Strutture in Legno attraverso il software IperSpace MAX 4

Con l’introduzione di materiali più recenti quali l’acciaio ed il calcestruzzo armato, l’utilizzo del legno in Italia, come materiale da costruzione, ha subito un notevole calo.
Nell’ultimo decennio, con lo sviluppo di nuove tecnologie volte a superare le suddette limitazioni, il legno sta suscitando un interesse sempre crescente nell’ambito dell’ingegneria strutturale soprattutto nel settore delle grandi coperture e nel consolidamento statico delle costruzioni esistenti nonché di interesse storico- culturale, dove il legno rappresenta un importante parte della struttura.
La progettazione strutturale di un organismo edilizio in legno attiene a tutta una serie di problematiche tra le quali assume particolare rilievo la fase di dimensionamento e verifica degli elementi strutturali e dei collegamenti per carichi statici e dinamici.
La struttura deve essere progettata e costruita in modo tale da poter sopportare, con adeguati livelli di affidabilità, tutte le azioni cui può essere sottoposta nel corso della sua vita utile.
Gli elementi lignei normalmente utilizzati nella pratica applicazione, presentano generalmente un comportamento di tipo elasto-fragile che va adeguatamente considerato sia nel calcolo delle sollecitazioni che nella determinazione dei valori di resistenza. E’ opportuno, quindi, assumere un comportamento elastico-lineare dei materiali al fine di un’analisi globale della struttura, utilizzando i valori medi dei parametri di rigidezza come suggerito al §4.4.2 – NTC 2008.
Per quanto riguarda le resistenze degli elementi strutturali l’attuale normativa in vigore da tutte le indicazioni che tengono conto della durata del carico e l’umidità del legno, che influiscono sulle sue proprietà resistenti.
Le azioni vengono, infatti, assegnate alle classi di durata del carico elencate in Tab. 4.4.I , §4.4.4 – NTC 2008, mentre le strutture (o parti di esse) vengono assegnate ad una delle 3 classi di servizio elencate in Tab. 4.4.II, §4.4.5 – NTC 2008.
Le azioni caratteristiche devono essere definite in accordo con quanto indicato nei Capp. 3 e 5 (quest’ultimo nel caso di ponti in legno) delle NTC 2008.
In generale, la verifica della sicurezza di una struttura consiste nel verificare che gli effetti prodotti dalle sollecitazioni di calcolo (domanda) non superino la resistenza di calcolo (capacità) in ogni elemento strutturale.
Nell’ambito delle strutture lignee, le verifiche sono effettuate con riferimento alle tensioni calcolate secondo i metodi di scienza e tecnica delle costruzioni, a partire dalla sollecitazioni di calcolo, nell’ipotesi di conservazione delle sezioni piane e relazione lineare tra tensioni e deformazioni fino alla rottura (§4.4.8.1 – NTC 2008). Così, la verifica della sicurezza si traduce in una formulazione in termini di tensione.
Oltre alle verifiche di resistenza, devono essere eseguite le verifiche necessarie ad accertare la sicurezza della struttura o delle singole membrature nei confronti di possibili fenomeni di instabilità, quali lo svergolamento delle travi inflesse o tensoinflesse (instabilità flesso-torsionale) e lo sbandamento laterale degli elementi compressi o pressoinflessi (§4.4.8.2 – NTC 2008).
Particolare attenzione va dedicata, infine, alle verifiche dei collegamenti che costituiscono una parte fondamentale della struttura lignea, essenzialmente di tipo prefabbricata, tenendo presente che l’inadeguato dimensionamento di questi può determinare il collasso della costruzione (§4.4.9 – NTC 2008).
Le operazioni di calcolo e verifica delle membrature lignee possono essere agevolmente assolte con IperSpace MAX di Soft.Lab, un software completo per il calcolo strutturale basato su una formulazione di tipo FEM, suddiviso in più moduli finalizzati a soddisfare le varie esigenze del professionista che lavora nell’ambito dell’ingegneria Civile.
Il software consente di effettuare il calcolo globale della struttura e le verifiche delle membrature secondo le Norme Tecniche delle Costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008 integrate dalle CNR DT 206/2007, o secondo le previgenti norme, tenendo conto dell’influenza dei fenomeni di instabilità.
L’interfaccia di IperSpace MAX, molto intuitiva e moderna, permette l’immediata definizione di modelli strutturali complessi. Il modellatore è realmente tridimensionale, in quanto tutte le operazioni di disegno e manipolazione possono essere effettuate indipendentemente dalla tipologia di vista (pianta, parallela, prospettica, ecc.). Oggigiorno si abusa, spesso, del termine “3D” per programmi di calcolo strutturale molto più limitati e venduti per “rivoluzionari”. In questo senso, IperSpace MAX utilizza una tecnologia proprietaria unica ed inedita.
Il calcolo lineare sia in ambito statico che dinamico viene effettuato dal motore di calcolo adottato da IperSpace Max, che consente di risolvere, in tempi brevi, sistemi di equazioni di tipo sparso.
In particolare, nel caso di analisi dinamica, vi è la possibilità decidere, oltre il numero dei modi, anche diverse azioni sismiche con le rispettive direzioni di ingresso, il numero delle condizioni di carico e le relative combinazioni di carico.
Il potente post-processore di IperSpace Max permette l’agevole visualizzazione dei risultati (sollecitazioni e deformazioni) nonché la gestione delle varie verifiche degli elementi in legno ai sensi della normativa italiana vigente e previgente.
Il settaggio dei parametri che entrano in gioco nelle verifiche, può essere agevolmente effettuato mediante la definizione dei criteri di verifica da associare a ciascun elemento strutturale. Un’apposta libreria mette a disposizione del professionista tutte classi di resistenza per legno lamellare secondo EN 1194 e legno strutturale secondo EN 338.

Infine, l’ambiente IperDoc da al progettista la possibilità di generare in modo automatico una relazione di calcolo personalizzabile, comprensiva dei dati input, output e tabulati di verifica.
Con la sua semplicità, versatilità ed affidabilità, IperSpace Max rappresenta dunque la risposta moderna alla modellazione e analisi delle strutture lignee.
Tutt’ora il suo sviluppo non è terminato ma al contrario è interessato costantemente da ottimizzazioni ed estensioni che ne fanno un prodotto unico ed innovativo.

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