di zoom; si concilia così l'esigenza di effettuare operazioni localmente molto precise conservando una visione globale della tavola. Un'altra possibilità di riorganizzazione della tavola consiste nella modifica di livelli o gruppi, per ottenere una strutturazione meglio aderente alle esigenze del disegnatore ed alle caratteristiche strutturali e funzionali dell'oggetto.

Gestione di parti ricorrenti

L'utente di un sistema CAD può velocizzare in modo significativo il proprio lavoro creando degli speciali archivi, detti librerie, in cui raccogliere i disegni o i particolari di utilizzo più frequente. Questa possibilità fornisce un reale riscontro in termini di benefici economici e qualitativi solo se il disegnatore opera in un contesto regolamentato da precise norme ed è supportato da un'adeguata organizzazione nonché dalla disponibilità di sufficienti risorse.

Librerie di normalizzati L'accesso ad archivi o librerie di parti normalizzate, disponibili in più viste e in vari formati e direttamente inseribili nel disegno, consente di realizzare con rapidità e precisione anche tavole molto complesse. Le librerie di normalizzati sono realizzabili direttamente dal disegnatore oppure possono essere acquistate dal produttore del sistema CAD o da terze parti.

Librerie di parti ricorrenti Queste librerie, del tutto analoghe alle librerie di normalizzati, sono specifiche di ciascuno studio di progettazione e pertanto sono costruite direttamente dai singoli utenti. In queste librerie si accumula un patrimonio di disegni che rappresentano parti o sotto-parti ricorrenti archiviate e catalogate in un formato che le rende facilmente reperibili e riutilizzabili con evidenti vantaggi in termini di produttività.

Riutilizzo di disegni La possibilità di duplicare disegni esistenti per generare nuovi disegni mediante opportune cancellazioni e modifiche costituisce un'altra utile possibilità di utilizzo dei sistemi CAD in particolare qualora il disegnatore si trovi a realizzare disegni che presentano forti similarità con tavole prodotte in precedenza.

Interrogazione del disegno

Il disegno creato con un sistema CAD deve essere utilizzabile non solo come rappresentazione grafica ma anche sorgente di informazione sul progetto. È importante che sia consentito l'accesso a tutta l'informazione contenuta nel disegno, sia essa in forma esplicita o implicita. Le informazioni estraibili da un modello 2D sono limitate, soprattutto se paragonate alle informazioni estraibili da un modello 3D che rappresenta il medesimo pezzo. Un modello 2D di un ingranaggio può contenere tutte le informazioni necessarie alla manifattura della ruota, ma solamente un modello

3D del medesimo ingranaggio potrà essere interrogato per estrarre informazioni circa il volume, il baricentro, ecc. Le funzionalità di interrogazione del modello CAD sono indispensabili, ad esempio, per la generazione di programmi di lavorazione per la produzione del pezzo con una macchina utensile a controllo numerico. Le principali classi di interrogazione supportate dai sistemi di disegno sono:

Interrogazione della geometria

Tutti i sistemi CAD orientati al disegno offrono la possibilità di conoscere, per le entità grafiche nel disegno, angoli, lunghezze, distanze, raggi, coordinate, ecc., anche se non definiti esplicitamente. Ad esempio è possibile costruire una circonferenza con tre vincoli di tangenza ed una volta tracciata richiedere al sistema CAD di conoscere il valore del raggio o del diametro. Alcuni sistemi CAD offrono il calcolo automatico di aree definite da profili chiusi. Questa funzionalità può essere di rilievo non solo per il disegnatore ma anche per il progettista.

Stima dei costi e della complessità Le capacità di interrogazione del modello possono essere utilizzate per automatizzare alcune attività, come, ad esempio, per calcolare una stima dei costi di produzione dell'oggetto e generare automaticamente la distinta base con il conteggio dei componenti presenti e della loro numerosità.

Accesso esterno al modello Può essere considerata una forma di interrogazione anche la possibilità di accedere a tutte le informazioni contenute nel modello CAD per mezzo di programmi esterni realizzati dagli stessi utenti. A questo scopo numerosi sistemi CAD offrono delle interfacce di programmazione dette API (Application Programming Interface). Utilizzando queste interfacce un programmatore può accedere a tutte le funzionalità del sistema CAD oppure ad un suo sotto insieme per mezzo di chiamate a funzioni nel contesto di un programma scritto in un linguaggio di programmazione.

Automatizzazione di attività ripetitive

La realizzazione di un disegno comprende operazioni particolarmente ripetitive e tediose che possono essere facilmente automatizzabili da semplici programmi. I sistemi CAD offrono alcuni comandi che consentono di sgravare il disegnatore dall'esecuzione di queste parti limitandone l'intervento umano all'impostazione di pochi parametri iniziali. Le attività più comunemente automatizzate sono:

Campiture Tutti i sistemi CAD offrono adeguati comandi per campire automaticamente un profilo chiuso con un tipo di campitura selezionato o definito dall'utente. L'intervento del disegnatore si limita alla selezione del profilo ed alla scelta o definizione del tipo di campitura.

Pattern ad Array

Un'altra attività ripetitiva è il disegno di motivi circolari o rettangolari di elementi costanti come, ad esempio, la sequenza di fori posti circolarmente su una flangia. I sistemi CAD sono in grado di posizionare automaticamente questi elementi ricorrenti, richiedendo al disegnatore la selezione dell'elemento ripetuto e le regole che governano il posizionamento.

Quotatura associativa Alcuni sistemi supportano la creazione di quote legate dinamicamente ad entità geometriche, con aggiornamento automatico di posizione e valore al variare delle entità quotate. Queste quote, dette associative, contribuiscono a velocizzare la produzione di disegni soggetti a frequenti modifiche o riutilizzati nella generazione di varianti.

Gestione di archivi

Un aspetto, spesso sottovalutato, dell'utilizzo dei sistemi CAD sono le funzionalità di archiviazione dei disegni. Queste funzionalità frequentemente sono presenti nel sistema CAD solo con implementazioni essenziali. Versioni più estese sono disponibili mediante moduli software esterni. Con questi strumenti è possibile organizzare gli archivi così da consentire un accesso rapido ed organizzato al patrimonio di disegni di ciascuno studio di progettazione o ufficio tecnico. Le funzioni offerte dagli strumenti di archiviazione sono:

Memorizzazione La memorizzazione di disegni, o documenti tecnici, su supporto magnetico oppure ottico, è una funzionalità di base. Alcuni sistemi consentono la semplice creazione di un file lasciando all'utente la responsabilità di organizzare da sé la gestione dell'archivio di disegni. Altri sistemi, ad un livello maggiore di integrazione, gestiscono il disegno nel contesto di una base dati; il sistema gestisce i permessi e le modalità di accesso e di riferimento al disegno, organizzando automaticamente le versioni successive e predisponendo i meccanismi di condivisione tra più utenti e di accesi multipli contemporanei. Questi archivi strutturati sono solitamente abbinati a strumenti informatici di navigazione per il reperimento rapido delle tavole e delle informazioni ad esse associate. Queste funzionalità consentono di utilizzare in modo produttivo il patrimonio di disegni esistenti e di ridurre in modo significativo lo spazio richiesto rispetto a quello richiesto dalle tecniche tradizionali di archiviazione.

