|
CARATTERISTICHE
 Il
package di calcolo strutturale CDS è un potente strumento
di calcolo che permette di effettuare, con
schematizzazione totalmente tridimensionale, l'analisi di
una qualsiasi struttura mediante le più sofisticate
tecniche f.e.m.(Finite Element Method). CDS infatti
consente di modellare e calcolare strutture spaziali o
piane con elementi monodimensionali e bidimensionali
(travi, pilastri, setti, piastre, plinti, plinti su pali,
platee, platee su pali, nuclei irrigidenti)
L'input è costituito da un CAD strutturale appositamente
studiato e dotato di sofisticate caratteristiche di
puntamento diretto a video degli elementi strutturali che
consentono una rapida immissione della struttura ed un
agevole controllo grafico dei dati forniti.
Il CAD strutturale preposto alle operazioni grafiche è di
immediato apprendimento poiché è progettato per uno
scopo specifico e pertanto presenta soltanto i comandi
utili per svolgere il compito a cui è destinato.
L'interfaccia è perciò essenziale e priva di quella
marea di comandi, spesso inutili e fuorvianti, che
ritroviamo su CAD potentissimi ma generici cioè non
realizzati per compiere un lavoro specifico.
Il programma è organizzato secondo una struttura modulare
per venire incontro alle diverse esigenze professionali,
permettendo a ciascun utente di acquistare solo i moduli
di effettivo interesse, realizzando così cospicui
risparmi.
Il CDS è anche disponibile in “Versione Trial”,
ovvero in una speciale versione di prova funzionante per
30 giorni che chiunque può abilitare sul proprio computer
per provare, a costo zero, le funzionalità del prodotto.
A tal proposito vale qui la pena di sottolineare come la
politica commerciale della STS sia sempre stata improntata
alla massima trasparenza. Le versioni Trial e la struttura
modulare del listino sono infatti una garanzia per
l'utente e la chiara dimostrazione di come la STS punti
soltanto sulla qualità dei propri software per convincere
i potenziali utenti all'acquisto.
Alcune caratteristiche degne di nota di CDS Win sono le
seguenti:
- Interfaccia grafica progettata secondo lo standard
Windows (finestre multiple, bottoni, toolbars, menù a
tendina etc...)
- Gestione multifinestre dinamiche: ciascuna finestra può
essere suddivisa in più viewport, la cui dimensione può
essere regolata simultaneamente con il mouse
- UNDO REDO multilivello: possibilità di ripristinare la
situazione precedente ad ogni comando. Nessuna limitazione
sul numero di operazioni annullabili
- Algoritmi di rendering e linee nascoste (viste
fotorealistiche con ombreggiature) con accurata
rappresentazione delle compenetrazioni fra elementi
strutturali.
- Procedure di animazione in rendering della struttura.
- Possibilità di catturare immagini dal video (ad es.
Colormap e deformate) e importarle su un documento per
impaginare insieme immagini e testo.
- Importazione modelli strutturali bidimensionali e
tridimensionali da disegni in formato dxf
- Programma Wincad 2000, potente e flessibile CAD
tridimensionale realizzato dalla STS. L'ambiente CAD
prevede numerose opzioni; per le entità grafiche: punto,
linea, arco, cerchio, polilinea, 3d face, blocchi,
tratteggio;
per le modalità di osnap: centro, fine, perpendicolare,
intersezione, medio, vicino, nodo, etc...; per gli
strumenti: serie, copia, specchio, cima, offset, taglia,
estendi, scala, sposta, ruota, etc...
CDS è l'unico programma strutturale dotato di ben due
modalità di input grafico studiate al fine di rendere il
più agevole possibile la fase di immissione dei dati in
funzione della tipologia strutturale.
Abbiamo così, accanto al classico “input per
impalcati”, particolarmente mirato per la definizione di
edifici in c.a., anche una modalità di “input
spaziale” studiata per le strutture con geometrie
complesse (ad es. tralicci, travature reticolari spaziali,
etc...).
Vale la pena di sottolineare che i due tipi di input
sopracitati possono essere utilizzati contemporaneamente
per la definizione di una stessa struttura.
Per esempio, nel caso di struttura mista acciaio/c.a. si
potrà definire la parte in c.a. con l'input per impalcati
e la parte residua in acciaio con l'input spaziale.
Nelle pagine seguenti sono descritte in dettaglio le
modalità di input, le caratteristiche del solutore e
quelle del post-processore.
INPUT PER IMPALCATI
L’input
per impalcati prevede l’inserimento di punti di
riferimento in pianta (fili fissi) che permettono di
definire gli allineamenti verticali principali della
struttura; per facilitare l’inserimento di tali punti si
può importare in CDS un disegno architettonico in formato
DXF e utilizzare specifiche funzioni di snap di cui è
dotato il programma. In alternativa è possibile inserire
direttamente i principali elementi strutturali (pilastri e
travi) agganciandoli direttamente alle linee
architettoniche con creazione automatica contestuale del
filo fisso. Qualunque fase di input è accompagnata da
possibilità di “zoom” e “pan” e di scelta
dinamica del punto di vista.
