Tutorial IperSpace: analisi di nodi in acciaio con IDEA StatiCa Connection

Video tutorial relativo al calcolo di una struttura in acciaio con IperSpace BIM ed il calcolo di un nodo in acciaio con IDEA StatiCa Connection. Il funzionamento del link che viene mostrato, consente l’importazione della geometria del nodo e delle combinazioni di carico da IperSpace BIM a IDEA StatiCa Connection. Si ricorda che per il corretto funzionamento del collegamento ai due software di calcolo strutturale è necessario disporre di entrambe le licenze software. Gli argomenti trattati sono i seguenti:

  • modellazione di nodi in acciaio;
  • operazioni di produzione in IDEA StatiCa Connection;
  • creazione di un giunto con flangia sfalsata;
  • modifica dei layers e della posizione dei bulloni;
  • creazione di un moncone (piastra con piastra);
  • modifica forma delle ali e delle anime delle saldature;
  • applicazione del taglio ad un moncone;
  • creazione e modifica di un’apertura, incavo;
  • collegamento di una trave con squadrette (operazione “Coprigiunto”);
  • definizione e modifica del profilo di un coprigiunto;
  • operazione “Copia” dell’operazione di produzione;
  • inserimenti e modifica di rinforzi su travi (operazione “Rinforzi”);
  • verifica di nodi in acciaio;
  • visualizzazione dello sforzo equivalente risultante per il caso di carico corrente;
  • visualizzazione delle forze di trazione nei bulloni;
  • visualizzazione degli sforzi di taglio nei bulloni;
  • visualizzazione della deformata della struttura;
  • generazione della Relazione di calcolo.

Acquista il link per l’importazione automatica della geometria del nodo e delle combinazioni di carico da IperSpace BIM nel software IDEA StatiCa Connection di Eiseko. Il link consente di progettare e verificare unioni in acciaio saldate e bullonate, connessioni e piastre di base senza limitazione nella forma né nei carichi, fondazioni e ancoraggi.

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Quanto è vantaggioso realizzare una costruzione in legno?

Costruire in legno è una pratica sempre più diffusa e comune; secondo i dati di FederLegnoArredo il mercato è in continua espansione con un mercato che nel 2015 ha superato i 700 milioni di euro e che ha certificato l’Italia come quarto produttore europeo di strutture prefabbricate. Oltre all’importante certificazione e affermazione sul mercato, il fattore bio e riciclo sono “plus” importanti per quello che può essere definito, in ambito edilizio, il materiale naturale per eccellenza.

Quali sono i vantaggi della costruzione in legno?

Occorre dire che eseguire un progetto di una casa in legno è veramente vantaggioso se paragonato al lavoro necessario per farne una costruzione in calcestruzzo armato; tutto ciò si traduce in una importante riduzione della percentuale di errore a cui è possibile andare incontro sia durante la fase di studio che in quella di cantiere. Si evidenzia come il legno consenta di utilizzare spessori degli elementi strutturali di dimensione ridotta rispetto a quelli considerevoli che sono necessari con le strutture in calcestruzzo; ciò è possibile in quanto si riesce a rendere maggiormente efficace la risposta alle sollecitazioni disponendo in modo opportuno le fibre (elevata capacità strutturale in rapporto al peso in quanto ha una massa ridotta rispetto alla capacità portante). Una costruzione in legno garantisce una migliore capacità a sopportare le azioni sismiche in quanto la sua duttilità (ovvero la capacità di deformarsi sotto l’azione di una forza senza che tale deformazione sia permanente) è più elevata di quella del calcestruzzo. Il materiale consente inoltre una riduzione dei giorni impiegati per la realizzazione del manufatto rispetto al cls in quanto non sono richiesti “tempi di attesa” e, una volta messi in opera i vari elementi e giuntati tra loro, sono pronti a resistere a carichi e sollecitazioni. Il calcestruzzo armato, di contro, richiede i ben noti 28 giorni di maturazione per assicurare che esso possa offrire la giusta resistenza ai carichi e, quindi, proseguire con le lavorazioni.

Tra gli altri vantaggi vi è anche la maggiore “precisione costruttiva” in quanto tutti gli elementi sono prefabbricati e realizzati in stabilimento dietro specifiche prescrizioni. Il materiale, così come l’acciaio, è “riciclabile” e riutilizzabile infatti nel caso di dismissione basterà rimuovere i particolari costruttivi e procedere al riutilizzo dell’elemento strutturale. Il suo impiego contribuisce a limitare l’effetto serra partecipando attivamente alla salvaguardia del nostro pianeta dato il quantitativo ridotto di rifiuti prodotti in cantiere e la semplicità di smaltimento.