Classificazione La classificazione semiautomatica delle tavole con associazione di documenti ausiliari relativi alla documentazione tecnica, come la distinta base, consente di automatizzare e razionalizzare i meccanismi di archiviazione garantendo una reale reperibilità dei documenti.

Trasporto

I documenti, o disegni, in forma digitale possono essere inviati in luoghi diversi da quello originale in tempi ridottissimi e con degrado della qualità

nullo. Le tavole possono essere inviate localmente da un ufficio ad un altro o da un edificio ad un altro in tempo reale utilizzando le reti locali di elaboratori (LAN) mentre possono essere inviate da una differente località geografica via internet.

Interscambio dati

La possibilità di scambiare dati tra sistemi CAD diversi e tra sistemi CAD e sistemi per il CAM (Computer Aided Manufacturing), costituisce un elemento fondamentale nella valutazione delle funzionalità di un sistema. Per lo scambio di dati tra sistemi diversi, sono percorribili due strade alternative: realizzare un convertitore da ciascun sistema CAD verso tutti gli altri sistemi CAD esistenti oppure concordare un formato dati neutrale e realizzare, per ciascun sistema CAD, due convertitori: uno in grado di convertire i dati dalla rappresentazione interna nel formato neutrale ed uno in grado di convertire il formato neutrale nella rappresentazione interna del sistema. Risulta evidente l'economicità della seconda soluzione rispetto alla prima. Numerosi formati neutrali di dati sono stati proposti nel corso degli anni ma nessuno di essi si è imposto con una diffusione sufficiente sugli altri. Attualmente sono utilizzati alcuni formati definiti da standard ufficiali, come IGES, VDA-FS, STEP, ecc., ed altri standard definiti da standard de facto come il formato DXF. Alcuni produttori di CAD utilizzano anche il formato PDF. Fra i nuovi formati in via di affermazione, soprattutto per lo scambio di modelli 3D con le informazioni grafiche e numeriche vi è il formato IFC. Le funzionalità offerte dall'impiego di questi formati di dati consentono al sistema CAD di:

Scambiare informazioni con altri sistemi CAD Questo scambio può avvenire per molteplici motivi: passaggio ad un sistema più evoluto o di altro produttore, scambio dati di progetto con fornitori, utilizzo di ambienti di progettazione multi fornitore, ecc.

Scambiare informazioni con strumenti per la documentazione tecnica Diviene sempre più sentita l'esigenza di riversare i modelli prodotti dalla progettazioni verso strumenti per la produzione di documentazione tecnica automatizzando in questo modo la produzione di illustrazioni, schemi, ecc. Questo tipo di scambio non richiede una precisione particolare, come è invece per altri casi: infatti attualmente si utilizzano strumenti non specifici e spesso approssimati.

Scambiare informazioni con strumenti di analisi e verifica Anche il trasferimento in tempi rapidi di un modello CAD a strumenti per l'analisi strutturale o per il calcolo di altro tipo è divenuta una esigenza molto sentita dai progettisti.

Scambiare informazioni con sistemi CAM

Questo è un punto fondamentale, infatti i sistemi CAM devono poter operare su dati di massima precisione e con tempi di scambio molto contenuti. Con una

fedele conversione dei dati si pongono i presupposti per una corretta esecuzione della lavorazione a controllo numerico.

Personalizzazione dell'ambiente

Non è possibile produrre dei sistemi CAD che soddisfino perfettamente le esigenze specifiche ed i gusti di tutti i potenziali utenti. Per questa ragione ciascun sistema offre agli utenti la possibilità di modificare sia le modalità di interazione che lo stile del disegno. Il livello di configurabilità varia da sistema a sistema. Questa funzionalità viene sempre più considerata una caratteristica irrinunciabile. Le principali possibilità di configurazione o personalizzazione sono:

Configurazione dei parametri generali del sistema Con la scelta di opportuni valori per i parametri di sistema, è possibile adattare le modalità di interazione e l'aspetto del sistema ai gusti dell'utente limitatamente alle caratteristiche configurabili dal sistema utilizzato. Ad esempio è possibile associare comandi di uso frequente a combinazioni di tasti o posizionare le corrispondenti icone in zone rapidamente accessibili dello schermo.

Configurazione dello stile Con la selezione di opportuni valori per i parametri utente, è possibile adattare lo stile di disegno adottato dal sistema CAD alle preferenze del disegnatore ed alle convenzioni interne di uno specifico studio di progettazione o ufficio tecnico. Si possono ad esempio configurare i parametri relativi allo stile di quotatura, allo stile dei testi, al cartiglio standard, ecc.

Integrazione con moduli specializzati Tutti i sistemi CAD sono estendibili fornendo al disegnatore, entro il sistema stesso, l'accesso a moduli specializzati, usualmente realizzati da terze parti, per contesti applicativi specifici. Ad esempio, un disegnatore di impianti elettrotecnici potrà acquisire un modulo per la verifica automatica di alcune caratteristiche dell'impianto progettato, integrato nel sistema CAD.

Programmazione di funzioni specifiche Per esigenze specifiche del singolo disegnatore o dello studio di progettazione, i sistemi CAD offrono la possibilità di estendere l'insieme dei comandi con opportuni programmi, detti comunemente macro, codificati direttamente dagli utenti o acquistati da terze parti. Questa possibilità, pur essendo teoricamente molto interessante, si scontra con la difficoltà che gli utenti, progettisti e disegnatori, incontrano nell'utilizzo dei linguaggi di programmazione, gli unici strumenti per accedere a questa capacità di potenziamento del sistema CAD.

Visualizzazione

L'attuale dimensione degli schermi per computer non è in alcun modo paragonabile alla dimensione di un tecnigrafo oppure di un foglio di formato A0; pertanto i sistemi CAD sono costretti ad offrire modalità alternative per la visualizzazione dei disegni.

Le funzionalità essenziali di visualizzazione, nei sistemi 2D, sono analoghe a quello che potremmo ottenere osservando un foglio da disegno con una macchina fotografica o con una telecamera: operando sull'obiettivo si può ingrandire o rimpicciolire a piacere il disegno passando da una visione globale dell'intero disegno ad una visione locale di una sua sottoparte; inoltre spostando orizzontalmente o verticalmente la telecamera è possibile variare l'area del disegno inquadrata. Si noti che si tratta di funzioni di visualizzazione, cioè di funzioni che modificano la vista del disegno e non il disegno. Le principali funzionalità per il controllo della visibilità sono:

Zoom L'utente del sistema CAD può ingrandire o rimpicciolire a piacere parte o tutto il disegno senza per questo perdere in precisione sia nell'immagine che appare sul video che nel risultato prodotto dai comandi impartiti al sistema.

Pan Con questo termine si intende generalmente l'insieme di funzioni che consento all'utente del sistema CAD di muovere orizzontalmente e/o verticalmente la telecamera virtuale con cui osserva il disegno ad inquadrare i vari dettagli. Le possibili modalità operative con cui questa funzione è resa disponibile all'utente sono molto varie:

• barre di scorrimento (scroll bar) poste ai lati dell'area di visualizzazione • utilizzo di comandi impartiti da tastiera o di tasti funzionali (FrecciaSu,

FrecciaGiú, ecc.) • trascinamento (drag) del disegno direttamente con il dispositivo di

puntamento (mouse).