 Vediamo
ora in dettaglio le caratteristiche dei vari elementi
strutturali:
- La posizione dei pilastri rispetto ai fili può essere
gestita tramite codici di spigolo e tutto il pilastro può
essere ruotato attorno al proprio asse; la sezione del
pilastro, così come quella delle travi, può avere
qualsiasi forma, dalla rettangolare, alla T, alla
circolare o, addirittura, poligonale. Tutte queste sezioni
verranno, nella successiva fase di calcolo, correttamente
verificate con rigorose routines di verifica a tenso/presso
flessione retta o deviata.
- Sotto i singoli pilastri è possibile inserire plinti di
fondazione diretti e su pali, che poi verranno calcolati e
disegnati in collegamento con il programma CDP. Per il
solutore di CDS viene generato automaticamente uno schema
statico che prevede vincoli elastici in corrispondenza di
ogni plinto, schematizzando correttamente l'interazione
fondazione-struttura.
- Le travi, sia di fondazione che di elevazione, possono
essere comunque inclinate in pianta ed in verticale.
Un’altra peculiarità del programma consiste nella
possibilità di disassare le estremità della trave
rispetto ai fili fissi di riferimento: ciò permette di
gestire particolari situazioni di frequente uso della
pratica tecnica, come succede nella figura a lato.
- È anche possibile definire, sempre in modo grafico,
degli elementi bidimensionali (setti) che permettono di
schematizzare situazioni ricorrenti di muri di
contenimento da cui spiccano i pilastri di 1° piano,
mensole di controventamento con o senza fori, etc....
- Tramite le platee/piastre si possono definire elementi
bidimensionali orizzontali o inclinati che permettono la
schematizzazione di tetti a falda inclinata con soletta
piena, platee di fondazione etc...
La combinazione di elementi bidimensionali verticali,
orizzontali ed inclinati, permette anche l’analisi (e la
relativa verifica e disegno ferri) di strutture
particolari, quali possono essere per esempio: serbatoi,
volte, cupole etc.... Gli elementi bidimensionali
verticali permettono di schematizzare anche elementi in
muratura e quindi, grazie all’interazione con il
programma CDMa, si possono risolvere strutture in muratura
o strutture in cui siano presenti contemporaneamente sia
elementi in muratura che travi, pilastri e setti in c.a. o
acciaio.
- L'inserimento di eventuali fori nei setti verticali è
reso particolarmente agevole dall'apposita procedura
grafica di forature setti; è possibile inserire fino a 10
fori nello stesso setto, e vengono gestiti anche fori a
cavallo di due setti.
- È inoltre possibile inserire e/o modificare vincoli
interni ed esterni (cerniere, bipendoli orizzontali e
verticali, carrelli etc...).
- La procedura quote nodi permette la modifica della quota
dei singoli nodi, con automatico trascinamento di tutte le
travi ed i pilastri connessi. La medesima procedura
permette di ottenere facilmente volte di forma complessa,
partendo da una piastra orizzontale; la relativa mesh verrà
creata automaticamente dal programma. Su una stessa quota
è prevista la possibilità di definire due o più
impalcati sismici differenti (per esempio edifici a torri
indipendenti).
- I carichi previsti nel CDS coprono largamente tutti
quelli di interesse nella pratica tecnica. Sono infatti
definiti i seguenti tipi:
 1.
Solai
2. Ballatoi
3. Tamponature
4. Espliciti
5. Solai speciali
6. Spinte setti
7. Concentrati
8. Scale
Le
tipologie di carico previste e la modalità di input
studiata “guidano” l’utente ad una agevole analisi
dei carichi gravanti su ciascun elemento strutturale.
L’input dei carichi è peraltro semplicissimo: le
informazioni richieste tendono semplicemente a determinare
le travi o i setti su cui sono orditi i solai, dove sono
disposti i balconi e dove gravano eventuali muri (
perimetrali e/o interni). I solai possono avere forma
qualsiasi, e i ballatoi possono occupare anche una
porzione limitata della trave. Viene lasciata inoltre la
possibilità all’utente di definire esplicitamente il
valore del carico agente sugli elementi in questione.
In figura è rappresentata una tipica videata di lavoro in
cui sono ben visibili sia le orditure che le scale alle
quali è possibile associare, secondo le necessità, un
opportuno carico. Il programma effettuerà quindi delle
analisi automatiche dei carichi dando poi anche la
possibilità di inserire degli ulteriori carichi di valore
imposto dall’utente (sono previsti carichi concentrati
Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz; carichi distribuiti; momenti
torcenti distribuiti; spinte orizzontali sui setti).
Esiste anche la possibilità di caricare in automatico le
travi secondarie (travi parallele all’orditura di
carico) con un’aliquota del carico delle travi
principali.
È sempre possibile richiedere informazioni sui pesi che
vengono a scaricarsi sulle travi a causa dei carichi
imposti dal progettista.
Una volta esaurita la definizione dei carichi sarà
possibile identificare i solai in pianta dichiarando
semplicemente le linee di sezione. Tale semplice
operazione consente il collegamento automatico con il
programma CDF per il calcolo dei solai e delle scale ed il
disegno automatico dei ferri sulla pianta di carpenteria.
L’interfacciamento semplifica il lavoro connesso al
calcolo dei solai stessi poiché la procedura, in modo
totalmente automatico, genera i dati per il programma CDF
(geometria del solaio, entità dei carichi, alternanze dei
carichi secondo le linee di influenza del solaio in esame,
etc...) e questo, una volta lanciato, oltre ad eseguire il
calcolo di detti solai permette la stampa dei tabulati di
calcolo ed anche la restituzione delle carpenterie di
piano con l’esploso dei ferri di solaio; il tutto
perfettamente congruente ed integrato con gli output di
CDS per fornire un allegato progettuale completo e di
facile interpretazione.
- La fase generazione per spaziale effettua la
trasformazione dei dati dal formato impalcati al formato
rileggibile dall'input spaziale. La generazione effettua
tutta una serie di controlli sulla validità dei dati di
input forniti e, in assenza di vincoli definiti
dall’utente, crea automaticamente tutti i vincoli della
struttura; inoltre la generazione definisce
automaticamente la mesh degli elementi bidimensionali; nel
caso di aste adiacenti ad elementi shells, verrà creata
una mesh corrispondente anche per le aste per garantire la
congruenza degli spostamenti. Gli elementi strutturali
(aste e shell) spezzettati dalla fase di generazione,
saranno poi automaticamente riunificati nelle fasi di
disegno degli esecutivi.
 INPUT
SPAZIALE
La
modalità di input spaziale, che si rivolge alla
definizione di strutture particolarmente complesse, si
articola nelle seguenti fasi:
1. Archivi
2. Import/Export CAD
3. Nodi 3d
4. Aste 3d
5. Elementi shell
6. Disassamenti shell
7. Vincoli esterni/Cedimenti
8. Vincoli Interni
9. Condiz. di carico
10. Carichi aste
11. Carichi nodali
12. Carichi shell
In
tutte le fasi del programma è possibile operare su piani
generici comunque orientati nello spazio (piani di
lavoro); la gestione di tali piani permette
l’inserimento di nodi in coordinate locali con notevole
semplificazione dell’input di strutture complesse.
Inoltre in tutte le fasi è attiva una funzione di
clipping che permette la visualizzazione di una porzione
della struttura; la parzializzazione della visuale può
essere richiesta sul piano xy, lungo l’asse z o anche
sul piano di lavoro definito dall’utente. Con la
gestione multifinestre si ha la possibilità di
visualizzare contemporaneamente differenti punti di vista
e diverse porzioni della struttura.
La fase nodi 3d consente l'inserimento e la modifica di
nodi nello spazio. Se è attivato un piano di lavoro,
l'inserimento avviene tramite coordinate nel riferimento
locale del PdL, altrimenti le coordinate vengono riferite
al sistema di riferimento globale.
La fase aste 3d permette l'inserimento e la modifica di
aste comunque disposte nello spazio. Per facilitare
l'inserimento in serie di aste con uguali attributi
(rotazione, disassamenti, tipo di sezione, etc...) è
possibile definire un "elemento corrente" e
creare le successive aste specificando soltanto il nodo
iniziale e finale. È anche possibile suddividere
un’asta in più parti scegliendo il numero di
suddivisioni e utilizzando la funzione di “esplosione”
aste.
La fase elementi shell consente l'inserimento e la
modifica di elementi bidimensionali comunque disposti
nello spazio. In particolare si evidenzia la possibilità
di scegliere il passo della mesh interna di qualsiasi
elemento shell su ciascun lato e la possibilità di
"esplodere" un elemento shell in più
sotto-elementi indipendenti che possono essere a loro
volta suddivisi, modificati o cancellati.
Dalla fase archivi si accede alla gestione dei profili
metallici. Il gestore dell'archivio delle sezioni
metalliche consente l'input e la correzione di tutte le
tipologie metalliche di interesse nella pratica tecnica,
sia come profili semplici che come accoppiati.
Con il programma viene anche fornito un archivio con circa
mille profili metallici già inseriti. E' da sottolineare
che l'input di eventuali nuovi profili richiede una
immissione minima di dati, poichè basta fornire i dati
geometrici della sezione per ottenere in automatico tutte
le grandezze statiche associate di interesse per il
calcolo. Ovviamente i valori di inerzia, momento statico,
etc... calcolati in automatico possono essere
eventualmente corretti ed impostati dall'utente. La stessa
procedura permette l'inserimento di aste in legno che
vengono anche verificate.
La fase import/export permette la costruzione di
sottostrutture su CAD esterni e la loro importazione nel
contesto strutturale di CDS. A tal scopo il programma
WinCad è dotato di specifiche funzioni per la creazione
parametrica di travature reticolari. I telai creati con
WinCad o con CAD esterni possono essere inseriti su un
generico piano dello spazio comunque inclinato,
specificato dall'utente. L'input spaziale è stato dotato
di potenti funzioni di copiatura di blocchi di struttura
(traslanti, rotazionali e roto-traslanti) e di attributi
da un elemento strutturale ad un gruppo di altri elementi.
Le figure a lato mostrano l'effetto di una copia multipla
traslazionale di telai in acciaio. L’ultima immagine
mostra l'effetto di una copia roto-traslata per la
creazione di una scala a chiocciola. Tutte le fasi sono
dotate di una specifica funzione di undo che permette il
ripristino della struttura nella situazione precedente
all'operazione effettuata; ciò permette di recuperare
tutto il lavoro svolto anche nel caso di vistosi errori
nelle fasi di input.
La fase vincoli interni ed esterni è dotata di grande
flessibilità. I vincoli possono essere predefiniti
(cerniere, incastro, bipendolo, etc...) o costruiti
direttamente dall'utente. In particolare i vincoli esterni
possono essere anche inclinati e traslati rispetto al nodo
strutturale. La rappresentazione grafica dei vincoli può
avvalersi anche di icone e simboli; in alternativa si può
ottenere la visualizzazione di terne di versori che
evidenziano le direzioni o gli assi vettori svincolati dal
vincolo stesso. È possibile anche definire cedimenti
imposti sia rotazionali che traslazionali.
