Progettazione e verifica normativa di strutture in carta

E fin dall'inizio dobbiamo ammettere che questa è stata la sfida più difficile che abbiamo mai affrontato nella nostra storia. Ma noi amiamo le sfide! Quindi, dopo anni di sviluppo, test approfonditi e verifiche, la funzionalità più desiderata è finalmente qui! 

Con la nuova versione IDEA StatiCa F00I, possiamo affermare con orgoglio che IDEA StatiCa è in grado di progettare, analizzare e verificare normativamente vari tipi di strutture in carta. 

Perché la carta?

La storia della carta risale all'antico Egitto. Da allora, trilioni di tonnellate di carta sono state prodotte, utilizzate e scritte. I vantaggi di questo materiale sono ben noti:  

• ecologica
• completamente riciclabile
• economica 
• accessibile in tutto il mondo 
• colorabile
• commestibile (in alcuni casi)

Nonostante la sua lunga storia, la carta è senza dubbio il materiale da costruzione più promettente del futuro. Avete probabilmente notato la prima cattedrale in cartone progettata da una leggenda dell'architettura, Shigeru Ban, a Christchurch, in Nuova Zelanda. 

E non è l'unico esempio. Possiamo seguire molteplici utilizzi della carta per vari lavori di ingegneria, come ponti,

rifugi o costruzioni di divertimento per bambini in tutto il mondo. E crediamo che tutti i bambini debbano giocare in sicurezza. 

Ma la vostra immaginazione non si ferma qui. Qualsiasi cosa pensiate può essere creata in carta, progettata e analizzata da IDEA StatiCa. 

Inoltre, ogni ingegnere o architetto ha iniziato la propria carriera creando modelli in carta o cartone per i progetti scolastici, giusto? E l'unico modo per testare la stabilità e la sicurezza di questi progetti scolastici era il test pratico (i più comunemente utilizzati erano i test di schiacciamento, i test d'impatto, i test di resistenza al fuoco e i test di resistenza all'acqua e ad altre bevande). 

Con la nuova applicazione IDEA StatiCa Paper, ora potete analizzare anche elementi strutturali in miniatura in pochi minuti. 

Presentazione di IDEA StatiCa Paper

Grazie alla nuova applicazione IDEA StatiCa Paper, aggiungiamo un altro tipo di materiale da costruzione al portafoglio dei prodotti IDEA StatiCa. Accanto ai collegamenti e agli elementi in acciaio, inclusi i collegamenti acciaio-calcestruzzo e acciaio-legno, e alle nostre applicazioni per il calcestruzzo, ora potete progettare e verificare normativamente un tipo di materiale completamente nuovo – le strutture in carta. 

L'intenzione principale è ridurre al minimo le limitazioni d'uso, quindi in collaborazione con i nostri partner di ricerca abbiamo sviluppato un metodo innovativo per valutare il comportamento del modello in carta – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Il diagramma tensione-deformazione del CPFEM: 

Con grande sorpresa di tutti i nostri ricercatori, l'intero metodo matematico alla base del solutore era già stato inventato migliaia di anni fa e si basa su una formula molto semplice e ben nota: 

Qualsiasi tipo di struttura

Il metodo CPFEM consente all'utente di utilizzare QUALSIASI tipo di carta per i propri scopi costruttivi: 

• risme di carta da ufficio

• cartone

• tubi di carta igienica

• e molti altri.

Qualsiasi tipo di collegamento

Grazie alla tecnologia CPFEM alla base di IDEA StatiCa Paper, gli utenti non sono nemmeno limitati nella progettazione dei collegamenti carta-carta. Non importa se unite i fogli con la colla, le graffette, i fermagli o per sovrapposizione (internamente lo chiamiamo "metodo origami"): siamo sempre pronti a supportarvi.

Analisi e verifica normativa

Come potete immaginare, la sfida principale quando si tratta di carta è la parte di analisi. I nostri ingegneri di ricerca hanno trascorso anni in laboratorio per coprire almeno i principali tipi di analisi e test. In base alle caratteristiche della carta, ci siamo trovati di fronte a tre sfide principali:

• resistenza all'acqua (dissoluzione)
• resistenza al fuoco
• carico del vento (instabilità, trascinamento)

Fortunatamente, le ultime innovazioni nell'industria della produzione della carta ci hanno aiutato e i più recenti test su carta ignifuga e idrorepellente sono promettenti per il futuro della carta nell'industria delle costruzioni. 

Dobbiamo ammettere che abbiamo avuto molte più difficoltà nel superare il test di resistenza al vento sulla risma di carta da ufficio. Come potete vedere in uno dei video di verifica, il lavoro di ricerca non va sempre come previsto. 

Verifiche e prove

L'affidabilità è il nucleo di tutte le applicazioni IDEA StatiCa e Paper non fa eccezione. La fase di ricerca e verifica è stata condotta dalla rinomata Università Ramses III del Papiro al Cairo, in Egitto. 

Il team universitario ha trascorso oltre 5 anni eseguendo numerosi test di laboratorio. I risultati sono stati allineati con i requisiti normativi. Il CPFEM supera i limiti delle possibilità di calcolo nella progettazione di strutture in carta, mantenendo gli ingegneri sul lato sicuro.

Nelle immagini seguenti, potete seguire uno dei test su un ponte in carta sotto carico. Tutti i collegamenti in carta sono stati poi analizzati con il CPFEM. 

Date una chance alla carta

Noi di IDEA StatiCa crediamo che il futuro della carta sia straordinariamente promettente. Ecco perché abbiamo investito denaro, tempo e risorse di ricerca per trovare un modo di utilizzare in modo efficiente questo materiale da costruzione ben noto, ecologico ma ancora sottovalutato, e offrire agli ingegneri strutturali e agli altri professionisti delle costruzioni un nuovo materiale con cui lavorare e distinguersi sul mercato. 

La nuova applicazione IDEA StatiCa Paper fa parte della versione F00I appena rilasciata, che è disponibile esclusivamente il 1° aprile 2021 a questo link.

E se non vi abbiamo convinto, speriamo almeno di avervi intrattenuto per un po' e fatto sorridere.      

 Buon Pesce d'Aprile!

Immagini: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo