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Se vuoi sapere come esprimere il giudizio motivato di accettabilità dei risultati di un calcolo strutturale ai sensi delle NTC2018, quali risultati controllare negli infiniti tabulati della relazione di calcolo e come farlo in poco tempo allora continua a leggere quest’articolo.

giudizio motivato di accettabilità dei risultati

I moderni software di calcolo strutturale consentono di eseguire analisi complesse (analisi statiche o dinamiche, analisi lineari e non lineari) simulando in maniera molto accurata il comportamento della struttura oggetto di analisi. Parallelamente però diventa più complesso eseguire un controllo dei risultati, per stabilire se questi siano attendibili o meno e se siano presenti errori nel modello di calcolo.

Essere in grado esprimere un giudizio motivato di accettabilità dei risultati di un calcolo strutturale eseguito con un programma di calcolo è, al giorno d’oggi, una capacità fondamentale per un progettista strutturale.

umberto eco citazione


Il computer non è una macchina intelligente che aiuta le persone stupide, anzi, è una macchina stupida che funziona solo nelle mani delle persone intelligenti.

Umberto Eco

Alla fine dell’articolo potrai scaricare una checklist PDF contenente l’elenco dei controlli da eseguire sui risultati del calcolo strutturale e una risorsa utility per il calcolo della massa sismica della struttura.

Giudizio motivato di accettabilità dei risultati: le prescrizioni delle NTC2018

La validazione dei risultati di un calcolo strutturale è richiesta esplicitamente dalle NTC2018 che chiedono al progettista di esprimere un giudizio motivato di accettabilità dei risultati. Ti riporto di seguito l’estratto della Normativa Tecnica.

Giudizio motivato di accettabilità dei risultati

Spetta al progettista il compito di sottoporre i risultati delle elaborazioni a controlli che ne comprovino l’attendibilità.

Tale valutazione consisterà nel confronto con i risultati di semplici calcoli, anche di larga massima, eseguiti con riferimento a schemi o soluzioni noti e adottati, ad esempio, in fase di primo proporzionamento della struttura.

Inoltre, sulla base di considerazioni riguardanti gli stati tensionali e deformativi determinati, valuterà la consistenza delle scelte operate in sede di schematizzazione e di modellazione della struttura e delle azioni.

Nella relazione devono essere elencati e sinteticamente illustrati i controlli svolti, quali verifiche di equilibrio tra reazioni vincolari e carichi applicati, comparazioni tra i risultati delle analisi e quelli di valutazioni semplificate, etc.

par. 10.2.1 – NTC2018

Accettabilità dei risultati: il calcolo manuale non passa mai di moda

calcolo manuale

La Normativa Tecnica prescrive l’esecuzione di semplici calcoli e valutazioni semplificate per poter esprimere il giudizio motivato di accettabilità dei risultati. Ti riporto, a scopo di esempio, alcune valutazioni numeriche che puoi eseguire manualmente:

  • l’analisi dei carichi;
  • il calcolo della massa della struttura;
  • i momenti sollecitanti nelle travi utilizzando schemi statici semplificati (per esempio trave incastrata-incastrata o appoggiata-appoggiata);
  • i momenti di massima e gli sforzi normali agenti nei pilastri;
  • il dimensionamento delle sezioni e il calcolo dell’armatura necessaria (magari utilizzando l’app Ver.Sez.)
  • il calcolo delle reazioni vincolari di base del modello.

Tali valutazione vanno eseguite mediante calcolo manuale. Ma facciamo un po’ di chiarezza: cosa si intende per calcolo manuale? Il calcolo manuale consiste nell’esecuzione di valutazioni numeriche senza utilizzare algoritmi di calcolo automatico, ma carta, penna e calcolatrice oppure un foglio elettronico.

Uno scarto accettabile tra i risultati del software e i calcoli manuali potrebbe essere una differenza del 5%. Se si va oltre il 10% potrebbe esserci qualche problema nel modello di calcolo o qualche errore nel nostro calcolo manuale. Ti consiglio in tal caso di ricontrollare entrambi.