Nel caso di sottostrutture reticolari piane è possibile
utilizzare una funzione per la definizione automatica dei
vincoli (ovvero cerniere all’estremità delle aste, con
asse vettore ortogonale al piano reticolare).
Una importante caratteristica è la gestione delle
condizioni di carico multiple. Ciò consente di analizzare
separatamente i carichi dovuti a condizioni indipendenti,
quali ad esempio quelli derivanti da neve, vento, etc...
Tali condizioni possono essere comunque combinate
attraverso coefficienti moltiplicativi da impostare nella
fase di pre-calcolo. Per quanto riguarda i carichi aste,
sono previsti carichi distribuiti trapezoidali in
qualunque direzione (x,y,z) sia nel sistema di riferimento
locale che in quello globale.
I carichi concentrati (forze e coppie) si possono inserire
su qualunque nodo 3d e in qualsiasi direzione.
I carichi shell consentono l'inserimento di pressioni
trapezoidali e carichi distribuiti laterali. Tutti i tipi
di carico sono dotati di una rappresentazione grafica
proporzionale all'entità del carico.
  SOLUTORE
E POST-PROCESSORE
Terminato
l'inserimento dei dati, il programma genera dai dati di
input il modello strutturale, eseguendo contemporaneamente
un controllo sulla correttezza dei dati introdotti.
Eventuali errori di input vengono segnalati in questa fase
e, ove possibile, automaticamente corretti.
Il solutore, integralmente sviluppato dalla STS in
ambiente Windows 32 bit, è stato ottimizzato per
sfruttare appieno tutte le risorse dei computer
dell'ultima generazione, raggiungendo una notevole velocità
di calcolo.
Il nuovo solutore (denominato “WarpSolver”) raddoppia
la velocità dei più prestanti solutori sul mercato ed è
circa 100 volte più veloce del precedente solutore.
Il CDS Win WarpSolver è inoltre dotato di un accurato
controllo della soluzione, a mezzo di appositi algoritmi,
tra cui quelli per il calcolo del numero di
condizionamento e del raffinamento iterativo della
soluzione.
È importante sottolineare che la licenza d'uso del CDS
copre integralmente, oltre al CAD strutturale, anche il
solutore poiché questo non è stato derivato da altri
(vedi SAP IV o similari) ma integralmente sviluppato dalla
STS che ne è la legittima ed esclusiva proprietaria.
Il solutore è stato sottoposto a severi test di
validazione, mettendolo a confronto sia con le soluzioni
teoriche che con i più quotati solutori agli elementi
finiti.
L'esito di tali test ha evidenziato la notevole precisione
ed affidabilità del solutore STS che sostanzialmente
riproduce gli stessi risultati dei migliori solutori
attualmente disponibili sul mercato mondiale.
I risultati dei test sono visionabili direttamente sul
sito della STS.
Sia il solutore che il modulo per le verifiche di tutti
gli elementi strutturali, sono stati totalmente adeguati
alla nuova norma sismica.
La struttura può essere costituita da aste metalliche, in
cemento armato, in legno o altro materiale, elementi
bidimensionali a comportamento lastra-piastra in c.a.,
acciaio, legno o altro materiale isotropo od ortotropo; può
inoltre avere vincoli e geometria di qualsiasi tipo.
Vengono pertanto analizzate anche strutture con
controventi, tetti a falda, aste inclinate, piastre in
elevazione ed in fondazione (platee), setti verticali o
comunque inclinati, anche forati, con comportamento a
lastra e/o a lastra-piastra, assialsimmetriche.
IL CDS Win permette anche di effettuare il progetto di
strutture isolate alla base ovvero di strutture dove sono
previsti dei dispositivi, chiamati appunto isolatori
sismici, da disporsi tra la fondazione e lo spiccato
dell’edificio capaci di impedire l’ingresso
dell’eccitazione sismica.
I plinti, sia diretti che su pali, sono schematizzati
automaticamente nel modello con rigidezze equivalenti,
valutando quindi l'interazione fondazione-struttura. È
infine possibile inserire fondazioni su più livelli (con
travi alla Winkler, plinti diretti e su pali, platee
dirette e su pali).
Le aste che convergono in uno stesso nodo possono avere
vincoli differenziati (anche elastici) rendendo così
facilmente schematizzabili situazioni ricorrenti nella
carpenteria metallica. È anche possibile considerare dei
cedimenti imposti sui nodi esterni della struttura.
CDS Win, inoltre, tiene in conto la deformabilità a
taglio sia degli shell che delle aste e la presenza di
eventuali tratti iniziali e finali infinitamente rigidi.
In particolare i disassamenti forniti in input per il
posizionamento di travi, shell e pilastri vengono tenuti
in conto automaticamente dal modello di calcolo: ne
consegue una precisa corrispondenza tra il modello grafico
della struttura e lo schema statico analizzato.
L’analisi sismica prevede la possibilità di scelta tra:
- statica lineare;
- dinamica (eseguita con il metodo delle iterazioni nel
sottospazio), con possibilità decidere il numero dei
modi, il numero dei sismi e le rispettive direzioni di
ingresso, il numero delle condizioni di carico e le
relative combinazioni di carico;
- statica non lineare “push-over”.
È possibile effettuare calcoli sismici con o senza
impalcato rigido (analisi sismica nodale).
Il calcolo sismico di una struttura ad impalcati rigidi
viene automaticamente inviluppato con la risoluzione
termica della stessa priva di impalcati rigidi.
PUSH-OVER
 Le
principali caratteristiche del solutore push-over sono:
- Analisi incrementale di tipo “event by event” che
tiene conto del collasso dei vari elementi strutturali,
man mano che questi si verificano, valutando anche la
necessaria ridistribuzione delle azioni attraverso la
tecnica dello scarico generale. Sono tenuti in conto gli
effetti P-Delta con l'eventuale softening della risposta
strutturale.
- Modellazione degli elementi asta di tipo elastoplastico
a plasticità concentrata e duttilità limitata. Le
cerniere plastiche sono localizzate nelle sezioni critiche
e vengono caratterizzate in funzione del tipo di
materiale, della geometria e, per le aste in c.a., in base
anche alle armature presenti. Sia i valori resistenti
ultimi, per i vari tipi di sollecitazione, che le capacità
rotazionali delle cerniere vengono calcolate in base alla
nuova normativa sismica ed agli eurocodici.
Per le sezioni in c.a. è possibile tenere in conto del
confinamento delle staffe ai fini della valutazione della
resistenza e deformazione ultima del calcestruzzo
conformemente alle più recenti teorie riportate nelle
nuove versioni degli eurocodici EC2 ed EC 8. Oltre ai
meccanismi duttili sono tenuti in conto anche i meccanismi
fragili quali ad esempio il meccansimo di collasso a
taglio per gli elementi in c.a., l’instabilità per la
aste in acciaio ed il collasso dei nodi non confinati
delle strutture in c.a.
La nuova normativa sismica prevede esplicitamente
l'analisi Push-Over per :
- valutare i rapporti di sovraresistenza
‘AlfaU/Alfa1’;
- verificare l’effettiva distribuzione della domanda
anelastica negli edifici progettati con un determinato
fattore di riduzione ‘q’;
- come metodo di progetto per gli edifici di nuova
costruzione in sostituzione dei metodi di analisi lineari;
- come metodo per la valutazione della capacità di
edifici esistenti.
L’analisi Push-Over fornisce il meccanismo di collasso
con la progressione della formazione delle cerniere
plastiche ed il loro impegno in termini di deformazioni
anelastiche.
Nella figura in basso a sinistra viene mostrato il
meccanismo di collasso di un telaio in acciaio con
controventi dissipativi eccentrici. Le cerniere plastiche
sono colorate in base al loro impegno in termini di
deformazioni anelastiche. Valori più scuri evidenziano
una maggiore domanda in termini di deformazioni plastiche.
Si può vedere come le zone di dissipazione plastica sono
localizzate sugli elementi di controvento deputati a tale
scopo mentre risultano protette le colonne.
Mentre per l’acciaio l’analisi non lineare dipende
solamente dalla geometria delle sezioni e dalle
caratteristiche meccaniche del materiale, per le verifiche
delle strutture in c.a. è necessario conoscere le
armature. Si tratta quindi di una riverifica in base alle
armature di progetto nel caso di nuove costruzioni, mentre
per gli edifici esistenti è necessario definire le
armature nelle sezioni con le nuove fasi di input.
Le verifiche di sicurezza in questo tipo di analisi si
ottengono confrontando la Curva di Capacità, che descrive
come varia il taglio resistente totale alla base in
funzione dello spostamento del baricentro dell'ultimo
piano, con la domanda del sisma espressa in termini di
spostamento.
Le verifiche saranno effettuate, come mostrato in figura,
definendo sulla curva i vari livelli di prestazioni in
termini di capacità di spostamento dell'edificio, e
verificando che la domanda di spostamento dovuto al sisma
atteso nel sito per quel livello di prestazione sia
inferiore.
CDS Win riporta inoltre i valori limite di PGA per i vari
livelli di prestazione richiesti dalla normativa.
VERIFICHE
  Le
verifiche di resistenza seguono le direttive imposte
dall'utente tramite gli appositi criteri di progetto,
gestibili asta per asta.
Attraverso i criteri di progetto è quindi possibile
differenziare vari parametri, quali le caratteristiche dei
materiali, il tipo di staffatura (solo staffe, staffe e
ferri di parete), diametri e braccia staffe, diametri dei
reggistaffe, percentuali di rigidezza torsionale e
moltissimi altri che, in definitiva, determinano
l'armatura risultante.
Il programma di calcolo determina le caratteristiche della
sollecitazione ed effettua tutte le verifiche di
resistenza per le aste in c.a., per le aste metalliche,
quelle in legno e per gli elementi bidimensionali in c.a..
È disponibile anche la verifica secondo l'EUROCODICE 2
per le aste in cemento armato e secondo l'EUROCODICE 3 per
le aste in acciaio. Le verifiche delle deformazioni sono
state potenziate computando l'effetto viscoso sui carichi
permanenti anche per le combinazioni di carico rare.
Il progetto delle armature nelle travi tiene conto, sia
dei minimi di normativa, che dei minimi imposti dal
criterio di progetto (ad es. ql2/n). Nel caso di travi a T
o ad L di fondazione il programma provvede affinché la
staffatura dell'ala sia sufficiente come armatura per la
flessione indotta dalla tensione sul terreno.
