TWINPLAN NX nella pratica ingegneristica - analisi delle potenzialità e casi studio reali

Negli ultimi anni, il settore del calcolo strutturale ha conosciuto una profonda evoluzione, guidata dall’innovazione digitale e dall’integrazione dei processi di progettazione. In questo scenario, TWIN PLAN NX si propone come una soluzione all’avanguardia, capace di coniugare innovazione, semplicità d’uso e affidabilità nel calcolo strutturale.

L’articolo si apre con una panoramica introduttiva sui software Midas nGen e Master Design, due strumenti di riferimento nell’ambito della progettazione strutturale, dei quali verranno illustrate le principali funzionalità.

Nella seconda parte, saranno presentati alcuni casi studio a cura dell’Ing. Maria Rosaria Meneghini dello Studio Vedovelli, che mettono in evidenza le potenzialità di TWIN PLAN NX nell’ottimizzazione dei flussi di lavoro, nella gestione dei modelli strutturali complessi e nella semplificazione delle attività di verifica e analisi.

L’obiettivo è quello di mostrare come l’unione tra innovazione tecnologica e praticità operativa possa trasformare concretamente il modo di affrontare la progettazione strutturale moderna.

 

Twin Plan NX: innovazione e semplicità per il calcolo strutturale

Twin Plan NX nasce dalla sinergia tra la tecnologia di punta sviluppata da MIDAS IT, leader mondiale nei software di ingegneria strutturale, e l’esperienza italiana di AMV Software Company. L’obiettivo è chiaro: fornire agli strutturisti uno strumento potente, flessibile e adatto a guidare la transizione digitale nel mondo della progettazione.

Il cuore del software è Midas nGen, un software che adotta un approccio completamente geometry based. Cosa significa questo? Che la modellazione strutturale non parte più da un input numerico, ma direttamente dalla geometria dell’edificio. Si lavora in un ambiente tridimensionale intuitivo e parametrico, costruendo la struttura in modo realistico, con travi, pilastri, solai e setti che rispecchiano gli elementi fisici del progetto.

Questo approccio permette di:

• Ridurre gli errori di input;
• Migliorare la coerenza tra architettura e struttura;
• Velocizzare sensibilmente le fasi di modellazione.

Ma non è tutto: Midas nGen non si limita alla modellazione. Al suo interno è integrato un potente motore di calcolo che consente di eseguire analisi degli sforzi (stress analysis) su elementi strutturali. È quindi possibile condurre verifiche di resistenza e deformabilità già all’interno della stessa interfaccia, ottenendo risultati precisi e immediati.

Midas nGen, inoltre, dialoga on Midas Gen, software storicamente consolidato per l’analisi strutturale avanzata.

A completare il flusso di lavoro c’è Master Design, il post-processore sviluppato da AMV, che consente di automatizzare la produzione degli elaborati progettuali: tabulati di verifica, relazioni di calcolo, disegni esecutivi e computi.

In sintesi, Twin Plan non è solo una suite di software: è una piattaforma integrata pensata per rendere il lavoro dello strutturista più rapido, preciso ed efficace, dall’inizio alla fine del progetto.

 

Perché un software geometry based fa la differenza?

Uno degli aspetti fondamentali che rende Midas nGen così efficace è il suo approccio geometry based. In un software di questo tipo, il modello strutturale è costruito direttamente sulla geometria dell’edificio, tramite oggetti intelligenti come pilastri, setti, solai e travi, connessi tra loro in modo coerente.

 

Questo approccio non è solo più intuitivo, ma è anche particolarmente adatto per condurre analisi degli sforzi (stress analysis). Lavorando su una geometria tridimensionale precisa e parametrica:

• Si garantisce la corretta trasmissione delle forze tra gli elementi;
• Si evitano incongruenze topologiche che possono compromettere l’affidabilità del modello FEM;
• Si agevola l’individuazione e la verifica puntuale delle tensioni e delle sollecitazioni all’interno di ogni elemento strutturale.

 

Indipendenza tra geometria e mesh: Flessibilità e controllo nell'analisi

Un altro aspetto distintivo di Midas nGen è la separazione tra il modello geometrico e la mesh di calcolo. Questo significa che la cancellazione o modifica della mesh non influisce sulla geometria strutturale, né sui carichi applicati agli oggetti strutturali.

Questa indipendenza offre due grandi vantaggi:

1. Maggiore flessibilità nella fase di analisi: è possibile liberamente, modificare localmente la discretizzazione o rifinire la mesh solo dove necessario, senza compromettere l’integrità del modello o dover reinserire carichi, vincoli o condizioni al contorno.
2. Controllo più accurato nella stress analysis: poiché i carichi e le proprietà sono associati alla geometria e non ai singoli elementi finiti, l’analisi degli sforzi risulta più stabile e coerente anche in presenza di modifiche alla mesh.

Questo approccio consente di trattare il modello come un sistema "intelligente", dove la geometria è il riferimento principale, e la mesh è solo uno strumento temporaneo per l’analisi numerica.

Grazie alla separazione tra geometria e mesh, l’utente ha piena libertà di intervenire sulla discretizzazione del modello, ottimizzandola solo dove serve — ad esempio in corrispondenza di discontinuità geometriche, carichi concentrati o aree critiche per l’analisi degli sforzi — senza alterare né i carichi applicati né la struttura geometrica del modello.

Questo approccio consente di conciliare l’accuratezza dell’analisi FEM con l’efficienza operativa, rendendo il processo di verifica strutturale molto più fluido, affidabile e sotto controllo.

 

 

   

I moduli di Master Design

Twin Plan NX è una piattaforma in continua evoluzione, progettata per rispondere alle esigenze tecniche sempre più diversificate degli strutturisti. Oltre al modulo per le verifiche in cemento armato (nuovo) - MasterArm, sono disponibili:

• MasterSteel-MasterNodo-DisegnoAcciaio 3D Per la verifica e il disegno automatico di strutture in acciaio, con generazione integrata di relazioni e disegni esecutivi.
• MasterLegno
  Per la verifica degli elementi strutturali in legno, con controlli di stabilità, resistenza e deformabilità secondo normativa.

• MasterEsist + verifiche rinforzi
  Verifiche C.A. esistente + rinforzi su elementi in C.A.

Entro la fine dell’anno è prevista l’uscita del modulo di calcolo murature (nuove ed esistenti) e il modulo di calcolo strutture in XLAM.

  

Interoperabilità: NGEN, GEN e Master Design

Un altro grande punto di forza Twin Plan NX è la l’interoperabilità, sia quella tra nGen e Master Design che quella che esiste tra nGen e Gen. In particolare, con i tre software si può operare nel modo seguente:

• Midas nGen per la modellazione geometry based e l’analisi strutturale;
• Midas Gen per le analisi avanzate e non lineari;
• Master Design (MD) per la generazione automatica degli elaborati di progetto.

Questi tre ambienti sono perfettamente integrati tra loro. Ad esempio, nGen comunica con Master Design attraverso un file JSON strutturato, che contiene tutte le informazioni essenziali del modello: geometria, materiali, dati normativi, sollecitazioni etc.

Questo consente a Master Design di:

• Leggere in modo diretto i dati strutturali provenienti da nGen;
• Generare automaticamente relazioni di calcolo, tabulati e disegni esecutivi,
• Offrire un output completamente coerente con quanto modellato e verificato.

L'utilizzo del formato JSON garantisce uno scambio dati trasparente, veloce e strutturato, senza conversioni manuali o perdita di informazioni.

Il risultato è un flusso di lavoro fluido e integrato, dall’input geometrico fino all’output documentale, tutto all’interno di Twin Plan NX.