Viste multiple Alcuni sistemi CAD 2D, offrono al disegnatore l'opportunità di operare contemporaneamente sul medesimo modello da due viste differenti, usualmente corrispondenti a due finestre grafiche. Questa modalità operativa consente di controllare agevolmente parti del disegno poste a volte in punti molto distanti del medesimo foglio e che pertanto richiederebbero l'impiego di un fattore di zoom inaccettabile per essere inquadrati contemporaneamente su un unico schermo.

Disegni multipli In numerosi sistemi CAD, il disegnatore può operare contemporaneamente su più disegni, usualmente posti su finestre distinte, effettuando operazioni di copia e incolla da un disegno ad un altro. Questa è una funzionalità diffusasi solo recentemente e che consente una significativa velocizzazione delle attività di integrazione di più disegni e di modifica in generale.

AUTOCAD

Introduzione AutoCad è un software creato appositamente per la realizzazione di qualsiasi tipo di disegno tecnico. Il programma sfrutta le tre coordinate principali (x, y, z) come spazio di lavoro, con la possibilità di realizzare elaborati sia in due che in tre dimensioni. Le applicazioni del software in campo architettonico sono molteplici, dai disegni più tradizionali quali piante, prospetti, sezioni (2D) di un qualsiasi soggetto alla modellazione di oggetti tridimensionali (modellazione solida 3D). Il programma, nelle sue funzioni più avanzate, offre la possibilità di conferire all’oggetto disegnato un aspetto fotorealistico, con svariate opzioni di gestione della luce, dei materiali e delle texture applicate all’oggetto stesso (render). In architettura è molto importante avere un controllo tridimensionale del progetto, al fine di conoscerlo in maniera più completa e approfondita. Inoltre questo consente anche a chi non conosce il linguaggio tecnico architettonico di avere percezione immediata di ciò che si andrà a realizzare. La progettazione moderna si sta sempre più spingendo verso questa direzione. L’interfaccia L’interfaccia di un qualsiasi software rappresenta il mezzo a disposizione dell’utente di interagire con le funzioni del programma stesso. Vi si trovano tutti i comandi principali e lo spazio di lavoro. I Layers (livelli) AutoCad offre la possibilità di organizzare il disegno tramite l’aiuto dei layers. Possiamo pensare i layers come tanti fogli trasparenti sovrapposti, sui quali è possibile disegnare varie parti di uno stesso elaborato. L’uso di questi livelli si rende necessario quando si voglia scomporlo in parti più semplici, con la possibilità di “spegnere” i layers sui quali non si intende disegnare o visualizzare. I layers si differenziano attribuendo a ognuno di loro un diverso colore di linea. Gli Snap Quando si disegna si deve sempre avere la certezza che le linee siano chiuse o che comunque abbiano delle caratteristiche geometriche ben definite. I programmi di grafica vettoriale hanno delle funzioni (snap e osnap) che assolvono a tali compiti in maniera del tutto automatica. Comandi principali I principali comandi di Autocad si possono dividere in due categorie: di disegno (linea, polilinea etc.) e di editing o modifica del disegno (cancella, sposta, ruota, scala etc.).

Autocad, una volta selezionato un comando, comunica con l’utente attraverso la riga di comando, attraverso la quale è possibile scegliere fra le varie opzioni che uno stesso comando può avere; inoltre, a seconda delle proprie abitudini, è possibile digitare i comandi direttamente da tastiera nella riga di comando. Spiegare uno per uno tutti i comandi di questo programma sarebbe impensabile: la pratica è il miglior modo per prendere confidenza con le funzioni base di Autocad. Come selezionare gli oggetti disegnati Per modificare un oggetto disegnato è necessario selezionarlo. Autocad propone come sempre attivo il comando di selezione (a meno che non si stia usando un altro comando) e offre due modalità molto semplici: cliccando il tasto sinistro del mouse, tenendolo premuto e trascinando il cursore sul piano di lavoro si creerà una finestra di selezione. Selezionando da destra verso sinistra selezioneremo tutti gli oggetti anche parzialmente compresi nella finestra; da sinistra verso destra, invece, verranno selezionati solo gli oggetti totalmente compresi nella finestra di selezione. L’oggetto selezionato apparirà tratteggiato. Risulta ovvia la potenzialità di queste due opzioni: spesso, in disegni molto complicati, si ha la necessità di selezionare un solo oggetto per volta: sarà dunque a vantaggio dell’utente scegliere il tipo di selezione più consono al momento. Per deselezionare un oggetto (così come per uscire da ogni altro comando attivo) è sufficiente premer “Esc”.

LE ASSONOMETRIE

Il nome Assonometria deriva dal greco áxon (asse) e métro (misura); si tratta di un sistema di rappresentazione grafico geometrico basato sulla rappresentazione tridimensionale di un oggetto avendo cura di misurare le sue dimensioni su tre assi disposti tra di loro ortogonalmente.

Cenni Storici

L’assonometria fu utilizzata per la prima volta come strumento da disegno dal francese Gaspard Monge alla fine del Settecento e a lui, ovviamente, si attribuisce tale innovazione nel campo del disegno tecnico.

Si trovano tracce di assonometria, sin dai tempi della Magna Grecia, anche se a quell’epoca, non si trattava di una vera e propria tecnica, ma di rappresentazioni sporadiche e intuitive. Solo nel ‘700, l’assonometria diventa tecnica rappresentativa in quanto codificata scientificamente.

I primi scritti sull’argomento sono rintracciabili nell’opera del grande matematico francese Girard Desargues anche se la codifica di questo metodo è sicuramente di un periodo di molto successivo. Il vero problema fu l’imporsi della tecnica della prospettiva; il successo di tale tecnica, fu talmente dirompente da riuscire a modificare il modo di pensare e vedere lo spazio. In virtù di ciò, neanche gli studiosi matematici riuscirono a percepire con sufficiente chiarezza l’esistenza di un modello di rappresentazione tridimensionale diverso da quello prospettico.

Il maggiore sviluppo lo si è avuto in campo militare e industriale. L’assonometria, infatti, è portatrice di evidenti vantaggi rappresentativi. Comprensione immediata dell’oggetto rappresentato, possibilità di misurarlo direttamente sul foglio di carta senza dover compiere un’operazione inversa come nella prospettiva. Questi fattori, durante il periodo della rivoluzione industriale e nel momento in cui la produzione in serie divenne un processo standardizzato, sono diventati ancora più evidenti, dando un’ulteriore spinta allo sviluppo di questa tecnica grafica.

LA TECNICA Per comprendere l’assonometria bisogna prima chiarire alcuni concetti base. Il primo elemento da comprendere è il cosiddetto sistema di riferimento tridimensionale, ossia l’insieme degli elementi utilizzati per posizionare un oggetto nello spazio. Esistono differenti sistemi di riferimento, quello cilindrico, quello sferico, quello polare, ma quello più utilizzato e quello a cui faremo riferimento noi, è quello cartesiano.

Questo è costituito da tre rette (X, Y, Z) passanti per un punto, definite assi cartesiani, caratterizzate ognuna da un verso di percorrenza; se le tre rette sono tra loro perpendicolari il sistema di riferimento si chiamerà ortogonale altrimenti prenderà il nome di obliquo. Inoltre, a seconda delle riduzioni delle misure dell’oggetto che facciamo sulle tre rette del sistema di riferimento (unità di misura), un’assonometria può essere denominata isometrica (o monometrica), dimetrica oppure trimetrica.

Assi cartesiani ortogonali

Sistema di riferimento ortogonale

Il principio che sta alla base dell’assonometria è la proiezione di un oggetto geometrico su un piano, detto piano di proiezione o quadro, lungo una direzione determinata da un punto improprio, detto centro di proiezione. Quindi, l’oggetto sta sempre tra l’osservatore e il piano di proiezione. A seconda del posizionamento degli assi, possiamo avere innumerevoli forme di assonometria, ma tra quelle normate più comuni, troviamo:

• ASSONOMETRIA ISOMETRICA • ASSONOMETRIA MONOMETRICA • ASSONOMETRIA CAVALIERA

Si tratta di assonometrie di tipo ortogonale (i piani sono sempre tra loro perpendicolari), monometriche tranne che per la cavaliera (dimetrica), in quanto le

misurazioni sugli assi non vengono modificate. Nelle assonometrie ortogonali, l’asse delle altezze chiamato Z è sempre verticale, mentre gli assi delle lunghezze e larghezze (X e Y), variano la loro inclinazione a seconda il tipo.

Scopriamole nel dettaglio tutte e tre.

ASSONOMETRIA ISOMETRICA

Nell’assonometria isometrica, l’asse Z è verticale, e i tre assi formano tra di loro angoli uguali di 120°. Le misure sui tre assi devono essere riportate nella loro reale grandezza.

Vediamo innanzitutto come si tracciano correttamente gli assi di riferimento. Posizioniamo riga e squadretta (si deve usare quella 30°/60°) sul foglio secondo le indicazioni di seguito per tracciare gli assi di riferimento:

Tracciamento asse Z

Tracciamento asse X

Tracciamento asse Y

Assonometria Isometrica

Gli assi di riferimento dell’assonometria isometrica possono essere posizionati anche in modo diverso, senza per questo inficiare la correttezza del disegno. Vediamo in che modo:

Assi in posizione classica

Assi in posizione inversa

ASSONOMETRIA MONOMETRICA

Nell’assonometria monometrica, l’asse Z è verticale, e gli assi X e Y formano tra di loro un angolo di 90° e due angoli di 120° e 150° con l’asse Z. Le misure sui tre assi devono essere riportate nella loro reale grandezza.

Vediamo innanzitutto come si tracciano correttamente gli assi di riferimento. Posizioniamo riga e squadretta (si deve usare quella 30°/60°) sul foglio secondo le indicazioni di seguito per tracciare gli assi di riferimento:

Tracciamento asse Z

Tracciamento asse Y

Tracciamento asse X

Assonometria Monometrica

Gli assi di riferimento dell’assonometria monometrica possono essere posizionati anche in modo diverso, senza per questo inficiare la correttezza del disegno. Vediamo in che modo:

Tracciamento assi 1

Tracciamento assi 2

Tracciamento assi 3

ASSONOMETRIA CAVALIERA

L’assonometria cavaliera, è così denominata perché prende il nome da un grande matematico allievo di Galileo Galilei chiamato, appunto, Bonaventura Cavalieri e viene anche chiamata Militare o Frontale.

Nell’assonometria cavaliera, l’asse Z è verticale, l’asse X è orizzontale e forma un angolo di 90° con l’asse Z. L’asse Y è inclinato di 45° formando due angoli uguali di 135° con gli assi X e Z. IMPORTANTE – siccome le immagini prodotte dall’assonometria cavaliera risultano innaturali per l’occhio umano le dimensioni riportate sull’asse Y (quello inclinato a 45°) vanno per convenzione dimezzate mentre quelle sugli assi X e Z vanno tracciate nella loro reale grandezza.

Vediamo innanzitutto come si tracciano correttamente gli assi di riferimento. Posizioniamo riga e squadretta (si deve usare quella a 45°) sul foglio secondo le indicazioni di seguito per tracciare gli assi di riferimento:

Tracciamento asse Z

Tracciamento asse X

Tracciamento asse Y

Assonometria Cavaliera

Gli assi di riferimento dell’assonometria cavaliera possono essere posizionati anche in modo diverso, senza per questo inficiare la correttezza del disegno. Vediamo in che modo:

Tracciamento assi 1

Tracciamento assi 2

Tracciamento assi 3

Infine, vediamo come vengono riportate sugli assi di riferimento, nelle 3 rappresentazioni assonometriche, le misure di un oggetto:

Misure nella Isometrica

Misure nella Monometrica

Misure nella Cavaliera

FABBRICATI RURALI

Occorre innanzitutto precisare il significato delle due parole che compongono il titolo di questo capitolo e anche dell’intero libro. Fabbricato deriva da “fabbrica” espressione che oggi si riferisce a stabilimento in cui si svolge una produzione industriale, ma che un tempo si riferiva al costruire, all’erigere un generico edificio o, nel caso di costruzioni destinate al culto, alla gestione del manufatto stesso (fabbriceria). Nel nostro caso intendiamo riferirci al sinonimo di costruzione o edificio. Più complesso risulta definire l’aggettivo “rurale” nel senso che nel comune linguaggio viene spesso confuso con “agrario”, “campestre”, “campagnolo” o “agreste”. “Rurale” tuttavia significa ciò che è situato in un ambito dove l’attività agricola si svolge in modo prevalente ma non esclusivo. “Agrario” invece risulta un termine più specifico e tecnico nel senso che si riferisce unicamente all’esercizio dell’attività agricola. Avremmo potuto optare anche per “rustico” o “colonico”, ma con il rischio di confonderli con gli edifici privi di finiture o al grezzo, oppure di riferirci a tipi legati alla conduzione, oggi del tutto scomparso, com’è la colonìa o più specificamente mezzadrìa. Oggi i nuovi edifici funzionali all’agricoltura, definiti dagli architetti “poveri” o spontanei, sono molto simili a quelli urbani. In passato presentavano invece dei caratteri che li distinguevano anche a distanza sia che fossero richiesti da committenti danarosi, come nel caso delle ville, sia da poveri contadini. Non erano soltanto i materiali usati nella loro erezione a fare la differenza. Prendiamo ad esempio i muri traforati o grigliati che dir si voglia, con funzione di arieggiare i fienili. Essi raffiguravano una sorta di connotato che non trovava riscontro in nessun altro tipo di fabbricato, un marchio assolutamente inequivocabile che ora rischia di essere cancellato a causa dell’abbandono delle stalle e di conseguenza anche dei fienili e pagliai. L’edilizia rurale si distingue da qualsiasi altra, anche per la complessità dei corpi di fabbrica, ossia quell’insieme di grandi e piccoli volumi aventi svariate destinazioni e pure un certo grado di precarietà. Si pensi ai barchi, alle stale del mà-scio, dei quali avremo modo di parlare più avanti, oppure ai ponàri e anche ai cessi, tutte modeste costruzioni a volte decisamente precarie anche per il tipo di materiali impiegati, quali il legno, la canna palustre o gli stocchi di mais. Tuttavia questo complesso di edifici apparentemente caotico, trovava un certo equilibrio ed armonia. Soprattutto si mimetizzava in qualche modo con l’intorno attraverso forme in tono con le tradizioni costruttive e l’uso di materiali e colori autoctoni. Tipi di insediamenti Normalmente gli edifici rurali, salvo qualche eccezione, devono assolvere la duplice funzione abitativa e produttiva. Sono ovviamente eretti al fine di esercitare

l’agricoltura, quindi per produrre prodotti vegetali e animali, eseguire eventuali loro trasformazioni, come nel caso dell’uva in vino, del foraggio in latte, carne e formaggi e talora anche di offrire beni immateriali, ossia servizi, nel caso di agriturismo e di fattoria didattica o sociale. Essi si concretizzano per ovvia conseguenza nella forma corrispondente alle esigenze essenziali del committente: tale forma viene definita “tipo”, ed è correlata all’intorno ambientale che la contiene. Caratteristici di ogni area geografica, ossia di ogni popolazione, i modi dell’edificare possono venire presi come elementi di riferimento dell’ambiente culturale oggetto di studio, in quanto i fabbricati per propria natura tendono ad essere gli elementi di più immediata percezione e di maggiore durata nel tempo, rispetto ad ogni altro manufatto tipico di una determinata cultura. Gli edifici urbani possono essere inquadrati in un sistema di riferimento che individua gli stili, ossia i criteri di esecuzione dettati non solo dalle diverse situazioni culturali proprie dei tempi e dei luoghi specifici, conosciuti secondo un codice ampiamente acquisito. Nelle costruzioni rurali, invece, la lettura degli elementi tipologici rappresenta l’unico strumento di classificazione formale, dal momento che questo genere di edificazione non è avvenuto secondo stilemi o modelli culturali rilevanti, ma piuttosto per comportamento spontaneo individuale, coerente ad una linea “acquisita” per tradizione. Le parti componenti l’edificio, le tecniche costruttive, i vari insiemi volumetrici costituiscono gli “elementi tipologici” che caratterizzano con il proprio lessico l’area geografica di pertinenza, coincidente con l’area culturale, e determinano uno spazio in cui gli edifici posseggono caratteristiche simili, ovvero l’ambiente omogeneo. L’identificazione di predetti elementi permette di riconoscere la matrice comune. La tipologia può essere definita mediante una lettura analitica dei suoi caratteri essenziali, quali la forma planimetrica, la volumetria, il numero dei piani, le tecnologie costruttive e le composizioni strutturali, la struttura statica e portante, i materiali impiegati, il tipo di copertura, i caratteri distributivi orizzontali e verticali, gli accessi, le aperture, gli elementi decorativi e finiture, e le destinazioni d’uso principali ed accessorie. Le differenti combinazioni dei vari elementi diversificano gli edifici sia nell’ambito regionale che soprattutto in quello interregionale. Nella nostra regione l’architettura rurale ovviamente risente dell’influsso culturale veneziano. A questo proposito si possono citare almeno tre esempi: il portico, i comignoli e i materiali. Il portico, quasi sempre presente nelle case rurali venete, a differenza di quelle delle regioni limitrofe, discende dal fondaco lagunare, una sorta di vano passante che da una parte si affaccia sullo specchio acqueo per accogliere il traffico mercantile e dall’altra alla córte interna. Il comignolo “alla veneziana”, munito di un contro comignolo che nasconde e protegge i fori d’uscita del fumo, era a difeso dai forti venti e dall’alto rischio d’incendio. Circa i materiali, a parte le ville in cui i padroni potevano permettersi di impiegare materiali lapidei, non esistevano porte né

finestre che non presentassero tutto attorno un bordo tinteggiato di bianco, a imitazione della pietra d’Istria con la quale a Venezia si usava contornare le aperture verso l’esterno, particolare questo che il famoso studioso di ville Giuseppe Mazzotti paragonò mirabilmente ai polsini della camicia bianca che sporgono dalla giacca. Ovviamente ciò che qualifica in primo luogo gli edifici rurali sono gli annessi che rappresentano quella parte di fabbricati dell’azienda agricola destinata direttamente alla produzione. Mentre l’abitazione colonica risponde a esigenze che non variano molto da luogo a luogo, ma piuttosto dal prestigio sociale ed economico di chi vi doveva abitare, le dipendenze rustiche risentono molto anche dell’indirizzo produttivo, che a sua volta deriva in buona parte dalle caratteristiche ambientali, come la disponibilità o meno di acqua irrigua, le caratteristiche pedologiche, le vie di comunicazione e così via. Chiaramente laddove è diffusa la risaia si trovano le pile per la brillatura del riso, mentre dove è fiorente il vigneto sono presenti le cantine, e questo per fare soltanto due esempi. Man mano che l’agricoltura intraprese la strada delle colture specializzate, la varietà degli annessi si restrinse sempre di più. Sino a quando nelle nostre campagne era prevalente la coltura promiscua, tipica della piantata, nei fondi rustici esisteva una vasta gamma di annessi, dall’importantissima stalla, lo ‘scrigno’ del contadino, al fienile e pollaio, dalla cantina e tinaia alla porcilaia, per citare i più noti. In molti casi il granàro, ricavato nel sottotetto e adibito ad accogliere i cereali ed altre granaglie, faceva parte dei fabbricati destinati ad abitazione. Accadeva sovente che sotto lo stesso tetto fossero sistemati più annessi. Questo era il caso della porcilaia con sopra il pollaio oppure della stalla con sovrastante il fienile dal quale veniva gettato giù il fieno attraverso un’apposita botola (fenàra) chiusa con una rebalsa, specie di anta. Sovente sotto questa apertura nel solaio di legno era ricavato un piccolo stanzino, attiguo alla stalla, dove veniva ammassata la scorta della razione giornaliera di foraggio e di lettiera per le bestie. La realizzazione degli annessi era, come adesso, improntata sulla massima semplicità, economicità e praticità. Soltanto nei cospicui insediamenti, realizzati da facoltosi proprietari, ci si poteva concedere il lusso di adottare impreziosimenti estetici che davano l’idea del potere economico del committente.

Modesti edifici rurali di tipo ‘monovolumetrico’, ossia con la parte abitativa e quella rustica sotto

un’unica copertura. Tali componenti si distinguono all’esterno soltanto per la diversa dimensione, forma e qualità dei fori: piccoli e dotati di serramenti nella porzione abitativa, estesi e non sempre chiudibili e

protetti in quella produttiva.

Due esempi di edifici colonici a volumi accostati facilmente distinguibili all’esterno:

in quello raffigurato in disegno prevale volumetricamente la parte produttiva rustica, mentre la foto riprende un caso opposto in cui predomina la

porzione abitativa a tre piani.

I fabbricati per essere considerati rurali devono soddisfare contemporaneamente le seguenti condizioni: • il fabbricato deve essere posseduto dal titolare del diritto di proprietà o di altro diritto reale sul terreno, ovvero dall'affittuario, o dal soggetto che conduce il terreno cui l'immobile è asservito o dai familiari conviventi a loro carico o da soggetti titolari di trattamenti pensionistici corrisposti a seguito di attività svolta in agricoltura; • l'immobile deve essere utilizzato quale abitazione dai soggetti di cui sopra sulla base di un titolo idoneo ovvero da dipendenti esercitanti attività agricole nell'azienda • il terreno cui il fabbricato si riferisce deve essere situato nello stesso Comune o in Comuni confinanti e deve avere una superficie non inferiore a 10.000 mq. Se sul terreno sono praticate colture intensive ovvero il terreno è ubicato in comune considerato montano, la superficie del terreno deve essere almeno di 3.000 mq; • il volume d'affari da attività agricole del soggetto deve essere superiore alla metà del suo reddito complessivo, determinato senza far confluire i trattamenti pensionistici corrisposti a seguito di attività svolta in agricoltura. Se il terreno è ubicato in comune considerato montano, tale volume di affari deve risultare superiore ad 1/4 del reddito complessivo; • il volume d'affari dei soggetti che non presentano la dichiarazione IVA si presume pari al limite massimo previsto per l'esonero dall'obbligo di presentazione della dichiarazione. Tale requisito è riferito al soggetto che conduce il fondo e che può essere diverso da quello che utilizza l'immobile ad uso abitativo; In caso di unità immobiliari utilizzate congiuntamente da più persone, i requisiti devono essere posseduti da almeno una di esse. Se sul terreno esistono più unità immobiliari ad uso abitativo i requisiti di ruralità devono essere soddisfatti distintamente per ciascuna di esse. Nel caso che più unità abitative siano utilizzate da più persone dello stesso nucleo familiare, è necessario che sia rispettato anche il limite massimo di cinque vani catastali o di 80 mq per un abitante e di un vano catastale o di 20 mq per ogni abitante oltre il primo. Le costruzioni non utilizzate, che hanno i requisiti per essere considerate rurali, non si considerano produttive di reddito di fabbricati.