Il progetto dei pilastri può avvenire, su indicazione
dell'utente, sia in regime di presso-flessione retta che
deviata.
Gli elementi bidimensionali sia verticali (setti) che
orizzontali o comunque inclinati (piastre/platee) vengono
verificati a flessione e anche a punzonamento.
Il programma di verifica è dotato di un sofisticato
algoritmo che consente la determinazione automatica non
solo dell'armatura diffusa di base, ma anche degli
eventuali raffittimenti che si rendono necessari per
coprire i picchi di armatura, onde evitare inutili sprechi
di ferro.
Per le pareti sismiche la nuova norma prescrive delle
verifiche da effettuarsi allo S.L.U. per garantire dei
modi di collasso di tipo duttile. Tali verifiche vengono
effettuate dal CDS Win in maniera rigorosa. Partendo dalla
soluzione agli elementi finiti vengono infatti determinate
le caratteristiche della sollecitazione agenti sulla
sezione ed effettuate le relative verifiche di normativa.
In particolare verranno verificati i vari modi di collasso
a taglio e per flessione composta. Nel caso di pareti
accoppiate vengono eseguite anche le verifiche delle travi
di accoppiamento, predisponendo se necessarie le armature
ad X previste dalla norma per le travi soggette ad elevati
sforzi di taglio.
Le verifiche delle aste in acciaio, condotte nel totale
rispetto delle norme vigenti, vengono effettuate sia
rispetto alla tensione normale (presso-flessione) che
rispetto alla tensione tangenziale (taglio-torsione);
vengono inoltre eseguite le verifiche di stabilità
pressoflessionale e laterale secondo Eurocodice 3.
CONTROLLO
RISULTATI
  Il
programma è anche dotato di potenti procedure per il
controllo dei risultati di calcolo che consentono la
immediata individuazione delle aste sottodimensionate,
sovradimensionate o con problemi particolari. È inoltre
possibile la visualizzazione del regime di deformazione
e/o sollecitazione di qualsiasi elemento strutturale (asta
o lastra-piastra).
È prevista la scelta fra “deformate” statiche,
sismiche e termiche relative alle singole condizioni o
combinazioni di carico; si può scegliere inoltre fra
deformata elastica e deformata cinematica, ed attivare la
colormap delle deformate, che permette di identificare
visualmente i valori degli spostamenti in base alla
colorazione. È anche possibile utilizzare una modalità
di “animazione”, che mostra la deformazione in
movimento della struttura, sfruttando in pieno le
possibilità di accelerazione grafica dell'hardware.
È anche disponibile la visualizzazione dei diagrammi
delle caratteristiche della sollecitazione (Tx, Ty, N, Mx,
My, Mz,); anche in questa fase è attiva una modalità di
colormap che permette di identificare visualmente i valori
delle caratteristiche in base alla colorazione.
La rappresentazione di “tensioni shell” e
“spostamenti shell”è ottenuta con mappe di colore che
rappresentano il tensore delle caratteristiche, la
pressione sul terreno e gli spostamenti xyz degli elementi
shell.
Un’altra opzione grafica è quella di “colorazione
verifiche”che consente la visualizzazione a scala di
colore di tutti i risultati delle verifiche per elementi
asta (c.a. e acciaio) ed elementi shell; alcune grandezze
visualizzabili sono ad esempio per le aste in c.a.:
- Area totale ferri
- Densità dei ferri
- Passo staffe minimo
- Pressione sul terreno
- Aste non verificate etc....
Con la procedura “risultati aste” si può selezionare
una qualsiasi asta con il mouse ed ottenere direttamente a
video la stampa dei risultati delle verifiche a flessione,
taglio, torsione, etc....
Sempre tramite diagrammi a colori è possibile
visualizzare gli spostamenti relativi tra la testa ed il
piede dei pilastri, per controllare i limiti imposti dalla
normativa a tale grandezza.
Queste rappresentazioni grafiche permettono di evitare una
faticosa analisi manuale dei tabulati numerici su carta.
È anche disponibile in questa fase un collegamento
dinamico con il disegno ferri: selezionando con il mouse
una trave o un pilastro viene visualizzato il relativo
disegno esecutivo.
 
POST-PROCESSORE
Una volta effettuato il calcolo è possibile avvalersi dei
post-processi grafici per ottenere i disegni esecutivi
della struttura.
Il disegno automatico degli esecutivi comprende:
1. Piante di carpenteria con quotatura automatica.
2. Prospettiva con rimozione linee nascoste.
3. Armatura travi anche inclinate ed estradossate.
4. Tabella pilastri e plinti (sia diretti che su pali e
armature a punzonamento).
5. Armature di piastre e/o platee (armature distribuite e
raffittimenti locali).
6. Armature di elementi lastra-piastra verticali con
armature delle travi di collegamento delle pareti
sismiche.
L'esecutivo dei setti verticali mostra con dettaglio sia
le armature delle travi di collegamento delle pareti
sismiche, sia le armature laterali di rinforzo (staffature
e ferri longitudinali).
Ogni fase di creazione automatica dei disegni è
personalizzabile tramite una serie di parametri che
permettono di ottimizzare gli esecutivi.