  

CASO N.1 – EDIFICIO MONOPIANO IN CALCESTRUZZO ARMATO E LEGNO

Il primo caso studio riguarda la modellazione, analisi e verifica di un edificio monopiano, a destinazione residenziale, interamente realizzata con la suite Twin Plan NX.

La struttura sarà realizzata con pilastri in calcestruzzo armato, travi perimetrali di bordo e centrale interna in calcestruzzo armato, trave di spina centrale in legno lamellare e solaio di copertura piano realizzato con travetti in legno lamellare e cappa collaborante in calcestruzzo armato alleggerito strutturale (con connessioni metalliche). La fondazione, data la tipologia di terreno identificata dalla perizia geologica, è stata scelta della tipologia a platea (Mat Footing).

La struttura è stata interamente modellata con Midas nGen, definendo i materiali (calcestruzzo C25/30 e legno lamellare Gl24h) e le sezioni (30x40 per le travi in calcestruzzo, 12x20 per i travetti in legno e 28x44 per la trave di spina centrale).

 

 

I pilastri sono tutti di dimensione 30x30 ad eccezione di due elementi di sezione 30x66 e 30x109: tali elementi, che non hanno chiaramente i rapporti geometrici di un setto secondo la normativa, sono stati modellati e calcolati come pilastri. Per correggere il disallineamento delle travi concorrenti in ciascun pilastro, è stato utilizzato un Elastic Link di tipo rigid, a ricondurre al pilastro le azioni trasmesse dalle travi.

   

  

 

Da un punto di vincoli, la struttura è stata valutata nella doppia ipotesi di incastro a terra e suolo elastico alla Winkler, sfruttando la possibilità offerta da Midas nGen di eseguire contemporaneamente analisi differenziate e, quindi, ammettere l’utilizzo di più tipi di vincolo nello stesso modello, che vengono selezionati/deselezionati in fase di impostazione dell’analisi medesima.

Sempre in tema di vincoli, tutti gli elementi del tetto sono stati svincolati in modo che risultino essere non incastrati agli elementi su cui appoggiano. Tale operazione è possibile tramite il comando Boundary à Beam End Release e le opzioni Fixed-Pinned, Pinned-Fixed o Pinned-Pinned in base alla situazione.

I carichi statici (Static Load) sono stati classificati secondo tre set distinti: carichi permanenti strutturali e carichi permanenti non strutturali (entrambi di tipo Dead Load) e carichi variabili (tipo Snow load).

All’interno di questi set sono stati collocati carichi di tipo Floor load (one way), inseriti per punti e per ciascun campo di solaio, e il carico tipo Beam Load che è il carico del muro di coronamento della copertura piana.

 

 

I carichi sismici, invece, sono stati collocati secondo quattro set di carico uno per ciascuna direzione, uno per ciascuno stato limite considerato (Vita e Danno).

Gli spettri di risposta relativi a ciascuno stato limite si inseriscono nel programma con Response Spectrum Function che poi sono richiamate all’interno dei Response Spectrum Set.

 

 

Il solaio di copertura, come detto, sarà composto da travetti in legno e soletta collaborante in calcestruzzo armato. Tale soletta avrà spessore pari a 5 cm, condizione necessaria perché il piano possa considerarsi infinitamente rigido secondo la normativa. Tale condizione, data la geometria regolare del fabbricato e l’assenza di fori, è ragionevolmente anche condizione sufficiente.

Il diaframma di piano, quindi, è stato opzionato mediante la funzione Diaphgram: in questo caso il programma definisce una sorta di vincolo di piano complessivo (impostabile nel menù della funzione) con master-slave collocato automaticamente nel centro di massa.

La platea di fondazione è l’unico elemento bidimensionale della costruzione e, quindi, l’unico elemento che debba essere meshato. Trattandosi di un software geometry-based, la meshatura può essere modificata in qualsiasi momento senza che questo comporti la perdita di carichi applicati, di vincoli o della congruenza con i nodi alla base dei pilastri.

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