PRATICHE EDILIZIE

E’ indispensabile che la progettazione delle strutture rurali sia corredata di una serie di documenti, tali da permettere agli esaminatori una valutazione sia specifica che complessiva, in quanto le condizioni che si realizzeranno dopo la costruzione ridefiniranno l’ambiente e l’organizzazione del lavoro. Tale documentazione deve comprendere anche la progettazione degli impianti di processo, quali l’impianto di mungitura, di allontanamento dei reflui zootecnici, di essicazione, ecc. In via preliminare le pratiche edilizie riguardanti il settore agricolo dovranno essere corredate dalla seguente documentazione: Questionario informativo dell’azienda e della relativa consistenza /attività (Si usa quello corrente – ex art. 48, ex art. 220) – allegato n. 1. Estratto del PRG con evidenziata la zona dell’intervento, indicante la destinazione urbanistica della zona e delle zone limitrofe, per un raggio all’intorno dell’insediamento di 200, 300, 600 m a seconda del tipo di animali allevati (art. 2.15.2 Regolamento d’igiene). Planimetria in scala 1: 500 indicante gli edifici esistenti nel raggio di 100 m attorno all’edificio oggetto di intervento, loro destinazione d’uso e le relative pertinenze (se facenti parte dell’azienda o esterni). In tale planimetria andranno indicati inoltre: i fossi, i canali, gli specchi d’acqua, le strade e la viabilità aziendale interna ed esterna, nonché le varie installazioni degne di interesse quali: silos verticali e relative protezioni, silos orizzontali e relative aree di manovra (da utilizzarsi durante la formazione dell’insilato), depositi di GPL o di altri carburanti o di oli minerali, concimaie e vasche di stoccaggio deiezioni, impianti di essiccazione, di macinazione e di stoccaggio di foraggi e fieni, cabine e linee elettriche aeree. Devono essere evidenziate in questa tavola le distanze di sicurezza antincendio dei luoghi suscettibili di interesse e significato (depositi carburanti, impianti termici, depositi di foraggi e lettimi, ecc.). Relazione geologica o geotecnica da cui si evinca chiaramente che il terreno presenta caratteristiche meccaniche compatibili con l’insediamento della nuova struttura. La relazione geologica è preferibile, in quanto fornisce anche le caratteristiche di vulnerabilità del terreno e del I° acquifero. Questo documento è sostituibile da dichiarazione sottoscritta dal progettista, in cui si dichiara di conoscere le caratteristiche del terreno in virtù di precedenti relazioni geologiche, che ne attestano l’idoneità. Tavola con rappresentazione del sistema delle fognature, sia relativo agli scarichi civili, che produttivi, che di allontanamento delle acque meteoriche. Nella stessa tavola andranno indicate le ubicazioni dei pozzi con relative distanze, stato di efficienza e destinazione. Dei pozzi andranno allegate le relative schede. Piante, prospetti e sezioni significative dei fabbricati oggetto di intervento (in caso

di modifica, ampliamento, ristrutturazione, ecc. allegare stato esistente e di progetto) regolarmente quotati come da norme UNI relative al disegno tecnico. In queste tavole andranno evidenziati anche i comignoli per l’allontanamento dei prodotti della combustione. Le tavole comprenderanno le superfici utili dei locali, le superfici finestrate, le superfici apribili, le aperture di transito ed il sistema di vie ed uscite di emergenza, i rapporti di aeroilluminazione naturale (SU, RI, RA), ricordando che nei calcoli dei rapporti di aerazione vanno escluse le aperture di transito (porte e portoni). Dovranno essere indicati i sistemi di comando per l’apertura delle finestre e, se necessario anche delle altre aperture. Gli elaborati grafici dovranno comprendere una pianta della copertura con indicazione dei sistemi di accesso in quota, e degli apprestamenti di difesa anticaduta previsti, al fine di garantire gli interventi di pulizia periodica di lucernari e finestre e di manutenzione in condizioni di sicurezza (andatoie, camminamenti, protezioni anticaduta, scale di accesso in quota, lucernari di sicurezza, ecc.). Relazione tecnica completa di tutte le informazioni relative agli edifici ed ai materiali da costruzione impiegati, con particolare riguardo alle caratteristiche antiscivolamento dei pavimenti ed alle caratteristiche di portata delle coperture (in ordine alla loro pedonabilità). La relazione tecnica deve comprendere la descrizione delle lavorazioni svolte, le relative modalità, il personale impiegato. La relazione tecnica, unitamente alla tavola di lay out ed ai progetti e schemi funzionali (di cui ai punti successivi), deve rappresentare gli aspetti significativi dell’azienda e/o del fabbricato esaminato, al fine di evidenziare il quadro degli elementi del contesto lavorativo. Per tali ragioni dovrà comprendere ad esempio: per una stalla il numero e la tipologia dei capi allevati, il sistema di stabulazione e quello di pulizia/rifacimento della lettiera; per un fienile si dovrà indicare il tipo di materiale da immagazzinare, la sua quantità, la tipologia dei manufatti, le modalità di accatastamento e di movimentazione, ecc. Tavola di lay out che descrive l’allestimento previsto del luogo di lavoro oggetto di intervento in modo dettagliato (dislocazione macchinari ed impianti, destinazione d’uso delle aree e relativi allestimenti, viabilità, movimentazione, stoccaggio, immagazzinamento, ecc.). Questa tavola andrà accompagnata od inserita in una tavola complessiva che descrive, in via generale, il lay - out aziendale. Dovranno sempre essere indicati i servizi igienico assistenziali di riferimento (wc, docce, spogliatoi) regolarmente riscaldati. Deve sempre essere precisato il numero degli addetti. Progetti e schemi funzionali di tutti gli impianti tecnologici, sia di base che specifici. Su questa parte è necessario precisare quanto segue: Il progetto dell’impianto elettrico deve essere acquisito integralmente, compresi i calcoli illuminotecnici; per gli altri impianti occorre acquisire gli schemi funzionali (collegati con la tavola di lay – out) e tutte le informazioni relative alle caratteristiche principali, alle modalità di installazione e di gestione. Le ragioni per le quali viene richiesta la documentazione di progetto degli impianti deriva dalla necessità che venga definito, in via preventiva, il quadro più completo possibile della situazione operativa che si realizzerà alla fine dell’intervento di

costruzione o di modifica. Questo consente già in fase di progetto di eliminare o ridurre al minimo molti rischi lavorativi, prima ancora che essi si realizzino, con evidenti risparmi di risorse (umane e finanziarie). In secondo luogo la documentazione di progetto degli impianti è propedeutica alla loro dichiarazione di conformità e marcatura CE. Un altro elemento da acquisire (prima della messa in servizio) è appunto la marcatura CE (a cura del costruttore) di quegli impianti che, nel loro insieme, si connotano come macchine ai sensi del DPR 459/96. Questo dovrebbe comportare una valutazione dei rischi e l’adozione dei relativi accorgimenti per la loro eliminazione, ed evitare che tutta la relativa problematica si scarichi sull’utilizzatore finale. In via generale si indicano gli impianti per i quali ricorrono tali condizioni: - impianti di allontanamento delle deiezioni e loro recapito nelle vasche di

stoccaggio; - sistemi di mescolamento, separazione, movimentazione, prelievo delle deiezioni; - impianti che prevedono il riutilizzo delle deiezioni (flushing); impianti di mungitura, con relativi impianti connessi (pompe del vuoto,

movimentazione e refrigerazione del latte, sistemi di carico sugli automezzi, ecc.); - impianti connessi con il trattamento dell’alimentazione (essicazione cereali e

foraggi, macinatura, trasporto, cucina mangimi) e relativi sistemi di distribuzione; - impianti pneumatici utilizzatori, ecc. Per tutti gli altri impianti, valgono le regole generali per cui gli installatori si attengono alle istruzioni fornite dal costruttore e rilasciano, se prevista, la relativa dichiarazione di conformità. Parere di conformità dei Vigili del fuoco o dichiarazione motivata della non sussistenza dell’obbligo. Questa documentazione deve essere richiesta nei casi in cui sono presenti attività soggette (D.M. 16.02.82) chiaramente individuabili o sussistano ragionevoli dubbi. Se l’azienda svolge attività soggette non inserite nell’intervento di progetto, è opportuno presentare copia del C.P.I. in corso di validità.

QUOTATURA

Introduzione Per quotatura si intende l’insieme delle norme che permettono l’indicazione esplicita delle dimensioni (lineari ed angolari) dell’oggetto rappresentato. Poiché a ciascun disegno è associata una scala, si potrebbero, in teoria, ricavare le dimensioni degli oggetti rappresentati eseguendo un rilievo direttamente sul disegno. Ciò tuttavia non avviene, se non in casi particolari, per i seguenti motivi: - facilità e rapidità di lettura delle quote scritte rispetto al rilievo diretto; - difficoltà di rilevare direttamente dal disegno dimensioni di linee di lunghezza ridotta; - possibile alterazione delle dimensioni nelle riproduzioni e nelle copie. La quotatura completa di un oggetto è di solito limitata al disegno di particolare (disegno di un componente singolo), mentre, in genere, i disegni di assieme riportano solamente poche quote (ingombri complessivi) o non ne riportano affatto. La quotatura di un disegno si realizza indicando un insieme di quote necessario e sufficiente al completo dimensionamento dell’oggetto rappresentato. Quote ridondanti (ricavabili per somma o differenza di altre quote) possono essere indicate in modo particolare per facilitare la lettura (quote ausiliarie). Per nessun motivo vi dovranno essere dimensioni non direttamente ricavabili dalle quote indicate. Linee di misura e linee di riferimento Una quota esprime: - la misura di un elemento, oppure - la misura della distanza tra due elementi. Una quota viene rappresentata da una linea di misura confinata tra due linee di riferimento (ortogonali alla linea di misura). Le estremità della linea di misura sono evidenziate con frecce o tratti obliqui. Il valore numerico della quota (in mm per le dimensioni lineari, in gradi per quelle angolari) è sempre riferito alle dimensioni reali (indipendentemente dalla scala).

FRECCE Vari tipi di frecce terminali: i due tratti della freccia possono formare un angolo compreso tra 15° e 90°. Quando la freccia è chiusa può essere completamente annerita. In uno stesso disegno si devono utilizzare frecce dello stesso tipo.

Le frecce, di norma, vanno poste internamente alle linee di riferimento. È possibile disporle esternamente quando sia richiesto per motivi di spazio. Per lo stesso motivo è possibile sostituire le frecce con dei puntini.

Casi particolari Quando sia utile alla chiarezza del disegno le linee di misura si possono tracciare inclinate piuttosto che perpendicolari alle linee di riferimento.

Nel caso di smussi e raccordi il riferimento per la quota si determina prolungando le linee di contorno.

Nel caso di pezzi simmetrici le linee di misura devono proseguire fino a sorpassare l’asse di simmetria che delimita l’interruzione.

Se un oggetto è rappresentato in semivista ed in semisezione le quote relative alle parti esterne si indicano nella semivista, quelle relative alle parti interne nella semisezione.

Criteri per la scrittura delle quote: criterio A Le quote devono essere scritte parallelamente alla linea di misura, al disopra e staccate da esse. I valori devono poter essere letti dalla base o dal lato destro del disegno (ruotando il foglio di 90° in senso antiorario si debbono poter leggere le quote sempre in orizzontale).

Criteri per la scrittura delle quote: criterio B Le quote devono poter essere lette soltanto dalla base del disegno. Le linee di misura verticali ed oblique devono essere interrotte nella loro parte mediana per la scrittura della quota.

Regole per la scrittura delle quote (1) Gli assi di simmetria e le linee di contorno non devono essere mai usati come linee di misura. Si possono invece utilizzare come linee di riferimento.

Regole per la scrittura delle quote (2) L’intersezione delle linee di misura con quelle di riferimento deve essere, per quanto possibile evitata.

Quotatura di elementi non in vista Le quote non devono essere riferite ad elementi non in vista.

Parti rappresentate di scorcio In una vista le quote devono riferirsi soltanto ad elementi che risultano paralleli al piano di proiezione. Non è possibile quotare elementi rappresentati di scorcio.

Quotatura di dimensioni fuori scala La quotatura di elementi la cui lunghezza, a causa di un’interruzione della vista, non è rilevabile dal disegno e dalla scala (quote fuori scala), devono essere sottolineate.

Quotatura di angoli La quotatura di angoli si può effettuare come riportato in figura.

Quotatura di diametri (1/2) Le quote relative a diametri debbono essere precedute dal simbolo quando nella vista non è chiaro che si tratti di un diametro. Di un cerchio si quota sempre il diametro e non il raggio.

Quotatura di diametri (2/2) Non deve indicarsi il simbolo di diametro quando dalla vista risulta evidente che la quota è riferita ad un cerchio.

Quotatura di raggi Le quote di raggi devono essere precedute dal simbolo R.

Quotatura di parti sferiche Le parti sferiche possono essere quotate mediante il diametro od il raggio. La quota è preceduta, rispettivamente, dai simboli S e S R.

Quotatura di quadri La quota corrispondente ad un lato di un elemento a sezione quadrata deve essere preceduta dal simbolo. Non è necessario quando dal disegno si evidenzia chiaramente che si tratta di un quadro.

Quotatura di smussi Gli smussi devono essere quotati mediante la profondità assiale della superficie smussata ed il semiangolo al vertice. Se il semiangolo al vertice è pari a 45° la quotatura viene semplificata.

Quotatura di parti coniche Le parti coniche possono quotarsi in vari modi, come mostrato nelle figure seguenti.