Il post-processo grafico comprende dei moduli software che
permettono la personalizzazione interattiva dei disegni
esecutivi, tramite CAD dedicato. Tali manipolazioni
vengono effettuate dall'utente grazie all'ausilio del
raffronto dei diagrammi delle armature di calcolo con
quelle di disegno, ottimizzando in tal modo la
distribuzione delle armature negli elementi manipolati,
siano questi aste che elementi bidimensionali.
Dopo aver effettuato i disegni esecutivi e le eventuali
manipolazioni è possibile effettuare la riverifica degli
elementi con le armature effettivamente disposte, per
determinare il moltiplicatore di collasso dei carichi.
COMPUTO
CON ACR Win (OMAGGIO)
 Ciascun
disegno esecutivo generato automaticamente da CDS Win,
viene corredato da un dettagliato computo dei materiali,
rileggibile dal programma di computo ACR Win. Il programma
ACR Win e’ un potente e versatile programma di computo
metrico conosciuto ed apprezzato da decine di migliaia di
utenti in tutta Italia.
L’integrazione tra CDS Win ed ACR Win permette quindi di
evitare la ridigitazione dei dati per il computo dei
materiali, annullando la relativa possibilità di errore.
É da sottolineare che la versione junior light di ACR Win
fornita in omaggio ai possessori di CDS Win permette di
redigere computi completi anche indipendentemente dal CDS
Win, poiché include i moduli per il Computo Metrico,
l’Analisi Prezzi, il Crono-programma e la gestione dei
Capitolati.
Vengono inoltre messi a disposizione, sempre
gratuitamente, tutti i prezzari regionali in vigore, oltre
5000 voci in archivio analisi precaricate per impianti
elettrici, termici, edili, idraulici, etc… e circa una
ventina di Capitolati Speciali di Appalto.
È quindi possibile, senza costi aggiuntivi, usare un
software altamente professionale per ottenere computi
completi e graficamente eleganti, creando, aggiungendo e/o
modificando prezzari, voci, analisi e quantità, secondo
le necessità dell’utente.
ESECUTIVI
ACCIAIO
Per
le strutture in acciaio CDS offre il modulo opzionale per
la verifica nodi strutturali in acciaio e il disegno
automatico carpenterie metalliche. Questa procedura si
articola nelle seguenti fasi:
1)Definizione
sottostrutture.
2)Definizione nodi.
3)Verifica dei collegamenti.
4)Produzione disegni esecutivi.
 Nella
Definizione sottostrutture, a partire dal modello 3d già
calcolato, si isolano delle sottostrutture piane comunque
inclinate nello spazio, distinguendo a seconda che si
tratti di sottostrutture intelaiate (telai, impalcati, etc...)
o di reticolari. La Definizione Sottostrutture può essere
svolta con apposito input utente o attraverso la procedura
automatica dedicata.
Nella successiva Definizione nodi, sulle sottostrutture
definite in precedenza, si seleziona l'estremità di una
delle aste interessate dal collegamento (generalmente
l'asta portata) e si sceglie la tipologia di nodo tra
quelle previste dal programma:
1) TraveTrave Appoggiata (squadrette d'anima)
2) TraveTrave Continua (squadrette d'anima e coprigiunto
d'ala.)
3) TraveColonna Appoggiata (squadrette su anima colonna)
4) TraveColonna Appoggiata (squadrette su ala colonna)
5) TraveTrave Appoggiata (piastra saldata e bulloni)
6) TraveTrave Appoggiata (piastra saldata e coprigiunti
bullonati)
7) ColonnaPlinto Incernierato (piastra e tirafondi ad
ombrello, uncino, con rosette o martello)
8) Controvento Incernierato (fazzoletto e bulloni o
saldature)
9) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (coprigiunti
bullonati o saldati)
10) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (doppi
coprigiunti bullonati o saldati)
11) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (con flangia ed
eventuale ginocchio, anche per travi inclinate)
12) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (Saldatura Testa
a Testa a completa penetrazione)
13) TraveColonna Incastrata (con flangia ed eventuale
ginocchio, anche per travi inclinate)
 14)
TraveColonna Incastrata (saldata con eventuale ginocchio)
15) ColonnaPlinto Incastrato (piastra e tirafondi ad
ombrello, uncino, con rosette o con martello)
16) Unione Cerniera per Reticolare bullonata (fazzoletto e
bulloni)
17) Unione Cerniera per reticolare saldata.
Allo scopo di
semplificare la scelta della tipologia di nodo
appropriata, una volta effettuata la selezione
dell’estremo d’asta cui associare il nodo, il
programma propone automaticamente una tra le tipologie
compatibili e permette di selezionare solo le tipologie
compatibili con l’estremo di asta selezionato.
Per ciascuna tipologia è possibile visualizzare una
schermata di help grafico che esplicita il significato di
singoli parametri (come nelle figure in alto).
Si passa quindi al dimensionamento geometrico del nodo; in
questa fase esiste una visualizzazione interattiva del
nodo personalizzato: questo evita molti errori di
realizzazione visto il numero e la complessità dei
vincoli geometrico-costruttivi di questo tipo di nodi. È
inoltre possibile visualizzare On-Fly sul WinCAD il
modello del nodo (2D e 3D) in modo da rendere possibile un
preciso controllo numerico dimensionale.
