Software e muratura: il punto di vista di alcune software house
CDM DOLMEN Srl
La muratura portante, ordinaria o armata, in laterizio è uno dei sistemi costruttivi disciplinato dalle “Norme tecniche per le costruzioni” che, rispetto alle precedenti normative si propongono un approccio più prestazionale e fortemente mirato a garantire la sicurezza strutturale. Come si sono evoluti in tal senso i programmi per le strutture in muratura?
Il nuovo approccio normativo, nel puntare in modo più mirato alla sicurezza strutturale, si è spostato da una visione di dettaglio (o di meccanismo di piano, come nel caso del POR) , alla ricerca di una visione che colga il comportamento globale della struttura, per meglio controllarne tutte le possibili manchevolezze. I programmi strutturali si sono evoluti seguendo questa impostazione, accogliendo al loro interno più metodologie di generazione del modello strutturale, al fine di essere in grado di schematizzare il maggior numero possibile di meccanismi di funzionamento dell’organismo strutturale. Va dato atto all’attuale normativa di consentire meccanismi di verifica sufficientemente aderenti alla realtà fisica, e di permettere all’utente di scegliere il livello di dettaglio e di interpretazione desiderato.
Dall’analisi elastica all’analisi statica non lineare (push-over) per una migliore modellazione del comportamento della muratura. Qual è il giusto compromesso tra la complessità dei metodi di modellazione agli elementi finiti non lineari, accurati ma computazionalmente onerosi e difficili da interpretare, e l'eccessiva approssimazione degli approcci semplificati (metodo POR, modelli a telaio, ecc.)?
Teniamo presente che i metodi non lineari, anche e soprattutto in funzione della loro complessità intrinseca, non sono solo di difficile interpretazione, ma anche di difficile impostazione, nel senso che i risultati dell’analisi non lineare sono fortemente variabili in funzione dei dati in input, tanto che software differenti possono condurre a risultati sostanzialmente diversi per una stessa struttura, senza che sia immediato il riconoscimento delle variabili che hanno portato a questa discordanza. I risultati di un’analisi non lineare devono quindi essere sempre valutati alla luce delle informazioni fornite anche dall’analisi lineare : per quanto semplificato infatti, un modello a telaio è, in genere, molto più rappresentativo del comportamento della struttura nel suo insieme, di quanto sia stata, a suo tempo, la schematizzazione del POR ( ovviamente per le tipologie strutturali così rappresentabili). Molto spesso, inoltre, la semplificazione va a favore della maggior comprensione, da parte dell’utente del software, dei possibili meccanismi di risposta strutturale. Quello che abbiano purtroppo a volte riscontrato, al contrario, è l’idea che il modello sia tanto più corretto quanto più comprendente ogni minimo dettaglio e imperfezione geometrica della struttura: questo è in generale sconsigliabile per tutte le tipologie costruttive, ma in special modo per la muratura, dove le incertezze sulle caratteristiche dei materiali sono molto più elevate, tanto da richiedere una schematizzazione più di interpretazione che di dettaglio.
CONCRETE Srl
La muratura portante, ordinaria o armata, in laterizio è uno dei sistemi costruttivi disciplinato dalle “Norme tecniche per le costruzioni” che, rispetto alle precedenti normative si propongono un approccio più prestazionale e fortemente mirato a garantire la sicurezza strutturale. Come si sono evoluti in tal senso i programmi per le strutture in muratura?
Sismicad da sempre ha garantito il calcolo delle strutture in muratura e, dopo l’introduzione delle NTC 2008 ha subito molteplici sviluppi per adattarlo anche alla verifica di strutture esistenti.
Il software di calcolo per onorare le richieste normative per le verifiche e le modellazioni della muratura ha dovuto arricchirsi di una serie di funzionalità per automatizzare tali processi, in relazione al fatto che la verifica dell’elemento murario deriva ormai dal calcolo di un modello tridimensionale della struttura e coinvolge diversi aspetti e problemi .
Si differenziano situazioni non sismiche e situazioni sismiche, verifiche che coinvolgono meccanismi detti del primo e del secondo modo che possono essere diversi per diverse tipologie di elemento di verifica. Sono stati introdotti elementi di verifica che coinvolgono maschi di muratura e travi di connessione che possono poi essere modellati con elementi bidimensionali o con elementi asta per il telaio equivalente.
Tali modelli poi possono prestarsi ad essere sottoposti ad analisi lineari e non lineari per poter indagare il comportamento strutturale d’insieme piuttosto che quello di resistenza del singolo elemento.
Inoltre la gestione delle strutture esistenti e la trattazione dei rinforzi possibili con betoncino armato, metodo CAM, fibre di carbonio, ecc. ha portato ad avere un prodotto sempre più sviluppato ma sempre seguendo le richieste dettate dai tecnici.
Dall’analisi elastica all’analisi statica non lineare (push-over) per una migliore modellazione del comportamento della muratura. Qual è il giusto compromesso tra la complessità dei metodi di modellazione agli elementi finiti non lineari, accurati ma computazionalmente onerosi e difficili da interpretare, e l'eccessiva approssimazione degli approcci semplificati (metodo POR, modelli a telaio, ecc.)?