Quotatura di elementi ripetuti Quando compaiono elementi ripetuti si possono usare, per semplicità, le indicazioni riportate in figura.

Utilizzo di lettere di richiamo La quotatura di gruppi di elementi uguali si può effettuare utilizzando lettere di richiamo.

Quote di dimensione e quote di posizione Le quote di dimensione determinano la dimensione degli elementi geometrici. Le quote di posizione stabiliscono la posizione relativa degli elementi geometrici. N.B.: la posizione di fori va sempre definita con riferimento all’asse.

Quotatura in serie Nella quotatura in serie ciascun elemento è quotato con riferimento all’elemento immediatamente adiacente. L’accumulo degli errori associati a ogni singola quota produce un errore tra due elementi non contigui maggiore di quello tra due elementi contigui. Nella quotatura in serie non è stabilito nessun elemento di riferimento o di partenza per il controllo o la costruzione del pezzo. Viene utilizzata quando è importante la lunghezza di ogni singolo elemento (nell’esempio in figura l’interasse tra due fori consecutivi) e quando l’accumulo degli errori non compromette la funzionalità del pezzo.

Quotatura in parallelo Nella quotatura in parallelo tutte le quote sono date rispetto ad un riferimento comune, che può essere un punto, un asse, uno spigolo, ecc. In questo caso l’errore sulla singola quota è indipendente dagli errori sulle altre (l’errore relativo ad un asse non influenza la posizione degli altri).

Si osserva come tale tipo di quotatura pone in particolare risalto l’elemento utilizzato come riferimento. A tale elemento saranno in genere associate specifiche caratteristiche funzionali e tecnologiche.

Quotatura a quote sovrapposte La quotatura a quote sovrapposte è una variante grafica della quotatura in parallelo, con lo scopo principale di realizzare un’economia di spazio sul disegno. La linea di misura è unica e fa capo ad un elemento di riferimento comune contrassegnato con 0 (zero).

Quotatura combinata La quotatura combinata è un sistema che comprende sia la quotatura in serie sia quella in parallelo. Viene utilizzata quando il pezzo da quotare presenta più di un elemento di riferimento. Si tratta del sistema più frequentemente utilizzato nei disegni.

Quotatura in coordinate Nella quotatura in coordinate le quote sono riferite ad un unico punto, preso come origine. Le quote vengono quindi indicate in una tabella. È possibile sia la quotatura in coordinate cartesiane che in coordinate polari.

Quotatura secondo lo scopo del disegno I sistemi di quotatura fin qui visti permettono di impostare correttamente il dimensionamento di un generico componente. Nella pratica industriale, tuttavia, spesso non è sufficiente che la quotatura di un oggetto sia corretta da un punto di vista geometrico. Infatti, per ciascun oggetto, esistono diversi possibili approcci alla quotatura, tutti corretti geometricamente, ma solo alcuni validi dal punto di vista tecnico. Tale validità, inoltre, dipende dall’ambito di utilizzo del disegno. Si

distinguono, in particolare, due ambiti specifici: la quotatura funzionale e la quotatura tecnologica (o di fabbricazione).

Quotatura funzionale (I) Le quote funzionali sono quote che ricoprono un ruolo fondamentale per il funzionamento del componente. Le quote non funzionali sono quote che non ricoprono un ruolo essenziale per il funzionamento del componente. Le quote ausiliarie sono quote deducibili (per somma o per differenza) da altre quote. Devono essere indicate tra parentesi. Nella figura a destra le quote relative alla larghezza della scanalatura del componente inferiore ed alla larghezza del risalto nel componente superiore sono quote funzionali.

Quotatura funzionale (II) In questo esempio abbiamo un componente con due fori filettati (1) che deve

accoppiarsi alla base (2) attraverso due viti (3). I requisiti funzionali di questo assieme sono i seguenti: _che i fori passanti del particolare 2 consentano un agevole passaggio delle viti ( la quota F è funzionale); _che l’interasse tra i fori nei due particolari sia identico ( la quota F’ è funzionale); che la larghezza della scanalatura nel particolare 2 sia uguale alla larghezza del componente 1(la quota F’’ è funzionale).

Quotatura funzionale (III) Consideriamo il complessivo composto da: un perno filettato (1); una biella (2) e un corpo (3). Il requisito funzionale è che la biella possa ruotare attorno al perno. Consideriamo per semplicità soltanto le quote assiali (analoghi ragionamenti possono ripetersi per le quote radiali). Per il corretto funzionamento si dovrà avere: - che il gioco G’ = A – B sia maggiore di zero ( le quote A e B sono funzionali); - che la profondità di filettatura D della base sia maggiore della quota C del perno, ovvero che il gioco G’’ = D – C sia maggiore di zero ( le quote D e C sono funzionali).

Quotatura funzionale (IV) Consideriamo il complessivo composto da: un coperchio (1) e da un contenitore (2). Il requisito funzionale è che la chiusura possa avvenire correttamente. Ciò si realizza garantendo il contatto tra le superfici S ed S’.

Ci chiediamo quale dei due sistemi di quotatura è corretto, tra A e B. Osserviamo che le due soluzioni sono equivalenti da un punto di vista geometrico. Notiamo, tuttavia, che la soluzione B è preferibile da un punto di vista funzionale, in quanto permette l’immediato confronto delle quote K e k. Infatti la funzionalità dell’assieme dipende dal gioco funzionale G = K - k. Nella soluzione A notiamo che non ha senso spezzare la quota di profondità k in m + s.

Quotatura funzionale (V) Consideriamo il complessivo composto da: un puntalino (1) una base (2) e un pezzo (3) non rappresentato. Il puntalino deve realizzare la centratura del pezzo 3 che appoggia sul piano P.

Ci chiediamo quale dei due sistemi di quotatura è corretto, tra A e B. Osserviamo che le due soluzioni sono equivalenti da un punto di vista geometrico. Notiamo che i giochi funzionali sono G = H – h e g = K – k. Concludiamo che la quotatura da preferire è la A, in quanto consente una immediata verifica dei giochi funzionali attraverso il controllo delle coppie di quote H,h e K,k.

Quotatura tecnologica (o di fabbricazione) La quotatura tecnologica ha lo scopo di mettere in evidenza le quote che sono strettamente legate al procedimento di produzione. La quotatura tecnologica dipende quindi dal particolare ciclo di lavorazione adottato per produrre un componente. È pensata in modo che gli operatori delle macchine utensili trovino direttamente a disegno le quote necessarie per le lavorazioni, senza doverle ricavare con calcoli. La quotatura tecnologica e la quotatura di fabbricazione possono coincidere o meno. Si danno quindi i seguenti casi:

Esempio di quotatura tecnologica: perno filettato Vediamo come esempio la quotatura tecnologica di un perno filettato in relazione al ciclo di lavorazione.

Esempio di quotatura tecnologica: perno senza testa Vediamo come esempio la quotatura tecnologica di un perno senza testa in relazione al ciclo di lavorazione.

Errori da evitare (1/3) Indicare sempre il diametro di fori (o parti cilindriche), quando presenti. In nessun caso il diametro di fori deve essere dedotto per somma o differenza di altre quote.

Errori da evitare (2/3) La posizione di fori o parti cilindriche deve essere quotata con riferimento all’asse.

Errori da evitare (3/3) Non debbono essere indicate quote che siano il risultato di operazioni di lavorazione.