Il progetto del collegamento con piastra di base

Facendo seguito al mio primo articolo sul semplice collegamento a giunzione, in questo post parlerò della modesta piastra di base. Questo tipo di collegamento è stato il primo che ho mai progettato e, in quei tempi, era davvero molto semplice. Nel caso ve lo stiate chiedendo, il collegamento a giunzione è arrivato a un soffio!

Anche in questo caso, molto è cambiato nel corso degli anni – non da ultimo le normative. Gli edifici sono diventati più complessi – sia nell'aspetto che nel numero di discipline necessarie per progettarli con successo. Man mano che gli edifici e la loro composizione strutturale diventano più complessi, gli ingegneri dedicano più tempo ai collegamenti complessi che ne derivano. IDEA StatiCa aiuta ad alleviare queste complessità attraverso un'interfaccia di facile comprensione che crea collegamenti efficienti, accurati e verificati secondo le normative.

La modesta piastra di base è probabilmente uno degli ultimi collegamenti a essere progettati, ma è letteralmente il primo elemento in acciaio necessario in un progetto. Alcune soluzioni progettuali avranno considerazioni architettoniche, la maggior parte sarà basata puramente sulla funzione, con la forma in secondo piano. IDEA StatiCa dispone degli strumenti per modellare, analizzare e verificare praticamente qualsiasi configurazione immaginabile.

Una rapida ricerca nel nostro Centro di supporto mostra diversi progetti che i nostri clienti possono utilizzare per acquisire maggiore familiarità con IDEA StatiCa:

Tutti questi esempi sono corredati di un file di progetto e possono essere visualizzati anche nel Viewer online – quindi cosa state aspettando? Potete trovare questi progetti nel nostro Centro di supporto.

Non solo siamo in grado di progettare queste piastre di base relativamente semplici, ma IDEA StatiCa è stato utilizzato anche da alcuni dei più importanti ingegneri e costruttori al mondo per progettare collegamenti molto complessi:

In entrambi i casi IDEA StatiCa ha permesso agli ingegneri di progettare un collegamento complesso con piastra di base in modo elegante e con sicurezza.

Cosa comprende un collegamento con piastra di base?

Ovviamente c'è la piastra di base stessa. Ma di quale spessore? Di quale materiale?

Poi ci sono uno o più elementi da supportare.

Quali forze sono coinvolte e dove agiscono?

Infine, occorre considerare la fondazione e il sistema di ancoraggio. Quale spessore? Quale classe? Quale tipo di ancorante e quale diametro?

IDEA StatiCa può affrontare questo problema in diversi modi:

• Costruire il collegamento passo dopo passo nell'applicazione IDEA StatiCa
• Utilizzare un collegamento BIM da un'applicazione di analisi
• Utilizzare un collegamento BIM da un'applicazione di modellazione (con o senza risultati)
• Utilizzare la nuova funzionalità Checkbot per combinare un modello geometrico e i risultati dell'analisi

Non c'è dubbio che abbiamo un approccio adatto a tutti, a seconda di quanto si desidera spingere l'integrazione della progettazione complessiva.

Progettare il collegamento passo dopo passo

Un approccio passo dopo passo costruisce il collegamento dalla piastra di base verso il basso e verso l'alto. L'utente aggiunge gli elementi, li posiziona e crea gli effetti del carico che agiscono su di essi.  Ulteriori operazioni definiscono la piastra di base (e la fondazione in calcestruzzo) e molte altre operazioni speciali come le piastre di nodo ecc. Questo è l'approccio più dispendioso in termini di tempo (ma spesso soddisfacente). Questo approccio comporta anche un rischio maggiore nel trasporre i dati di input da una o più fonti in IDEA StatiCa.

Collegamento BIM da software di analisi

L'utilizzo del collegamento BIM da un'applicazione di analisi consente di trasferire gli elementi e gli effetti del carico in IDEA StatiCa tramite la nuova applicazione Checkbot (o il vecchio Code-check manager). Questo approccio richiede comunque che i componenti aggiuntivi vengano modellati manualmente in IDEA StatiCa, ma comporta un rischio minore.

Collegamento BIM da software di modellazione

Se il percorso preferito è quello da un'applicazione di modellazione come Revit, Advance Steel o Tekla Structures, i componenti del collegamento vengono replicati in IDEA StatiCa tramite la nuova applicazione Checkbot (o il vecchio Code-check manager). Questo approccio presuppone che gli effetti del carico siano necessari, sia inserendoli manualmente che automaticamente se il software di modellazione lo consente e ha accesso a risultati incorporati o collegati.

Cosa succede se si desidera utilizzare i concetti descritti sopra ma non si dispone di applicazioni che comunicano tra loro, ma che comunicano con IDEA StatiCa? È qui che entra in gioco la nuova funzionalità della nostra applicazione Checkbot, che consente di combinare un modello geometrico e un modello di analisi importando gli effetti del carico da due progetti Checkbot.

Quali sono le considerazioni progettuali effettive?

La piastra di base deve avere dimensioni, rigidezza e resistenza sufficienti per trasmettere la forza di compressione assiale dal pilastro alla fondazione attraverso il materiale di allettamento, senza superare la resistenza locale a compressione della fondazione.

Una semplice piastra di base quadrata o rettangolare è la più comune. È facile da reperire e da fabbricare con poco scarto. Rispetto a una piastra di base circolare ricavata da un quadrato, questo è certamente il caso. Ma quale sarebbe visivamente più gradevole a supporto di un pilastro a sezione cava circolare?

Il sistema di ancoraggio deve trasferire in modo sicuro le forze alla fondazione. Se un normale progetto bullonato non è sufficiente, si potrebbe considerare una chiavetta a taglio. Come interagiscono questi elementi con i bulloni di ancoraggio e la possibile armatura nella fondazione? È qui che il BIM eccelle – essendo in grado di integrare e coordinare diverse discipline insieme.

Se si leggono le linee guida pratiche, si parla di consentire un extra di 100 mm (4") oltre i limiti del pilastro. Si propone anche di arrotondare le dimensioni ai 50 mm (2") più vicini. Non sembra molto efficiente – ci deve essere un modo migliore! Ebbene, c'è: IDEA StatiCa Connection.

Un semplice approccio progettuale consiste in:

• Una verifica dell'area richiesta
• Una verifica dell'area efficace
• Una verifica dello spessore della piastra
• Una verifica della saldatura

Questo si applica ai pilastri in costruzione semplice che sopportano compressione assiale e taglio. Se il pilastro ha un elemento di controvento che vi si collega o sopporta un momento, queste verifiche diventano più complesse e richiedono più tempo. Questo è un classico esempio della regola 80/20 in cui l'80% dei collegamenti richiede il 20% del tempo e il 20% dei collegamenti richiede l'80% del tempo.

Se si aggiunge eleganza oltre all'efficienza nella progettazione, la modesta piastra di base non è più così modesta. Un ottimo esempio di ciò è stato il modo in cui Wade Design Engineers ha utilizzato IDEA StatiCa per verificare una piastra di base complessa a carattere architettonico per una struttura a membrana tensile a Dubai.

Dagli schizzi alla modellazione, all'analisi e alla verifica normativa:

Utilizzando un flusso di lavoro ottimizzato che ha sfruttato il collegamento BIM da Tekla Structures. Sono questi flussi di lavoro che aiutano l'ingegnere nelle sue attività quotidiane. La possibilità di importare modelli in diversi formati e combinarli in IDEA StatiCa riduce i tempi e i rischi. Ciò consente agli ingegneri di concentrarsi su ciò che è necessario e permette anche di dedicare più tempo allo sviluppo del collegamento, esplorando varianti e costi associati. In questo clima attuale, dobbiamo tutti raccogliere la sfida!

Potete leggere ulteriori informazioni sul progetto Marshall Building qui e il caso studio per il progetto di Dubai può essere trovato qui.

Potete scaricare una versione di prova di IDEA StatiCa qui e utilizzare questi tutorial per iniziare. Se la vostra sete di conoscenza è più profonda, ecco un link al background teorico di CBFEM e IDEA StatiCa. 

Buon viaggio!