Risolvere qualsiasi elemento prefabbricato in calcestruzzo

Ebbene, è proprio così!

Come, vi chiederete?

Grazie a una serie di strumenti potenti e al tempo stesso facili da usare, che vi permettono di seguire il processo di progettazione in modo fluido ed efficiente, coprendo l'intera struttura, dal tetto alle fondamenta, naturalmente.

Sono convinto che, dopo aver letto questo articolo, direte addio ai noiosi calcoli a mano, agli interminabili fogli di calcolo Excel con migliaia di righe che aspettano solo che sbagliate una formula involontariamente, alle stime per risparmiare tempo prezioso e, ultimo ma non meno importante, all'uso di applicazioni semplificate che non coprono tutto ciò che è necessario.

Imparerete a verificare solai alveolari compositi, travi prefabbricate con aperture, mensole, colonne e fondazioni. Il tutto tenendo conto automaticamente degli effetti reologici, come il creep e il ritiro, applicando l'analisi dipendente dal tempo (TDA) con il software e coprendo tutte le regioni di discontinuità utilizzando il metodo dei campi di sollecitazione compatibili(CSFM) di livello mondiale.

Quindi, allacciate le cinture e godetevi il viaggio educativo con me!

Risolvete le strutture dal tetto alle fondazioni in pochissimo tempo!

Ricordo ancora di aver lottato per terminare la progettazione di una struttura prefabbricata per la mia tesi di Master.

Si trattava di una palestra a un piano con una larghezza complessiva di 26,6 metri e una lunghezza di 44,3 metri. L'altezza totale era di 8,0 metri. Il sistema portante è stato considerato un sistema di telai trasversali costituito da una trave di copertura precompressa con aperture sostenute da colonne con mensole in cemento armato e da una serie di controventi in direzione longitudinale. Come elementi di copertura ho utilizzato lastre alveolari con uno strato gettato in opera nella parte superiore. Non sembra così complicato, vero?

Allora qual è stata la difficoltà?

È stato un processo molto noioso, perché all'epoca disponevo solo di software analitici globali e di libri. Avevo iniziato a preparare fogli di calcolo Excel in modo che tutti i calcoli fossero il più efficienti possibile. Tuttavia, il numero di righe del file mi perseguita ancora oggi.

Oggi, grazie al fatto che sono esperto nell'uso di tutte le applicazioni IDEA StatiCa Concrete, probabilmente finirei l'intera parte strutturale della tesi in un giorno o due invece che in mesi.

Lasciate che ve lo mostri.

Il tetto, il tetto, il tetto è...?

Per fortuna non è in fiamme, ma è facile da gestire con IDEA StatiCa Beam!

Quali sono le sfide della progettazione di solai alveolari compositi? Gli ingegneri devono essere particolarmente consapevoli del comportamento dei diversi materiali utilizzati per i singoli strati, del taglio nei giunti, dell'importanza delle fasi di costruzione, ecc.

Poiché l'applicazione Beam è dotata di TDA, è sufficiente definire i materiali, la geometria, le condizioni al contorno, i carichi (o importare le forze interne da software di terze parti) e le fasi di costruzione per eseguire un'analisi completa che copra tutte le verifiche allo stato limite ultimo (ULS) e allo stato limite di servizio (SLS).

Non esitate a provarlo voi stessi. Lasciatevi ispirare da questo progetto campione di una soletta.

Travi per tetti a lunga campata

Per queste strutture, il cemento armato non è più un'opzione. Quindi, via libera al calcestruzzo precompresso. E sappiamo tutti cosa significa. Ottimizzare la geometria della sezione trasversale dell'elemento, il numero di tiranti, valutare le sollecitazioni iniziali, le perdite, ecc. Un sacco di cose di cui occuparsi.

Poi, per risparmiare materiale e rendere la struttura più leggera, è necessario aggiungere delle aperture. Pertanto, si costruisce il modello di capriata equivalente e si utilizza il metodo Strut and Tie (SaT) per verificare correttamente tali regioni di discontinuità. Il che aggiunge altre ore al processo già di per sé lungo.

In alternativa, è possibile utilizzare IDEA StatiCa Detail con il suo metodo CSFM, ottimizzare la struttura e, soprattutto, risparmiare tempo. Che ve ne pare?

Per aiutarvi nel processo di modellazione, guardate il modello già pronto di una trave precompressa con aperture.

"Ti sosterrò sempre", disse la colonna alla trave.

La corretta progettazione di una colonna è essenziale per l'intera struttura. E questo vale anche per le colonne sottili. Tali elementi devono essere considerati sensibili alla stabilità. Pertanto, è indispensabile tenere conto degli effetti del secondo ordine .

