Analizza modelli piani con Ca.Tel.2D [Nuova risorsa]

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Avere a propria disposizione un’applicazione che consenta di risolvere modelli strutturali piani fa molto comodo per chi si occupa di strutture. Uno strumento versatile e leggero che consenta di analizzare modelli piani può essere utile sia per eseguire un predimensionamento di una struttura che un vero e proprio progetto e verifica.

Alla fine di questo post avrai la possibilità di scaricare la nuova risorsa del blog: Ca.Tel.2D. Con Ca.Tel.2D potrai modellare e calcolare qualsiasi schema strutturale piano, potrai assegnare le adeguate sezioni e i materiali alle aste del modello. L’applicazione risolverà lo schema con il Metodo degli Elementi Finiti e potrai visualizzare i diagrammi della deformata e delle sollecitazioni. Ma andiamo per ordine. Ti illustro di seguito le principali caratteristiche della nuova risorsa del blog e come puoi utilizzarla per essere da subito operativo. In fondo all’articolo avrai la possibilità di effettuare il download della risorsa. Continua a leggere.

Massima libertà di modellazione

Ca.Tel.2D è un risolutore di schemi piani basato sul metodo delle differenze finite. Non ci sono limiti alle possibilità di modellazione. Puoi modellare qualsiasi schema piano ed assegnare gli opportuni vincoli sia interni che esterni.Ecco come puoi modellare la tua struttura in cinque passi:

  1. Crea i nodi del modello: inserisci i nodi assegnando le coordinate di ciascun nodo
  2. Connetti i nodi con le aste strutturali
  3. Assegna alle aste la sezione e il materiale. Puoi modellare qualsiasi sezione e materiale (calcestruzzo, acciaio e legno etc.)
  4. Assegna i vincoli interni ed esterni, i carichi distribuiti e le forze nodali
  5. Lancia l’analisi

Ti riporto di seguito le schermate dell’applicazione per ciascuno dei punti visti sopra. Alcuni comandi di Ca.Tel.2D sono in inglese. Inizialmente avevo pensato di rendere disponibile l’applicazione per gli utenti fuori dall’Italia. L’elevato numero di iscritti che ho registrato in questi mesi mi ha fatto cambiare idea. Così i comandi che mancavano sono stati implementati usando l’italiano come lingua principale. Se non mastichi l’inglese non preoccuparti, l’utilizzo dell’applicazione è molto intuitivo. Le prossime versioni di Ca.Tel.2D saranno completamente in italiano.

Di seguito ti mostro passo passo la procedura da utilizzare per creare il tuo primo modello in Ca.Tel.2D.

 1. Crea i nodi del modello

La creazione dei nodi avviene inserendo le coordinate X,Y del nodo. Puoi eseguire modifiche sui nodi creati, spostandoli lungo X o lungo Y oppure eliminandoli. A fianco di ciascun nodo comparirà un’etichetta che mostra l’indice del nodo in un riquadro di colore blu.

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Creazione dei nodi

 

 2. Connetti i nodi con le aste strutturali

Per la creazione delle aste ti basterà specificare i nodi che l’asta connette. La finestra di input ti chiederà di specificare la sezione scegliendola da un elenco a discesa. Puoi creare tutte le sezioni che vuoi. Le sezioni inserite compariranno nell’elenco a discesa al momento della creazione dell’asta. Puoi decidere di assegnare delle cerniere interne (casella di selezione con la scritta hinge ovvero cerniera) ai nodi di estremità dell’asta. Questa opzione è utile per la creazione di travature reticolari o per altre esigenze di modellazione. In corrispondenza di ciascuna asta creata comparirà l’etichetta dell’indice in un riquadro rosso e il nome della sezione assegnata. In ogni momento puoi disattivare la visualizzazione dell’etichetta cliccando sul tasto Info sul lato sinistro dello schermo.

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Creazione delle aste

 3. Assegna alle aste la sezione e il materiale.

In Ca.Tel.2D c’è un’apposita finestra di inserimento per i dati della sezione. Puoi inserire sezioni rettangolari specificando la base e l’altezza oppure sezioni generiche inserendo direttamente l’area della sezione e il momento d’inerzia. Alla sezione puoi assegnare il modulo elastico del materiale. Ciò ti consente di modellare qualsiasi tipo di materiale: calcestruzzo, acciaio, legno etc. Ti basterà inserire il modulo elastico corrispondente.

