Ca.Tel.2D: l’applicazione per la risoluzione di schemi strutturali piani – calcolo automatico di spostamenti e sollecitazioni
Ultima versione: 1.3
Esegui il predimensionamento oppure il progetto/verifica di 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. Potrai visualizzare i diagrammi della deformata e delle sollecitazioni. Per scaricare la risorsa compila i campi qui sotto, riceverai all’istante una mail con il link per eseguire il download.
Massima libertà di modellazione
Ca.Tel.2D è un risolutore di schemi piani basato sul metodo degli elementi finiti. Non ci sono limiti alle possibilità di modellazione. Puoi modellare qualsiasi schema piano ed assegnare gli opportuni vincoli sia interni che esterni. Ecco come modellare la tua struttura in cinque passi:
- Crea i nodi del modello: inserisci i nodi assegnando le coordinate di ciascun nodo;
- Connetti i nodi con le aste strutturali;
- Assegna alle aste la sezione e il materiale. Puoi modellare qualsiasi sezione e materiale (calcestruzzo, acciaio e legno etc.);
- Assegna i vincoli interni ed esterni, i carichi distribuiti e le forze nodali;
- Lancia l’analisi.
Di seguito trovi la procedura passo passo 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.
2. Connetti le aste strutturali ai nodi del modello
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.
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.
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.
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.
Output sollecitazioni (clicca per visualizzare)
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?
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:
- Telai sismoresistenti di strutture in cemento armato;
- Calcolo di solai (schema di trave continua);
- Strutture di copertura (capriate in legno, in acciaio, travi reticolari, tettoie);
- Schemi piani di capannoni in acciaio (pilastrini + trave reticolare);
- Schemi piani di ponteggi metallici;
- 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.
Affidabilità dei risultati: i casi prova di Ca.Tel.2D
Insieme con il file dell’app potrai scaricare il documento di validazione contenente la risoluzione di due casi prova su telai a maglie generiche. Il documento contiene la risoluzione manuale ottenuta applicando il metodo degli spostamenti e i risultati ottenuti in Ca.Tel.2D. Il confronto fra i risultati mostra la coincidenza fra spostamenti e sollecitazioni ottenuti con i due metodi di risoluzione.
Nota: la risoluzione manuale dei casi prova utilizzati per validare Ca.Tel.2D è liberamente scaricabile dal sito web del prof. Enzo Martinelli, professore associato di Tecnica delle Costruzioni all’Università di Salerno.
Scarica l’app Ca.Tel.2D e il documento di validazione
Per scaricare l’applicazione Ca.Tel.2D e il documento di validazione compila i campi qui sotto. Riceverai all’istante una email contenente il link per eseguire il download.
Requisiti minimi di sistema
Ca.Tel.2D è un’applicazione implementata in Microsoft Excel. Non richiede alcuna installazione. Ti basterà aprire il file e potrai utilizzarla da subito. Per poter utilizzare l’applicazione dovrai avere installato sul tuo pc Microsoft Excel 2007 o versioni successive.
Nota: l’applicazione non è compatibile con altri applicativi quali Libre Office o Google Spreadsheet.
Scarica Ca.Tel2D
E’ giunto il momento di provare Ca.Tel.2D. Completa l’iscrizione compilando i campi qui sotto. Riceverai all’istante un’email contenente il link per scaricare la risorsa.
Link correlati
- Visita la Gallery dei modelli;
- Guarda i tutorial di Ca.Tel.2D;
- Leggi l’articolo: Serve sempre un modello 3D? Scopri quando puoi farne a meno;
- Leggi l’articolo: Ecco come funziona un software di calcolo strutturale;