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Se sei un ingegnere, un architetto o un geometra spesso verrai identificato genericamente come tecnico. In effetti siamo tecnici del settore edile, produciamo elaborati grafici, eseguiamo calcoli, scriviamo relazioni tecniche.

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MA… cosa penseresti se ti dicessi che se ti occupi di progettazione strutturale allora sei un creativo? Ti suona strano? In effetti le parole tecnico e creativo non sembrano andare tanto d’accordo, ma se ti occupi di progettazione ti assicuro che non è così. Anzi, se sei un progettista strutturale e non fai affidamento sul tuo lato creativo, allora lo stai facendo nel modo sbagliato.

Nel post di oggi voglio spiegarti perchè è importante per un progettista di strutture sviluppare la propria creatività, come metterla a frutto per realizzare al meglio un progetto e quali risorse utilizzare. Seguimi nell’articolo di oggi. Ti assicuro che ti stupirò. Ti mostrerò inoltre tutte le risorse disponibili sul blog che puoi utilizzare per eseguire al meglio la prima fase fondamentale della progettazione in cui la creatività gioca un ruolo importante.

Il vero progetto è il predimensionamento

Se mi segui da un po’ ricorderai che più volte ti ho parlato dell’l’importanza della fase del predimensionamento quando si lavora ad un progetto.

A mio avviso il vero processo creativo si esprime proprio nella fase del predimensionamento. E’ lì che mettiamo in campo le nostre abilità di progettisti,  la capacità di trovare soluzioni ottimali rispettando vincoli di diverso tipo, garantendo al tempo stesso la sicurezza e il buon funzionamento di una struttura.

Se ci pensi la parte più noiosa di un progetto strutturale è proprio il calcolo strutturale eseguito mediante l’utilizzo di un software di calcolo. Dobbiamo creare un modello tridimensionale, assegnare i carichi, eseguire l’analisi. A tutto il resto penserà il nostro software. Predisporrà l’armatura necessaria se si tratta di strutture in cemento armato, eseguirà le verifiche di tutti gli elementi strutturali, individuerà gli elementi che non sono verificati.

Certo è una gran comodità e ci farà risparmiare tantissimo tempo. Ma sta sicuro che se hai eseguito correttamente il predimensionamento e hai chiaro in mente come funziona la tua struttura, quale percorso seguono i carichi applicati, da quali elementi strutturali vengono assorbiti allora non avrai problemi in fase di calcolo con un software di calcolo strutturale. Si tratterà solo di perfezionare il tuo progetto nel caso qualche elemento non sia verificato.

Dove applicare la tua creatività

Se sei un progettista di strutture la prima cosa che ti troverai fra le mani sarà un progetto architettonico. Al progetto architettonico dovrai adattare uno schema strutturale in modo da rispettare i vincoli architettonici e garantire la sicurezza della costruzione. Inizierai quindi a farti delle domande: quale tecnologia costruttiva usare? Cemento armato, carpenteria metallica, legno, sistemi misti? Poi farai delle ipotesi: dove posizionare gli elementi portanti verticali, dove collocare una trave emergente, dove una trave a spessore, in che direzione ordire i solai, quali sezioni di primo tentativo utilizzare, in che direzione posizionare il lato lungo dei pilastri (per questi ultimi due punti è fondamentale il predimensionamento).

In queste prime fasi del progetto ti suggerisco di non mettere assolutamente mano ad alcun software di calcolo strutturale. Allungheresti soltanto i tempi necessari per definire il tuo progetto. Te lo dico per esperienza personale: tutte le volte che ho iniziato a progettare importando una piantina dwg in un software di calcolo strutturale e concependo la struttura direttamente nel software ho impiegato più tempo rispetto a quando mi sono dedicato ad un accurato predimensionamento. Risultato in quest’ultimo caso: meno tempo impiegato, minor numero di tentativi, maggiore soddisfazione finale 🙂

Un ritorno al passato: penna e calamaiopenna_calamaio

Quando si inizia un progetto strutturale il mio suggerimento è di stampare la pianta architettonica del progetto ed iniziare a fare delle ipotesi disegnando con una penna sull’elaborato stampato. Puoi iniziare ad ipotizzare dove posizionare i pilastri, controllare che le luci delle travi non siano eccessive, ipotizzare le orditure dei solaio e controllare che le travi su cui scaricano i solai non siano troppo caricate.