Le valutazioni semplificate eseguite mediante calcolo manuale hanno due importantissimi scopi:

  • il dimensionamento della struttura per stabilire le dimensioni delle sezioni necessarie per ciascun elemento strutturale e la quantità preliminare di armatura nel caso di strutture in cemento armato;
  • il confronto dei risultati del calcolo automatico con i risultati del calcolo manuale in modo da individuare eventuali errori nel modello ed esprimere un giudizio sull’accettabilità dei risultati;

Accettabilità dei risultati: come esprimere il giudizio motivato in 5 passi

Dopo aver completato un calcolo strutturale, bisogna ritagliarsi del tempo da dedicare alla validazione del modello strutturale per poter esprimere un giudizio motivato di accettabilità dei risultati. Di seguito ti indico 5 passaggi essenziali per validare il tuo modello di calcolo ed esprimere il giudizio motivato sull’affidabilità dei risultati.

1) Accettabilità dei risultati: vincoli esterni e connessioni interne

Dopo aver completato l’analisi del modello di calcolo, è sempre bene controllare la configurazione deformata della struttura per le diverse combinazioni di carico. Osservare la deformata attentamente da diverse angolazioni, ruotando il modello 3D ti consentirà di individuare alcuni errori grossolani come quelli descritti di seguito:

  • vincoli esterni non assegnati correttamente.
    • Esempio: abbiamo dimenticato di assegnare un incastro esterno alla base di una pilastrata, di conseguenza vedremo la deformata della struttura letteralmente sprofondare in corrispondenza di quel nodo;
    • se invece abbiamo modellato la fondazione con travi su suolo elastico allora non andranno assegnati vincoli di incastro ai nodi. In quel caso dovremo controllare che la fondazione della struttura si sposti verso il basso rispetto alla condizione indeformata. Per le combinazioni sismiche invece a seconda della direzione del sisma, la fondazione si inclinerà nel verso della direzione del sisma.
  • connessioni interne: la deformata ci permette subito di individuare elementi strutturali non connessi fra loro per un errore di click del mouse o per un errato inserimento di coordinate.
    • Esempio: una trave che non risulta connessa al nodo terminale di un pilastro la vedremo deformarsi eccessivamente perché probabilmente si è venuto a creare uno schema a mensola.
    • Oppure, caso opposto, possiamo individuare elementi che non devono essere connessi e invece per errore risultano connessi nel modello.

giudizio motivato di accettabilità dei risultati: errori

2) Accettabilità dei risultati: i diagrammi delle sollecitazioni

Come per la deformata, è bene controllare anche i diagrammi delle sollecitazioni per le diverse combinazioni di carico e osservare quanto siano uniformi e se c’è nel modello un elemento strutturale che assorbe più sollecitazioni rispetto ad altri. E’ opportuno poi confrontare a campione i valori delle sollecitazioni di elementi strutturali con le sollecitazioni ottenute dalla risoluzione di schemi statici semplificati per accertarsi che l’ordine di grandezza sia congruente.

Per esempio: schema di trave appoggiata-appoggiata o incastrata-incastrata per controllare l’ordine di grandezza dei momenti agli appoggi o in mezzeria delle travi, calcolo dello sforzo normale nei pilastri, ragionando per aree di influenza.

giudizio motivato di accettabilità dei risultati: diagrammi

3) Accettabilità dei risultati: le reazioni di base

Un altro risultato da controllare alla fine del calcolo è il valore delle reazioni vincolari di base o le reazioni del terreno se abbiamo modellato la fondazione su suolo elastico alla Winkler. Quello che suggerisco di fare è calcolare manualmente il valore complessivo e confrontarlo con i risultati ottenuti dal software.

Dovremo considerare:

  • i pesi propri degli elementi strutturali (travi pilastri, solai etc);
  • i pesi propri non strutturali (ad esempio massetto, pavimento, intonaco, tramezzi, tompagni etc.);
  • i carichi accidentali.

E’ bene tenere separate queste tre aliquote di carichi nei termini G1k, G2k e Qk così come vengono definiti dalla normativa, in modo da poterli combinare fra loro con i giusti coefficienti di combinazione e poter confrontare i risultati con quelli ottenuti dal software.

