Un software di calcolo è lo strumento indispensabile per eseguire il progetto e il calcolo di una struttura. Senza questo tool sarebbe impossibile al giorno d’oggi produrre la documentazione necessaria per un fascicolo di calcolo completo secondo quanto richiesto dalla normativa vigente. Nonostante ciò il calcolo manuale di una struttura conserva la sua fondamentale centralità. Nel seguito del post ti parlo delle valutazioni numeriche da eseguire manualmente richieste esplicitamente dalle NTC2018.

La Normativa Tecnica prescrive che il modello di calcolo di una struttura sia tridimensionale. Per l’analisi sismica di una struttura una delle analisi previste è l’analisi modale. Eseguire questo tipo di calcoli  a mano sarebbe praticamente impossibile. Ci sono però delle prescrizioni normative esplicite sui calcoli che bisogna eseguire manualmente. Te ne parlo nel seguito dell’articolo. Alla fine del post potrai scaricare il documento di validazione di Ca.Tel.2D, l’applicazione del blog per l’analisi di modelli strutturali piani, contenente dei casi prova interamente risolti. Continua a leggere.

Il calcolo manuale non passa mai di moda

I software di calcolo diventano sempre più sofisticati e complessi. Mai come al giorno d’oggi assume una importanza fondamentale il calcolo manuale di una struttura. E’ lì che si vede la differenza fra un progettista che si affida totalmente ad un algoritmo automatizzato, senza esaminare i risultati con spirito critico e un progettista che ama fare… il progettista. Ma facciamo un po’ di chiarezza: cosa si intende per calcolo manuale?

Il calcolo manuale consiste nell’eseguire delle valutazioni numeriche senza utilizzare algoritmi di calcolo automatico. Puoi utilizzare:

  • carta, penna e calcolatrice;
  • un foglio elettronico in cui implementare la tua verifica o il tuo dimensionamento di massima;

Ti riporto come esempio alcune delle valutazioni numeriche che puoi eseguire manualmente, per ottenete i valori delle seguenti grandezze:

  • l’analisi dei carichi;
  • la massa della struttura;
  • i momenti sulle travi utilizzando semplici schemi statici (per esempio trave incastrata-incastrata etc.)
  • i momenti di massima sui pilastri e gli sforzi normali agenti;
  • il predimensionamento delle sezioni e dell’armatura necessaria (a tale scopo puoi utilizzare Ver.Sez.)
  • valutare le reazioni di base del modello (per esempio le reazioni vincolari verticali degli incastri di base, pari al peso totale della struttura).

Ok, hai eseguito i calcolo manuali della struttura che stai analizzando, magari ci hai perso due giornate di lavoro e ora? Come utilizzi i risultati ottenuti? Te ne parlo di seguito.

Come utilizzare i risultati del calcolo manuale

I risultati ottenuti dal calcolo manuale per il proporzionamento della struttura hanno due importantissimi scopi:

  • saprai in linea di massima quali sezioni assegnare alle aste del tuo modello di calcolo e la quantità di armatura che dovrai aspettarti per far sì che tutte le verifiche siano soddisfatte;
  • potrai confrontare i risultati del calcolo automatico ottenuto dal tuo software con i risultati del tuo calcolo manuale in modo da individuare eventuali errori nel modello e validare i risultati ottenuti dal software.

Lo prescrive esplicitamente la Normativa Tecnica NTC2018: il progettista dovrà emettere un giudizio motivato di accettabilità dei risultati. Ti riporto di seguito l’estratto.

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

Chi controlla il mio software di calcolo?

Ammettiamo che ci sia una notevole discrepanza fra i tuoi calcoli manuale e i risultati del software. Ipotizziamo che da un controllo eseguito sul modello creato nel tuo software, non risultino errori di modellazione. Le ipotesi sono due:

  • c’è un errore nei tuoi calcoli manuali;
  • c’è un errore nell’algoritmo del software di calcolo;

Ovviamente le due ipotesi sono entrambe possibili, ma la più probabile è la prima (ovvero che ci sia un errore nei tuoi calcoli). Nulla esclude che ci possa essere un bug nel codice di calcolo, ma prima di giungere a questa conclusione ti conviene ridare una controllata ai tuoi calcoli manuali.

Le software house infatti hanno l’obbligo di 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 software di calcolo diverso.

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

I casi prova di Ca.Tel.2D

Se segui da un po’ questo blog, saprai che fra le risorse disponibili che metto a disposizione per gli iscritti c’è Ca.Tel.2D, l’applicazione per la risoluzione di modelli strutturali piani.

Non voglio di certo sottrarmi alle prescrizioni normative in merito. Pertanto per dimostrare l’affidabilità dell’applicazione ho messo a disposizione un documento contenente la risoluzione di due casi prova su telai a maglie generiche. Il documento la risoluzione manuale ottenuta applicando il Metodo degli spostamenti e la risoluzione ottenuta implementando i modelli in Ca.Tel.2D. Il confronto fra i risultati mostra la coincidenza fra spostamenti e sollecitazioni ottenuti con i due metodi di risoluzione.

casi prova Ca.Tel.2D
Schemi statici dei casi prova risolti con Ca.Tel.2D

Scarica i casi prova di Ca.Tel.2D

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.

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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) stai sbagliando in partenza.

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

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Al prossimo post.

Marco.


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.

Come validare il tuo calcolo strutturale secondo le NTC2018 [casi prova di Ca.Tel.2D]

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