Risolvere qualsiasi elemento in calcestruzzo prefabbricato

Ebbene, sì, lo è! 

Come, chiedi? 

Con il giusto set di strumenti potenti ma facili da usare, che ti permettono di scorrere in modo fluido ed efficiente attraverso il processo di progettazione, coprendo l'intera struttura dal tetto alle fondazioni, naturalmente.

Sono convinto che dopo aver letto questo articolo dirai addio ai noiosi calcoli manuali, agli interminabili fogli Excel con migliaia di righe che aspettano solo che tu digiti involontariamente una formula sbagliata, alle stime per risparmiare tempo prezioso e, ultimo ma non meno importante, all'utilizzo di applicazioni semplificate che non coprono tutto ciò che è richiesto.

Imparerai come verificare solai a lastre alveolari compositi, travi prefabbricate con aperture, mensole corte, colonne e fondazioni. Tutto ciò viene fatto con la considerazione automatica degli effetti reologici come viscosità e ritiro applicando l'Analisi Dipendente dal Tempo (TDA) con il software e coprendo tutte le regioni di discontinuità utilizzando il Metodo del Campo di Tensioni Compatibile (CSFM) di livello mondiale.

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

Risolvi le strutture dal tetto alle fondazioni in pochissimo tempo!

Ricordo ancora le difficoltà nel completare la progettazione di una struttura prefabbricata per la mia tesi magistrale. 

Era 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 era considerato un sistema di telai trasversali composto da una trave di copertura precompressa con aperture supportata da colonne con mensole corte in calcestruzzo armato e un insieme di controventi in direzione longitudinale. Ho utilizzato solai a lastre alveolari con uno strato gettato in opera nella parte superiore come elementi di copertura. Non sembra così complicato, vero? 

Allora qual era la difficoltà?

Era un processo molto tedioso perché tutto ciò che avevo allora era il software analitico globale e i libri. Avevo iniziato a preparare fogli Excel in modo che tutti i calcoli fossero il più efficienti possibile. Tuttavia, il numero di righe nel file mi perseguita ancora un po' ancora oggi.

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

Lasciami mostrare come.

Il tetto, il tetto, il tetto è...?

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

Quali sono le sfide nella progettazione di solai a lastre 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 costruttive, ecc.

Poiché l'applicazione Beam ha la TDA implementata, tutto ciò che devi fare è definire i materiali, la geometria, le condizioni al contorno, i carichi (o importare le forze interne da software di terze parti) e le fasi costruttive ed eseguire l'analisi completa che copre tutte le verifiche allo stato limite ultimo (SLU) e allo stato limite di esercizio (SLE). 

Non esitare a provarlo tu stesso. Lasciati ispirare da questo progetto campione di un solaio.

Travi di copertura a grande luce

Per tali elementi, il calcestruzzo armato non è più un'opzione. Quindi, si ricorre al calcestruzzo precompresso. E sappiamo tutti cosa significa. Ottimizzare la geometria della sezione trasversale dell'elemento, il numero di tendini, valutare la tensione iniziale, le perdite, ecc. Molte cose di cui occuparsi.

Poi, per risparmiare materiale e alleggerire la struttura, è necessario aggiungere aperture. Pertanto, costruire il modello equivalente a traliccio e utilizzare il metodo Puntone-e-tirante (SaT) per verificare correttamente tali regioni di discontinuità. Il che aggiunge ancora più ore a un processo già dispendioso in termini di tempo.

Oppure puoi usare IDEA StatiCa Detail con il suo metodo CSFM, ottimizzare la struttura e, in aggiunta, risparmiare notevolmente tempo. Come ti sembra?

Per aiutarti con il processo di modellazione, consulta il modello già pronto di una trave precompressa con aperture.

"Ti supporterò sempre," disse la colonna alla trave

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

Risparmia la fatica di elaborare i numeri utilizzando l'approccio normativo e usa invece un approccio più efficiente. Leggi della progettazione senza problemi di colonne snelle in calcestruzzo. Oppure consulta il modello di colonna circolare con effetti del secondo ordine realizzato in IDEA StatiCa RCS.