4) Accettabilità dei risultati: l’azione sismica

Una volta noto il peso totale della struttura calcolato nel passo precedente, il controllo successivo riguarda il valore dell’azione sismica.

Si può calcolare il periodo di vibrazione in maniera approssimata con la formula semplificata fornita dalla Circolare 2019 che restituisce il periodo di vibrazione in funzione dell’altezza della costruzione e della tipologia costruttiva.

E’ sufficiente poi moltiplicare l’accelerazione spettrale di progetto (quella ridotta per l’opportuno fattore di struttura) per il valore della massa sismica della costruzione (G1k + G2k + ψ ⋅ Qk).

Non dimenticare di incrementare questo valore del 5% per tener conto del sisma nell’altra direzione così come prescritto dalla Normativa in relazione alle combinazioni sismiche di carico. Il valore ottenuto dal calcolo manuale va confrontato con quello ottenuto dal modello di calcolo.

5) Accettabilità dei risultati: regolarità dei modi di vibrare

Se hai analizzato la struttura mediante un’analisi modale con spettro di risposta, è sempre bene controllare le deformate dei diversi modi di vibrare della struttura. I modi di vibrare di una struttura dovrebbero essere accoppiati a tre alla volta, ovvero i primi tre modi di vibrare dovrebbero presentare rispettivamente:

  • una deformata prevalentemente traslazionale in direzione X oppure in direzione Y;
  • una deformata prevalentemente traslazionale in direzione Y oppure in direzione X se la deformata del modo di vibrare precedente è prevalentemente in direzione Y;
  • una deformata rotazionale intorno al baricentro delle rigidezze.

I successivi tre modi di vibrare saranno una ripetizione dei tre precedenti con la sola differenza che la deformata passerà due volte per il punto di nullo, per i successivi tre modi invece passerà tre volte e così via.

La mancanza di regolarità nei modi di vibrare non rappresenta un errore, ma ci indica che la struttura potrebbe essere ottimizzata. Se possibile potremmo apportare piccole modifiche al modello per distribuire in modo più uniforme le rigidezze traslazionali, magari modificando l’orientamento del lato lungo dei pilastri in pianta utilizzando il metodo ReC, ed ottimizzare il comportamento della struttura in presenza di sisma.

giudizio motivato di accettabilità dei risultati: modi di vibrare

Alcuni errori frequenti in un modello di calcolo (e come evitarli)

Ti riporto di seguito una lista di esempio di errori grossolani che potrai evitare se dedicherai del tempo per esprimere un giudizio motivato di accettabilità dei risultati al completamento di ogni calcolo strutturale.

Errori frequenti: input con unità di misura errata

Esistono software che consento di scegliere l’unità di misura nella quale inserire ciascun valore di input e altri in cui l’unità di misura dei dati di input non è modificabile. In entrambi i casi si può commettere un errore inserendo un valore nell’unità di misura sbagliata (kg invece di kN, metri lineari invece di metri quadri etc.).

Errori frequenti: assegnare lo stesso carico due volte ad un elemento strutturale

A volte capita di assegnare due volte lo stesso carico esterno, distribuito o concentrato, ad un nodo, un’asta o una shell del modello. Sull’elemento agirà un carico doppio rispetto a quello di progetto. Questo tipo di errore può essere individuato tramite il controllo delle reazioni di base.

Errori frequenti: coordinate geografiche del sito per il calcolo dell’azione sismica

Alcuni software per il calcolo dell’azione sismica richiedono l’inserimento delle coordinate geografiche del sito di costruzione (latitudine e longitudine), altri software più avanzati invece permettono di individuare il sito su una mappa interattiva (per esempio Google maps) oppure di selezionare il comune di appartenenza da un elenco a discesa. Ad ogni modo è sempre bene controllare il valore dell’azione sismica con calcoli manuali per evitare errori derivanti dall’individuazione del sito di costruzione o dalla definizione degli altri parametri dello spettro di risposta.


proverbio giabbonese


Tutti commettono errori. È per questo che c’è una gomma per ogni matita.