In questa prima fase ti suggerisco di non usare strumenti informatici. No software CAD, no excel, no calcolatrici. Solo carta e penna e disegno a mano libera. Meglio ancora se usi un bel block notes da dedicare a tutti gli schizzi relativi al progetto. Disegnare a mano a libera è una capacità fondamentale per un progettista di strutture. Se sai rappresentare a mano libera un particolare costruttivo, un dettaglio tecnico, una pianta o una sezione, non avrai alcun problema a farlo utilizzando software dedicati.

Una volta che avrai definito il tuo schema strutturale, anche se di prima approssimazione, ecco su cosa potrai fare affidamento per controllare sommariamente se le tue ipotesi sono accettabili:

  • Formule semplificate per il calcolo delle sollecitazioni (esempio schema di trave incastrata-incastrata per il calcolo del momento sollecitante)
  • Criteri di ripartizione dell’azione sismica (esempio: azione sismica assorbita da ciascun pilastro = tagliante sismico alla base diviso il numero di pilastri)
  • Criteri di dimensionamento di un solaio

Ogni progetto ha una sua particolarità e non è possibile generalizzare. Ma quello che devi chiederti nella fase di predimensionamento è: “Quali formule, criteri e applicazioni posso utilizzare per dimensionare una struttura nel minor tempo possibile e semplificando al massimo il procedimento?” (evitando l’uso in questa fase di software di calcolo strutturale).

Buttiamo giù qualche numero: inizia il vero predimensionamento

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Una volta che hai ipotizzato su carta come potrebbe funzionare la tua struttura, quale percorso seguono i carichi verticali, da quale elemento a quale elemento portante si trasferiscono fino ad arrivare allo scarico in fondazione (solaio -> travi -> pilastri -> fondazioni) e quali sono gli elementi resistenti nei confronti delle azioni orizzontali (azione sismica) è giunto il momento di verificare con calcoli di massima se le ipotesi fatte sono accettabili e tecnicamente realizzabili.

Anche qui a mio avviso entra in gioco un po’ di creatività. L’obiettivo è raggiungere un risultato impiegando gli strumenti più versatili e leggeri possibili, che ci consentano di fare valutazioni di massima, impiegando il minor tempo possibile. Questo perchè è possibile che qualcosa non funzionerà come avevamo previsto e sarà necessaria qualche modifica. Bisognerà quindi fare una nuova ipotesi e testarne di nuovo la validità.

Un progetto in fin dei conti è un procedimento iterativo, bisognerà fare diversi tentativi finchè non si raggiunge una soluzione finale funzionante e ottimale. Con l’esperienza poi il numero di iterazioni diminuirà e saremo in grado di raggiungere un risultato accettabile in pochi tentativi.

La applicazioni consigliate per il predimensionamento

Ho sempre ritenuto utili applicazioni leggere e versatili per le prime fasi della progettazione. Per questo motivo sul blog ho messo a disposizione diverse applicazioni che possano aiutarti in questa fase.

Nella parte finale di questo post voglio elencarti tutte le risorse utility e le risorse basic disponibili sul blog che puoi utilizzare per predimensionare una struttura e dare il via al tuo progetto strutturale nel modo corretto. Ti riporto i link agli articoli nei quali ho distribuito la risorsa. In ogni articolo troverai una spiegazione del funzionamento della risorsa. Buon divertimento 😉

 – Analisi dei carichi: il primo passo da compiere quando inizi un progetto

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L’analisi dei carichi è il primo passo fondamentale da eseguire quando inizi una progettazione strutturale. In quest’articolo ti spiego come eseguirla al meglio. Potrai scaricare una risorsa per eseguire l’analisi dei carichi in modo semplice e veloce.

 – Sollecitazioni dei telai sismoresistenti

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Una volta noti i pesi dei singoli impalcati grazie all’esecuzione dell’analisi dei carichi, potrai predimensionare le travi e i pilastri della tua struttura. Puoi anche valutare approssimativamente l’azione sismica sollecitante una volta che conosci le masse dei singoli impalcati. Ti piacerebbe predimensionare in maniera accurata un telaio piano sismo-resistente? Puoi calcolare le sollecitazioni dei telai utilizzando Ca.Tel.2D, l’applicazione del blog per il calcolo agli elementi finiti di modelli strutturali piani. La trovi a questo link.