Mensola corta – un piccolo aiutante

Probabilmente la parte più semplice del progetto. Le mensole corte sono solitamente sollecitate da una forza di compressione come azione da un elemento posato su di esse. Tuttavia, è necessario considerare una quota raccomandata di carico orizzontale. Il modello equivalente a traliccio non è così complicato in questo caso e i risultati si ottengono abbastanza rapidamente.

Ma (c'è sempre un ma), cosa succederebbe se ti dicessi che risultati SLU soddisfacenti non significano che la struttura non sarà fessurata o non si deformerà eccessivamente? Spieghiamolo con un esempio pratico.

Abbiamo una mensola corta con geometria, proprietà e armatura date, sollecitata da forza normale e taglio come nell'immagine seguente.

Quando si verifica questo esempio manualmente, si utilizza il metodo Puntone-e-tirante, si valuta la tensione di compressione nel calcestruzzo e la si confronta con il valore di progetto della capacità. Poi si calcola la tensione di trazione e si progetta un'armatura di conseguenza. Il lavoro è fatto e si può passare a un'altra parte del progetto.

Tuttavia, solo per sicurezza, verifichiamo nuovamente il progetto, questa volta utilizzando il software.

Ho modellato la stessa mensola corta in IDEA StatiCa Detail. Controlliamo i risultati. Come da calcolo manuale con il metodo SaT, le verifiche SLU sono soddisfatte. E l'ho confermato utilizzando l'applicazione Detail.

Tuttavia, questa volta abbiamo utilizzato un approccio più avanzato e possiamo anche vedere la seconda parte della verifica complessiva. Ed è abbastanza sorprendente. Le verifiche SLE della stessa struttura con le stesse proprietà non sono soddisfacenti. 

E questo è qualcosa che non puoi valutare utilizzando il metodo SaT. Trascurare le verifiche SLE potrebbe avere un impatto diretto sulla vita utile della struttura. La mia raccomandazione è di verificare sempre la struttura sia per gli stati limite ultimi che per quelli di esercizio.

Di solito, colonna e mensola corta vengono verificate separatamente. Ma grazie al CSFM, puoi includere entrambe in un unico modello. Dai un'occhiata al modello di colonna con mensola corta.

Tenere tutto insieme

L'ultimo passo è verificare le fondazioni. Le zone vicino ai supporti sono anch'esse regioni di discontinuità. Quindi puoi ancora una volta avviare l'applicazione Detail e fare la magia dell'ingegneria strutturale. Verificare diversi tipi di collegamenti colonna-fondazione non è un problema.

Inclusi collegamenti complessi come colonne con nicchie!

Come ciliegina sulla torta, puoi impostare manualmente la rigidezza dei supporti in base ai tuoi calcoli per simulare il comportamento del suolo elastico! Per saperne di più, consulta l'articolo Tipi di supporti in IDEA StatiCa Detail.

E questo è tutto. Ora hai il manuale e conosci i flussi di lavoro. Quindi, non aspettare oltre e inizia a modellare da solo! Per evitare errori indesiderati, leggi l'articolo Considerazioni progettuali spesso trascurate nelle strutture in calcestruzzo armato.

Conclusione

Lo scopo di questo articolo non è quello di denigrare i calcoli manuali utilizzando strumenti e approcci semplificati o il foglio Excel che sei abituato a usare per verificare le strutture in calcestruzzo prefabbricato. Non si tratta nemmeno di dirti che devi passare immediatamente all'utilizzo esclusivo dei prodotti IDEA StatiCa. Se funziona per te, ottimo!

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

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

Scopri di più sulle possibilità di progettazione del calcestruzzo nel nostro Support Center, dove puoi anche imparare a utilizzare le applicazioni in numerosi tutorial, vedere i nostri Product Engineer in azione in uno dei nostri webinar, o scaricare un progetto campione.

Se stai iniziando con il software o vuoi semplicemente migliorare le tue competenze, consulta i nostri corsi di apprendimento autonomo con certificazione professionale Campus e seleziona quello più adatto alle tue esigenze.