Risparmiatevi la fatica di fare i conti con l'approccio del codice e utilizzate invece un approccio più efficiente. Leggete la progettazione senza problemi di colonne snelle in calcestruzzo. Oppure guardate il modello di colonna circolare con effetti del secondo ordine realizzato in IDEA StatiCa RCS.

Mensola - un piccolo aiuto

Probabilmente la parte più semplice del progetto. I mensoloni sono solitamente sollecitati da una forza di compressione come azione di un membro posto su di essi. Tuttavia, è necessario considerare una porzione raccomandata di carico orizzontale. Il modello di capriata equivalente non è così complicato in questo caso e i risultati si ottengono abbastanza rapidamente.

Ma (c'è sempre un ma), e se vi dicessi che il soddisfacimento dei risultati SLU non significa che la struttura non subirà fessurazioni o deformazioni eccessive? Spieghiamolo con un esempio pratico.

Abbiamo una mensola con geometria, proprietà e armatura date, sollecitata da forze normali e di taglio come nell'immagine seguente.

Quando si verifica manualmente questo esempio, si utilizza il metodo del puntone e della legatura, si valuta la sollecitazione di compressione nel calcestruzzo e la si confronta con il valore della capacità di progetto. Quindi si calcola la sollecitazione di trazione e si progetta un'armatura di conseguenza. Il lavoro è finito e si può passare a un'altra parte del progetto.

Tuttavia, per essere sicuri, ricontrolliamo il progetto, questa volta utilizzando un software.

Ho modellato la stessa mensola in IDEA StatiCa Detail. Controlliamo i risultati. Secondo il calcolo manuale con il metodo SaT, le verifiche ULS sono corrette. E l'ho confermato utilizzando l'applicazione Detail.

Tuttavia, questa volta abbiamo utilizzato un approccio più avanzato e possiamo vedere anche la seconda parte del controllo complessivo. Ed è piuttosto sorprendente. I controlli SLE della stessa struttura con le stesse proprietà non sono soddisfacenti.

E questo è un aspetto che non si può valutare con il metodo SaT. Trascurare i controlli SLS potrebbe avere un impatto diretto sulla vita utile della struttura. Il mio consiglio è di verificare sempre la struttura sia per gli stati limite ultimi che per quelli di servizio.

Di solito, colonna e mensola vengono controllate separatamente. Ma grazie al CSFM, è possibile includere entrambi in un unico modello. Date un'occhiata al modello di colonna con mensola.

Tenere il tutto

L'ultimo passo è la verifica delle fondazioni. Anche le aree vicine ai sostegni sono regioni di discontinuità. È quindi possibile avviare nuovamente l'applicazione di dettaglio e fare la magia dell'ingegneria strutturale. La verifica di diversi tipi di connessioni colonna-fondazione non è un problema.

Comprese le connessioni complesse come le colonne a nicchia!

Come ciliegina sulla torta, è possibile impostare manualmente la rigidezza degli appoggi in base ai calcoli effettuati per simulare il comportamento elastico del sottosuolo! Per saperne di più, consultate l'articolo Tipi di appoggi in IDEA StatiCa Detail.

E questo è tutto. Ora avete il ricettario e conoscete i flussi di lavoro. Quindi, non aspettate oltre e iniziate a modellare da soli! Per evitare errori indesiderati, leggete l'articolo Considerazioni progettuali spesso trascurate nelle strutture in cemento armato.

Conclusione

Lo scopo di questo articolo non è quello di sminuire i calcoli manuali che utilizzano strumenti e approcci semplificati o il foglio di calcolo Excel che siete abituati a usare per verificare le strutture prefabbricate in calcestruzzo. Non si tratta nemmeno di dirvi che dovete passare immediatamente a utilizzare solo i prodotti IDEA StatiCa. Se funziona per voi, bene!

Volevo mostrarvi che c'è un altro modo che a volte può essere più veloce e più accurato. Oppure che l'uso degli approcci precedentemente menzionati a volte potrebbe non essere sufficiente e portare a una progettazione potenzialmente non sicura che influisce, ad esempio, sulla vita utile di una struttura.

L'ultima raccomandazione che vi darò in questo testo è di usare sempre il vostro giudizio ingegneristico e di non avere paura di imparare cose nuove.

Per saperne di più sulle possibilità di progettazione del calcestruzzo, consultate il nostro Centro di assistenza, dove potrete anche imparare a usare le applicazioni in molti tutorial, vedere i nostri ingegneri di prodotto in azione in uno dei nostri webinar o scaricare un progetto campione.

Se state iniziando a usare il software o volete semplicemente migliorare le vostre competenze, date un'occhiata ai nostri corsi di apprendimento autonomo e ai corsi Campus certificati da professionisti e scegliete quello più adatto alle vostre esigenze.