Tipicamente per struttura di tipo edilizio in cui sia possibile riconoscere in maniera chiara e semplice un organismo strutturale definito da pareti in muratura con aperture i cui elementi costituenti le verifiche possano essere considerati maschi murari e travi di connessione si prestano in maniera efficace ad essere analizzati mediante analisi elastiche e non lineari che possono essere condotte su modelli bidimensionali o a telaio.
Con gli strumenti oggi a disposizione si possono quindi definire modelli attraverso macroelementi strutturali che sono poi gestiti automaticamente dal software per la discretizzazione e il comportamento da assegnare.
Ciò premesso è però doveroso consigliare comunque di evitare complicazioni al modello di calcolo definendo pedissequamente tutte le variazioni architettoniche che possono presentarsi generando comportamenti di difficile comprensione ed interpretazione.
I metodi di calcolo ad adottare devono essere i più recenti, è certo, ma è l’approccio del moderno tecnico strutturale che deve essere adatto ad essi. Solo l’esperienza e la conoscenza quindi possono ancora rendere strumenti di calcolo complessi ed articolati come il software adatti a gestire le moderne problematiche professionali.
CSP Fea s.c.
La muratura portante, ordinaria o armata, in laterizio è uno dei sistemi costruttivi disciplinato dalle “Norme tecniche per le costruzioni” che, rispetto alle precedenti normative si propongono un approccio più prestazionale e fortemente mirato a garantire la sicurezza strutturale. Come si sono evoluti in tal senso i programmi per le strutture in muratura?
In effetti, con l’entrata in vigore delle NTC2008, e il conseguente adeguamento ai Codici di Design più avanzati di altri Paesi, il ruolo della muratura è quello di un materiale da costruzione evoluto al pari delle due altre tecnologie acciaio e calcestruzzo. La muratura è oggi un campo dove il professionista opera in un settore di eccellenza o dove si sviluppano specializzazioni ad alto contenuto di know-how. Questi sono i settori dove spingiamo le nostre soluzioni software, fornendo al professionista che cerca di eccellere dalla media, delle features che gli permettano di ottimizzare i risultati, di elaborare progetti di alto livello, di trovare soluzioni a problemi ingegneristici apparentemente di non facile soluzione. Avendo a che fare con strutture non standard, applicazioni di vari materiali da costruzione, murature non solo portanti ma anche elementi non strutturali che influenzano le performance dinamiche della struttura, basti pensare ai pannelli di tamponamento. Le soluzioni di eccellenza, che permettono al progettista di staccarsi dalla media, sono quelle che analizzano soprattutto la prestazione nei confronti degli Stati Limite di Esercizio, ed è la che i nostri software si specializzano. Naturalmente al Professionista che vuole effettuare il salto di qualità è necessario fornire non solo software, ma anche know-how in termini di Corsi, risposte pratiche alle domande di tutti i giorni e software che uniscono raffinatezza a facilità di apprendimento e di modellazione.
Dall’analisi elastica all’analisi statica non lineare (push-over) per una migliore modellazione del comportamento della muratura. Qual è il giusto compromesso tra la complessità dei metodi di modellazione agli elementi finiti non lineari, accurati ma computazionalmente onerosi e difficili da interpretare, e l'eccessiva approssimazione degli approcci semplificati (metodo POR, modelli a telaio, ecc.)?
I software MIDAS forniscono entrambi gli approcci, dal metodo a telaio equivalente all’approccio al continuo tridimensionale. Un approccio “a telaio” è utile nel caso di progettazioni di nuovi edifici: MIDAS/Gen è una soluzione “general pourpose” che lascia libertà all’analista di interpretare, secondo la sua esperienza, il passaggio da “Modello reale/fisico” a “Modello concettuale” e permette di poter controllare attentamente i risultati. In questi frangenti l’abilità del progettista è apprezzata dal committente: non ci sorprende il grande successo di MIDAS in termini di licenze aggiuntive visto che, in controtendenza, i clienti sono premiati dal mercato dei servizi di ingegneria ad alto valore aggiunto. L’approccio a continuo FEM diventa un punto di indubbio vantaggio nei fabbricati in muratura esistenti, nei Beni Storici e Monumentali. Con MIDAS/Gen e con MIDAS/FEA abbiamo la possibilità di entrare nel mondo dei materiali a comportamento fragile, che permettono di evidenziare nel modello numerico l’apertura delle fessure e la conseguente migrazione delle forze verso altre zone compresse, oltre che le fasi storiche di costruzione con la “construction stage analysis”. In questi casi l’analisi lineare non dà informazioni su raggiungimento di stress limite e diventa di utilità limitata, i modelli di Mohr-Coulomb sono elasto plastici e non sono in grado di mostrare curve Pushover discendenti, i modelli Strumas e Total Strain Crack permettono proprio di cogliere il comportamento reale della muratura, a trazione e a compressione. Con questa gamma di modelli costitutivi, MIDAS/Gen e MIDAS/FEA si possono oggi considerare strumenti software raffinati per l’analisi delle prestazioni Limite delle strutture murarie. Consigliamo il nostro e-Book “Analisi non lineare di edifici in muratura”.