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 4. Assegna i vincoli interni ed esterni, i carichi distribuiti e le forze nodali

Dopo aver creato i nodi e le aste del modello, dovrai assegnare i vincoli esterni. Per la creazione dei vincoli esterni la finestra di input ti chiederà di specificare il nodo a cui vuoi assegnare il vincolo. Per definire il vincolo puoi seguire una delle due strade seguenti:

  • Puoi selezionare i gradi di libertà che vuoi sopprimere con il vincolo che vai ad inserire. Nella parte bassa della finestra di input trovi dei checkbox. Selezionando i checkbox puoi bloccare la traslazione del nodo lungo X, lungo Y e la rotazione.
  • Puoi cliccare sui tasti dei vincoli fondamentali preimpostati. Questi tasti selezioneranno automaticamente i gradi di libertà da sopprimere per il nodo da vincolare.
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Assegna i vincoli

Ti riporto di seguito la corrispondenza fra i tasti dei vincoli preimpostati e il tipo di vincolo:

  • Fixed = Incastro – blocca tutti e tre i gradi di libertà del nodo
  • Support = Appoggio – blocca la traslazione lungo X e lungo Y
  • Roller = Carrello – blocca la traslazione lungo Y
  • Free = Nodo libero – non blocca nessun grado di libertà

Per l’assegnazione dei carichi ti basterà specificare l’indice dell’asta a cui vuoi assegnare il carico distribuito oppure l’indice del nodo a cui vuoi assegnare la forza concentrata.

5. Lancia l’analisi – output dei risultati

Una volta completata la creazione del modello non ti resta che lanciare l’analisi. Cliccando sul tasto Risolvi visualizzerai l’output dei risultati. La prima schermata mostrata sarà la configurazione della deformata. Puoi amplificare o ridurre la visualizzazione degli spostamenti agendo sull’apposita barra di scorrimento. Puoi far partire un’animazione della configurazione deformata cliccando sul tasto Start animation.

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Output dell’analisi – Configurazione deformata

 

Per ciascun nodo potrai visualizzare nel dettaglio i valori dello spostamento orizzontale, verticale e delle rotazioni. Potrai visualizzare i diagrammi delle sollecitazioni di momento, taglio e sforzo normale. Con un apposito cursore potrai amplificare o ridurre la visualizzazione dei diagrammi.

Cosa posso analizzare con Ca.Tel.2D?

Praticamente non ci sono limiti all’ampia gamma di strutture che puoi analizzare grazie ad un risolutore di schemi piani. Ti ho già parlato in quest’articolo dei casi che puoi analizzare con un modello 2D. Ti riporto di seguito un breve riepilogo:

  • Calcolo di solai (schema di trave continua)
  • Strutture di copertura (capriate in legno, in acciaio, travi reticolari, tettoie)
  • Schemi piani di ponteggi metallici
  • Telai sismoresistenti di strutture in cemento armato
  • Schemi piani di capannoni in acciaio
  • Qualsiasi sistema strutturale che possa essere compiutamente schematizzato con un modello piano

Il metodo di calcolo

Ca.Tel.2D utilizza il metodo di calcolo agli elementi finiti. L’applicazione implementa il calcolo automatico della struttura. Ricordi come funziona un software di calcolo strutturale? Te ne ho parlato in questo post. Una volta creato il modello, assegnati i vincoli e i carichi, quando lanci l’analisi, l’applicazione crea la matrice di rigidezza della struttura. Procede poi al calcolo della matrice inversa ed infine al calcolo degli spostamenti e delle sollecitazioni in funzione dei carichi assegnati. Le ipotesi alla base del calcolo sono: aste deformabili flessionalmente e assialmente, indeformabili a taglio.

Scarica Ca.Tel2D

E’ giunto il momento di provare la nuova applicazione del blog. Se sei già iscritto alla newsletter avrai ricevuto via email il link per scaricare la risorsa, non ti occorre eseguire una nuova iscrizione. Controlla la tua casella di posta elettronica. Se invece non sei ancora iscritto (orroreee! 😀 ) puoi rimediare subito. Compila i campi qui sotto. Riceverai all’istante un’email contenente il link per scaricare la risorsa.

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Spero che questa nuova risorsa possa tornarti utile per la tua attività di progettista. Quando avrai bisogno di un’applicazione leggera e maneggevole per un predimensionamento o una verifica mi auguro che Ca.Tel.2D possa rispondere alle tue esigenze.

L’utilizzo di Ca.Tel.2D è abbastanza intuitivo. Se sei abituato ad avere a che fare con software di calcolo strutturale non dovresti incontrare problemi. Se invece ti trovi disorientato e l’utilizzo non ti risulta semplicissimo non preoccuparti. Nei prossimi post ti mostrerò dei tutorial per creare i tuoi primi modelli in Ca.Tel.2D.

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Ci leggiamo al prossimo articolo.

Marco.