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Il fattore di comportamento: un parametro fondamentale per l’analisi sismica delle strutture

Il fattore di comportamento (ex fattore di struttura, denominato così con l’uscita delle NTC 2018) è fondamentale ai fini della rappresentazione delle capacità dissipative di una struttura e consente di evitare ai progettisti di dover eseguire complesse analisi non-lineari; esso viene utilizzato ogni qualvolta si esegue il calcolo e la verifica di una struttura in condizioni sismiche. L’azione sismica che sollecita una struttura in combinazione sismica deriva dallo spettro di progetto fornito dalla Normativa; conoscendo i periodi di vibrazione di una struttura grazie all’Analisi Modalelo spettro ci fornisce l’accelerazione massima che subisce la struttura durante un evento sismico con un dato periodo di ritorno. L’accelerazione sismica moltiplicata per la massa della struttura rappresenta l’azione sismica sollecitante.

Occorre precisare che la Normativa tecnica fornisce gli spettri elastici di progetto, ovvero gli spettri che sono stati ottenuti analizzando un oscillatore semplice con comportamento indefinitamente elastico sottoposto ad una famiglia di accelerogrammi. L’oscillatore semplice è un sistema che può subire spostamenti di qualunque entità, restando sempre in campo elastico, senza subire alcuna plasticizzazione; si tratta di un comportamento idealizzato. Per le strutture reali sarebbe impossibile e soprattutto antieconomico fare in modo che, anche in presenza di violenti sismi, la struttura resti in campo elastico. È per tale motivo che entra in gioco il fattore di comportamento.

Componente sismica nel piano orizzontale

Il fattore di comportamento definisce lo spettro di progetto a partire dallo spettro di risposta elastico. Con l’eccezione del primo tratto ad andamento lineare, lo spettro di progetto è ottenuto da quello di risposta elastica mediante divisione per il fattore di comportamento. Esso viene indicato dalla Normativa vigente con la lettera q

Fig.1: esempio di spettro determinato con IperSpace BIM

La formula per poterlo calcolare è la seguente:

    \[ q=q_{0}\cdot K_{R} \]

dove:

  • q0 è il massimo valore che può assumere il fattore di comportamento;
  • KR è un fattore riduttivo che dipende dalle caratteristiche di regolarità in altezza della struttura.

In particolare, q0 dipende:

  • dal materiale costituente la struttura: poichè non tutti i materiali sono in grado di sopportare le stesse deformazioni plastiche prima di giungere a rottura (si pensi, ad esempio, al diverso comportamento che hanno l’acciaio ed il calcestruzzo)
  • dalla tipologia di struttura: poichè ogni tipologia strutturale ha una propria capacità di dissipare energia prima di diventare labile (si pensi, ad esempio, al diverso comportamente delle strutture a nucleo rispetto a quelle a telaio);
  • dalla duttilità globale attesa della struttura: è possibile individuare la classe di duttilità globale alta e la classe di duttilità globale bassa;
  • dalla sovraresistenza della struttura: è possibile avere una sovraresistenza della sezione, del piano o della struttura. Ad esempio, ci si trova nel caso di sovraresistenza della struttura nel caso di sezioni con caratteristiche resistenti superiori a quelle minime richieste;
  • dalla regolarità in pianta della struttura: in particolare, per le strutture regolari in pianta nel momento in cui non si effettua un’analisi non lineare, la sovraresistenza della struttura viene ricavata da tabelle prestabilte in base alle diverse tipologie costruttive. Per le strutture non regolari in pianta la sovraresistenza della struttura è data dalla media tra 1 ed i valori forniti in base alle diverse tipologie costruttive.

e  KR assume un valore pari a:

  • 1 per strutture regolari in altezza;
  • 0,8 per strutture non regolari in altezza.

Il fattore di comportamento rappresenta quale resistenza deve possedere la struttura. Questa resistenza è il limite elastico della struttura. Una volta superato questo limite, le sollecitazioni interne degli elementi strutturali plasticizzati resteranno costanti e aumenteranno solo gli spostamenti. L’energia del sisma sarà dissipata facendo affidamento alla duttilità della struttura.

Se si dota la struttura di una resistenza più alta (quindi applicando un fattore di struttura più basso) la stessa ha bisogno di una minore duttilità. Se si progetta con una resistenza più bassa, si ha bisogno di una maggiore duttilità.

Componente sismica nel piano verticale

Per quanto riguarda la componente verticale dell’azione sismica, il valore del fattore di comportamento è:

q = 1,5

per qualunque tipologia strutturale e di materiale (solo nel caso dei ponti si utilizza q = 1).

É possibile notare che il valore del fattore di comportamento collegato alla componente verticale è basso in quanto l’energia dissipata durante le oscillazioni verticali delle strutture risulta essere di modesta entità.