Per ciascuna delle tipologie è possibile attingere a nodi
predefiniti in archivio o procedere ad input di nuovi
nodi. In tal caso il programma automaticamente riconosce
le aste convergenti sull'unione e predispone un
dimensionamento geometrico del nodo, rendendo
immediatamente visibile, in un'apposita finestra, la vista
frontale, laterale e superiore. Tutte queste viste sono già
quotate e prevedono marche di evidenziazione del numero e
tipo di bulloni usati e delle dimensioni degli eventuali
cordoni di saldatura. Si è così voluta riprodurre la
consueta metodologia di lavoro del progettista di
strutture in acciaio che, prima ancora di verificare il
nodo, deve disegnarlo per assicurarsi della sua pratica
realizzabilità.
Per le strutture reticolari esiste anche la possibilità
di ottenere il predimensionamento automatico (fase di
progetto) di tutti i collegamenti, sia saldati che
bullonati; il progetto automatico si basa su una serie di
valori predefiniti dall’utente, che può così ottenere
un dimensionamento ottimale e personalizzato.
Per tutte le tipologie di nodi è disponibile una
visualizzazione ed animazione tridimensionale
fotorealistica con ombreggiature, che permette un
ulteriore controllo sulla congruenza dei dati forniti in
input.
Una volta definiti geometricamente i nodi si passa alla
Verifica dei collegamenti; i valori delle sollecitazioni
agenti sugli estremi d'asta convergenti sull'unione sono
passati automaticamente dalla fase di calcolo del CDS,
tenendo conto delle condizioni e combinazioni di carico, e
possono essere controllati dall'utente ed eventualmente
variati. Ciò consente di verificare il funzionamento
degli schemi di calcolo dei nodi (si può ad es.
verificare la mancanza di significativi momenti agenti in
corrispondenza di nodi di tipo appoggio) ed inoltre
permette la verifica di singoli nodi sottoposti a
sollecitazioni note, anche in assenza di un contesto
strutturale. Le verifiche svolte variano a seconda della
tipologia del nodo, e coprono tutti gli elementi
componenti il nodo stesso quali: bulloni, squadrette,
profili, flange, piastre, fazzoletti, saldature etc....
  Ad
esempio vengono svolte le verifiche di:
1) Profili ed elementi d'unione a rifollamento
2) Bulloni a taglio e trazione
3) Piastre e flangie a pressoflessione
4) Sezioni dei profili forati
5) Saldature coinvolte nei collegamenti
6) Coprigiunti a ripristino o calcolo tensioni
7) Squadrette a taglio e flessione
8) Pannelli d' anima di nodi flangiati
9) Tirafondi
10)Costola diagonale pannello d'anima
11) Nervature a taglio della piastra di base etc....
Le verifiche possono essere svolte tanto con il metodo
delle Tensioni Ammissibili quanto con il metodo degli
Stati Limite Ultimi. La fase di visualizzazione risultati
permette di evidenziare graficamente con colori
differenziati i nodi in cui non siano state soddisfatte le
verifiche. Inoltre è possibile selezionare graficamente
un nodo per visualizzare i relativi risultati.
Per ultimo si accede alla fase di Produzione disegni
esecutivi e tabulati. I risultati delle verifiche possono
essere stampati su video, file, o stampante al fine di
controllare l'esattezza dei dimensionamenti adottati. Per
rendere più semplice l'analisi dei risultati, vengono
presentati dei quadri sinottici che raggruppano i nodi
verificati nelle varie tipologie di appartenenza e rendono
immediatamente comprensibile quale delle verifiche non è
stata soddisfatta. Da menzionare che le stampe comprendono
delle dettagliate tabelle di computo dei materiali di ogni
sottostruttura. Tali computi sono direttamente esportabili
sul programma di contabilità ACR Win.
La restituzione dei disegni esecutivi della struttura si
può avere a video, su file dxf, su plotter o su stampante
grafica. È possibile ottenere automaticamente:
1) Disegno degli schemi unifilari di telai o reticolari
con indicazione del profilo utilizzato e relativa
lunghezza, numero identificativo del particolare del nodo
metallico e quotatura dell'insieme.
2) Disegno esecutivo di strutture reticolari o tralicciate,
con reali dimensioni e vista con tratteggio delle linee
nascoste , indicazione del profilo usato e relativa
lunghezza, inserimento dei bulloni, quotature delle
bullonature e dell'insieme.
3) Disegno esecutivo di telai, con reali dimensioni e
vista dei profili con tratteggio delle linee nascoste,
indicazione del profilo e della relativa lunghezza, numero
identificativo del particolare del nodo metallico e
quotature.
 4)
Disegno automatico dei particolari dei nodi completi di
quotature e marche indicanti numero e dimensioni di
bulloni e saldature, nonché numero identificativo del
particolare all'interno della sottostruttura.
5) Disegno automatico delle viste tridimensionali dei nodi
con ombreggiatura anche in animazione.
In particolare per quanto riguarda i disegni esecutivi di
telai e reticolari è da notare che il programma tiene
conto delle compenetrazioni e riunificazioni tra i profili
presenti nello schema di calcolo.
Nel caso di disegno di nodi di tipo reticolare il
programma è in grado di tracciare automaticamente i
fazzoletti che possono essere a scelta rettangolari o
poligonali.
Tramite il modulo "Assemblaggio Tavole", risulta
anche possibile riunire automaticamente il tutto in tavole
tematiche complete, comprendenti tutti i disegni della
struttura in acciaio.
|