 – Progetto sezioni in cemento armato

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Note le sollecitazioni di prima approssimazione nei pilastri e nelle travi dei telai principali della tua struttura è giunto il momento di verificare che le dimensioni scelte per le sezioni e i livelli di armatura necessari siano accettabili. Per far ciò puoi utilizzare Ver.Sez., l’applicazione del blog per la verifica di sezioni in cemento armato. Potrai progettare e verificare:

  • pilastri a pressoflessione retta o deviata;
  • travi a flessione;
  • pilastri e travi a taglio;
  • travi a torsione (nel caso di sbalzi laterali o travi a ginocchio per le scale);
  • Sezioni di solai a flessione e taglio (inclusa fascia piena e semipiena).

Inoltre con Ver.Sez. avrai la certezza di rispettare tutti i limiti prescritti dalla Normativa NTC2008 sui dettagli costruttivi, quali armatura massima e minima, passo delle staffe etc. Trovi Ver.Sez. a questo link.

 – Predimensiona una platea di fondazione

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Se hai eseguito correttamente il tuo predimensionamento, conoscerai con una certa accuratezza lo scarico dei pilastri in fondazione. Se hai previsto di realizzare una fondazione a platea, puoi verificare l’adeguatezza dello spessore e i livelli di armatura necessari utilizzando Plate Design, l’applicazione del blog per il calcolo degli spostamenti e delle sollecitazioni in una piastra di fondazione rettangolare. L’applicazione utilizza il Metodo delle Differenze Finite per la risoluzione del problema. La trovi a questo link.

 – Abaco di Berezantzev

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Se invece prevedi di realizzare una fondazione profonda (plinti su pali o platea su pali) allora avrai bisogno dell’abaco di Berazantzev per il calcolo del carico limite alla punta dei pali di fondazione. Dall’abaco di Berezantzev ricaverai il fattore Nq per il calcolo della resistenza alla punta dei pali di fondazione di medio diametro. All’interno della risorsa troverai anche delle celle da copiare e incollare nel tuo foglio elettronico per automatizzare totalmente l’interpolazione. Trovi la risorsa e l’articolo a questo link.

 – Check list per  il controllo del tuo modello strutturale

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Siamo alle fasi finali. Hai eseguito il tuo predimensionamento, hai creato il modello di calcolo nel tuo software di calcolo strutturale, hai eseguito l’analisi e controllato che le verifiche siano soddisfatte. Ora non ti resta che accertarti di non aver commesso errori grossolani. Per farlo puoi utilizzare una check list con tutti i controlli da fare per validare il tuo modello di calcolo. Inoltre troverai un foglio elettronico automatizzato per controllare i dati sensibili del tuo modello di calcolo. Trovi la checklist in pdf e il foglio elettronico per la validazione a questo link.

 – Impagina i grafici con un template di AutoCAD

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Se stai elaborando le tavole grafiche del tuo progetto vuol dire che sei quasi alla fine del tuo lavoro. In un articolo passato ti ho messo a disposizione un Template di AutoCAD per impaginare nel modo più rapido possibile e con il giusto fattore di scala le tue tavole grafiche. Ti spiego anche come utilizzare uno strumento di AutoCad molto potente: i layout. Eviterai di fare diversi tentativi prima di accertarti che il fattore di scala sia giusto e che il tuo disegno rientri interamente nel foglio. Trovi tutto spiegato qui.

Conclusioni

La fase di predimensionamento è un momento fondamentale della progettazione. E’ in questa fase che nascono le idee, si affrontano i problemi, si cercano le soluzioni migliori. Nel predimensionamento un progettista mette in campo le proprie capacità, individua subito le criticità di un progetto e capisce se queste sono superabili e a quali condizioni. Talvolta c’è bisogno di apportare modifiche al progetto architettonico, altre volte si possono trovare soluzioni alternative.  Non è possibile generalizzare, ma il messaggio che voglio darti con questo post è: quando inizi il progetto di una struttura non lanciarti subito nella creazione di un modello agli elementi finiti. Concepisci prima la tua struttura su carta, fai le valutazioni necessarie per testarne la fattibilità. Ti assicuro che se la tua struttura funziona in fase di predimensionamento, non darà eccessivi problemi in fase di verifica eseguita con un software di calcolo strutturale.

Spero che il contenuto di questo post e tutte le risorse che ho richiamato in quest’articolo siano utili per la tua attività. Se vuoi consigliare questo post ai tuoi amici e colleghi puoi farlo cliccando sui tasti di condivisione social che trovi alla fine dell’articolo.

Non mi resta che augurati Buona Progettazione 😉

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Al prossimo post. Marco.

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