Proverbio giapponese

Scarica la checklist PDF e la risorsa utility per il controllo dei risultati del calcolo strutturale

Ho riassunto tutti i controlli da eseguire per esprimere il giudizio motivato di accettabilità dei risultati di un calcolo strutturale in una comoda checklist PDF. All’interno della Checklist PDF troverai l’elenco dei controlli da eseguire sui risultati del calcolo strutturale. La checklist PDF contiene anche un contenuto extra, ovvero l’elenco di ulteriori controlli da eseguire sul tuo modello riguardanti:

  • la massa partecipante;
  • la deformabilità torsionale della struttura;
  • gli effetti del secondo ordine;
  • la possibilità di modellare il suolo elastico alla Winkler.

Insieme con la checklist PDF potrai scaricare una risorsa utility per il calcolo della massa sismica della struttura. Compila i campi qui sotto, riceverai all’istante una email contenente il link per eseguire il download delle risorse.

scarica la risorsa

    Il tuo nome:* (es. Marco)

    La tua email:*


    Codice risorsa: 18


    Accettabilità dei risultati: chi controlla il mio software di calcolo?

    Non è solo un obbligo del progettista strutturale validare i risultati di un calcolo strutturale. Anche le software house che commercializzano programmi di calcolo strutturale hanno degli obblighi in tal senso secondo le NTC2018.

    Le software house devono fornire una documentazione a corredo del software contenente dei casi prova interamente risolti per dimostrare l’affidabilità del codice di calcolo. Il confronto dei risultati dei casi prova risolti mediante il software con i risultati ottenuti mediante altra metodologia di risoluzione ha lo scopo di accertare l’affidabilità dell’algoritmo.

    Ti riporto l’estratto in merito delle NTC2018:

    Qualora l’analisi strutturale e le relative verifiche siano condotte con l’ausilio di codici di calcolo automatico, il progettista, dovrà controllare l’affidabilità dei codici utilizzati e verificare l’attendibilità dei risultati ottenuti.
    Il progettista dovrà quindi esaminare preliminarmente la documentazione a corredo del software per valutarne l’affidabilità e soprattutto l’idoneità al caso specifico. In tal senso la documentazione, che sarà fornita dal produttore o dal distributore del software, dovrà contenere una esauriente descrizione delle basi teoriche e degli algoritmi impiegati, l’individuazione dei campi d’impiego, nonché casi prova interamente risolti e commentati, per i quali dovranno essere forniti i file di input necessari a riprodurre l’elaborazione.

    par. 10.2 – NTC2018

    Per casi molto complessi invece, la Normativa richiede una validazione indipendente del calcolo. Ovvero il calcolo dovrà essere seguito nuovamente da un soggetto diverso, utilizzando un programma di calcolo differente.

    Valutazione indipendente del calcolo

    Nel caso in cui si renda necessaria una valutazione indipendente del calcolo strutturale o comunque nel caso di opere di particolare importanza, i calcoli più importanti devono essere eseguiti nuovamente da soggetto diverso da quello originario mediante programmi di calcolo diversi da quelli usati originariamente e ciò al fine di eseguire un effettivo controllo incrociato sui risultati delle elaborazioni.

    par. 10.2.2 – NTC2018

    Conclusioni

    L’articolo di oggi finisce qui. Come hai potuto vedere, il calcolo manuale conserva ancora un’importanza fondamentale. Puoi acquistare il software più automatizzato di questo mondo, ma se ti affidi totalmente al calcolo automatico, mettendo da parte carta e penna (o fogli elettronici) perderai il controllo sui risultati finali.

    E tu? Sei solito eseguire dei calcoli manuali in fase di dimensionamento? Quali valori controlli fra i risultati del calcolo automatico? Puoi farmelo sapere lasciando un commento in fondo alla pagina.

    Se l’articolo ti è piaciuto puoi suggerirlo ai tuoi amici e colleghi su Linkedin o ai tuoi amici su Facebook cliccando sui tasti di condivisione social che trovi in fondo alla pagina.

    Al prossimo post.

    Marco


    Ultimo aggiornamento: 19/10/2020. Pubblicato il 23/4/2018.

    Calcolo strutturale: come esprimere il giudizio motivato di accettabilità dei risultati [NTC2018]

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