Il Progetto Strutturale
Nel seguente documento è riportato il confronto in termini di modellazione e risultati tra i software di calcolo strutturale MasterSAp 4U distribuito dalla AMV e IperSpace BIM prodotto e distribuito dalla Soft.Lab.
Il confronto è stato eseguito su una struttura composta da un unico piano fuori terra adibito a scuola dell’infanzia. In particolare, la struttura fa parte di un progetto esecutivo per la creazione di una porzione in ampliamento, di circa 300 m2, di una scuola esistente ubicata nel Comune di Tagliaccozzo in provincia di Aquila comprendente anche limitate opere sul fabbricato esistente a cui il corpo in ampliamento andrà ad attestarsi.
Nel dettaglio le strutture portanti dell’edificio sono realizzate in calcestruzzo armato con fondazioni a travi rovesce e con unico solaio di copertura in laterocemento con soletta collaborante sempre in calcestruzzo, mentre le murature perimetrali sono in blocchi di argilla espansa.
La tipologia di fondazione diretta prevede la modellazione su suolo elastico alla Winkler.
La procedura di calcolo, per entrambi i casi, è avvenuta con riferimento alle NTC 2018. Elementi principali della modellazione con MasterSap 4U Di seguito la modellazione geometrica del fabbricato eseguita con MasterSap 4U.
Per entrambi i modelli analizzati con i due software la struttura e stata calcolata come NON dissipativa con fattore di struttura q=1,5.
Di seguito i parametri generali e sismici considerati con il software MasterSap 4U.
Condizioni elementari di carico
G1: peso proprio solaio h= 20 + 4 cm 315 kg m-2
G2: permanente solaio 120 kg m-2
G1: peso proprio tamponamento 255 kg m-2
Q: neve zona II 225 kg m-2
Q: variabile copertura accessibile 120 kg m-2
Elementi principali della modellazione con IperSpace BIM
Di seguito la modellazione geometrica del fabbricato eseguita con IperSpace BIM.
Il modello geometrico e di calcolo in IperSpace BIM è praticamente equivalente a quello utilizzato con MasterSap 4U.
Condizioni elementari di carico
Di seguito le proprietà dei carichi dell’unico solaio posto a quota 3,80 m e delle tamponature impostati in IperSpace BIM corrispondenti ai valori definiti nel calcolo col software MasterSap 4U riportanti in precedenza.
Si può notare la buona corrispondenza dei valori determinati dai due software in termini di spettri.
Aspetti legati alla deformabilità torsionale
Calcolo della deformabilità con MasterSap 4U
Il calcolo della deformabilità torsionale ha fornito il seguente risultato.
L’indicatore della deformabilità è pari a 0.993 e pertanto la struttura risulta deformabile torsionalmente con indicatore inferiore di circa il 16% rispetto a quello calcolato con il software MasterSap 4U. Si è pertanto effettuata una verifica secondo le indicazioni della Circolare al paragrafo 7.4.3.1 dalla quale è risultato che i periodi torsionali della struttura calcolati con i due software sono minori di quelli traslazionali per tutte gli spostamenti delle masse come riportato a titolo di esempio nella tabella a seguire.
Confronti sulle sollecitazioni
Analisi modale
Si riportano i risultati principali dell’analisi modale eseguita con MasterSap 4U.
Si può quindi osservare che:
– Per sisma in direzione X una massa eccitata dal 2° modo – di periodo T=0.175s – pari a 85.00%;
– Per sisma in direzione Y una massa eccitata dal 1° modo – di periodo T=0.188s – pari a 83.00%.
Deformata +eX, nella quota dovuta al modo 1
Deformata +eX, nella quota dovuta al modo 2
Deformata +eX, nella quota dovuta al modo 3
Di seguito i risultati dell’analisi modale condotta con IperSpace BIM.
Si può quindi osservare che:
- Per sisma in direzione X una massa eccitata dal 1° modo – di periodo T=0.197s – pari a 28%;
- Per sisma in direzione Y una massa eccitata dal 2° modo – di periodo T=0.1822s – pari a 73%.
Deformata per SISMAX_SLV positiva e masse in pos. 1, nella quota dovuta al modo 1
Deformata per SISMAX_SLV positiva e masse in pos. 1, nella quota dovuta al modo 3
Deformata per SISMAY_SLV positiva e masse in pos. 1, nella quota dovuta al modo 2
Deformata per SISMAY_SLV positiva e masse in pos. 1, nella quota dovuta al modo 3
Deformate
MasterSap 4U presenta la seguente deformata statica con riferimento all’intera struttura.
Per quanto riguarda IperSpace BIM, al fine del confronto, è stata considerata la deformata statica relativa all’azione dominante variabile dei solai anch’essa riferita all’intera struttura.
Si può riscontrare una sostanziale corrispondenza tra le due deformate.
Sforzi Normali a taglio.
MasterSap 4U mostra, nell’inviluppo, i seguenti andamenti degli sforzi normali e di taglio.
Analogamente a seguire si riportano gli inviluppi per sforzo norma e taglio determinati con IperSpace BIM.
Si riscontra una sostanziale corrispondenza in termini di forma e valori determinati con entrambi i software.
Sollecitazioni di flessione
MasterSap 4U mostra, nell’inviluppo, l’andamento dei momenti flettenti.
Analogamente si riportano gli inviluppi per le sollecitazioni di flessione determinati con IperSpace BIM.
Anche per le sollecitazioni di flessione si evidenzia una sostanziale corrispondenza in termini di forma e valori determinati con entrambi i software.
Pressioni sul suolo
MasterSap 4U mostra, nell’inviluppo, l’andamento delle pressioni su suolo di seguito riportate.
Per il confronto con IperSpace BIM si è fatto riferimento all’andamento delle pressioni su suolo corrispondenti alla combinazione statica con azione dominante variabile dei solai.
Anche in questo caso si può riscontrare la buona corrispondenza di calcolo tra i due software.
Sintesi del confronto.
Sulla scorta delle analisi effettuate i risultati dei due software hanno evidenziato una sostanziale sovrapposizione con limitate differenze che nel caso di studio sono risultate tecnicamente non significative.
Autore: Ing. Giuseppe Venturini
Progettista strutturale