Alcune domande sui software di progettazione per le strutture in legno

Alcune domande sui software di progettazione per le strutture in legno
L'entrata in vigore delle nuove normative di calcolo NTC e degli Eurocodici, ha reso indispensabile
l'adozione di metodi di calcolo agli stati limite, rendendo così obbligatoria la presentazione di calcoli
strutturali per le opere in legno, sia lamellare che massiccio, e l'adozione di programmi di calcolo.
L'obiettivo è offrire al progettista uno strumento per semplificare le operazioni di calcolo: assieme alle
potenti funzionalità per strutture nuove o a quelle innovative per gli edifici esistenti, quali novità
introduce la vostra soluzione?
La normativa italiana ha posto, negli anni passati, scarsa attenzione alle strutture in legno creando un
vuoto in un settore tradizionalmente ben radicato in determinate zone del territorio nazionale e in
continuo sviluppo e rivalutazione nel resto del Paese.
Basti pensare al fatto che nel Decreto Ministeriale 14 febbraio 1992 e successivamente nel D.M. del
09 gennaio 1996 sono presenti quasi esclusivamente indicazioni in merito alle strutture in acciaio ed
in calcestruzzo mentre nel Decreto Ministero dei Lavori Pubblici del 16 Gennaio 1996 l’argomento
strutture in legno viene saltuariamente accennato.
Proprio per porre fine a tale mancanza, nel luglio del 1999, si è insediata presso il Ministero dei Lavori
Pubblici la commissione incaricata della redazione delle Norme tecniche Italiane per la progettazione,
esecuzione e collaudo delle Costruzioni di Legno (N.I.CO.LE.)
In assenza di una specifica normativa italiana le ditte produttrici italiane e i progettisti hanno fatto per
molto tempo prevalentemente riferimento alle normative tedesche DIN 1052 che più volte il Consiglio
Superiore dei Lavori Pubblici ha dichiarato ammissibili essendo normativa europea di comprovata
affidabilità.
Dopo un travagliato percorso legislativo, avviato all’indomani del crollo della scuola di San Giuliano di
Puglia durante il terremoto 31 ottobre 2002, sono state pubblicate le vigenti Norme Tecniche per le
Costruzioni associate al D.M. 14 gennaio 2008, che, di fatto, hanno recepito quasi completamente le
indicazioni fornite in merito dalle UNI EN 1995-1-1 rendendo obbligatorio anche il collaudo delle
costruzioni in Legno.
Con tali nuove normative, basate solidamente su metodi semiprobabilistici agli stati limite, le
procedure di analisi si sono notevolmente complicate rispetto al passato in virtù del numero e del tipo
di verifiche da effettuare oltre che della quantità di combinazioni di carico da analizzare e da verificare.
L’uso di un supporto informatico di calcolo è pressoché stato reso indispensabile dalle nuove esigenze
di analisi al punto che lo stesso DM 2008, al capitolo 10, ne regolamenta le condizioni di utilizzo.
Proprio per consentire ai tecnici del settore uno strumento che agevolasse la gestione della
problematica legata alla progettazione delle costruzioni in legno con le nuove norme, è stato
sviluppato il software FaTAe.
FaTAe, una volta modellata e analizzata la costruzione lignea, risulta provvisto di ambienti specifici
per la lettura e l’accettazione dei risultati che ne consentono una esatta e veloce interpretazione oltre
che di ambienti per l’individuazione delle eventuali zone critiche dell’intera struttura o delle zone da
migliorare dal punto di vista prestazionale.
L’analisi condotta con FaTAe consente anche la progettazione integrata delle connessioni tra gli
elementi in legno in modo che sia il software stesso a individuare la tipologia di collegamento
appropriata, a leggere gli stati sollecitazionali sul nodo, i materiali e le geometrie interessate.
Come il vostro codice di calcolo si adatta alla progettazione delle opere in legno che presentano
un'estesa classe di problematiche particolari, generate sia dalle caratteristiche del materiale che dalle
connessioni tra i vari elementi, realizzabili in una miriade di tipologie differenti? E per verifiche?
Indipendentemente dal materiale costruttivo impiegato oggi le operazioni di analisi strutturale, partendo dalla
modellazione strutturale e terminando con le verifiche locali e globali, sono rese dalla normativa tecnica
vigente, molto articolate e spesso anche complesse. Nel frattempo, gli organi regionali e locali competenti alle
operazioni di controllo delle pratiche edilizie, una volta superato il primo fisiologico periodo di digestione delle
nuove norme, hanno cominciato a approfondire le varie tematiche ivi contenute e a verificare la completezza
dei progetti presentati.
La soluzione migliore per il progettista, in questi casi, è di essere in possesso di un software di calcolo fornito
di un potente e completo post processing che preveda tutte le verifiche prescritte dalle NTC.
STACEC a tale scopo ha sviluppato un determinato numero di software integrati al software principale di
calcolo FaTAe e specializzati nella gestione di ognuna delle tematiche da affrontare nel corso delle analisi.
In questo modo sono stati implementati software come ‘TS1’ indirizzato alle verifiche da effettuare sugli
elementi in legno (resistenza, deformabilità, stabilità) in funzione della propria destinazione d’uso (pilastro,
trave, arcareccio, elemento di travatura reticolare), ‘TS2’ specializzato per le verifiche dei pannelli multistrato
X-LAM da impiegare come pareti, solai o copertura, oppure ‘UdF Legno’, unico nel suo settore, per la
progettazione delle connessioni tra elementi in legno oppure tra elementi in legno ed elementi in c.a..
Per l’individuazione della classe di resistenza e per la determinazioni dei valori caratteristici degli elementi
costruttivi derivati dal legno e utilizzati nelle opere da costruzione, STACEC allestisce i propri software con un
database completo di tutti i materiali previsti dalle norme compatibili con le NTC 2008. In questo modo per il
legno lamellare incollato si farà riferimento alle EN 1194/2000, per il legno massiccio di provenienza nazionale
alle UNI 11035/2010 mentre per il legno massiccio di provenienza estera alle EN 338/2004.
Uno dei nodi principali per chi progetta edifici in legno è quello del corretto dimensionamento della
struttura portante della casa, dell’albergo o del capannone, che devono essere progettati in modo da
garantire performance di eccellenza in termini ad esempio di resistenza ai terremoti o al fuoco. Come
si garantisce l’ottimizzazione dimensionale della struttura con notevoli vantaggi dal punto di vista
meccanico (gerarchia delle resistenze e analisi push over) ed economico?
La progettazione con le nuove norme è basata prevalentemente sul controllo della duttilità e della capacità
dissipativa della struttura ossia sulla possibilità di deformazione in campo plastico.
Nelle norme non viene richiesto al progettista di calcolare direttamente la capacità di dissipazione, ma di
seguire una serie di prescrizioni e regole che garantiscono il raggiungimento della duttilità richiesta.
Tali regole, se bene interpretate ed applicate, proprio perché consentono l’accesso alle risorse plastiche delle
sezioni e dunque perché si affidano alle risorse dissipative della struttura, superando il limite elastico,
contengono, intrinsecamente, una ottimizzazione dimensionale degli elementi strutturali.
Un dimensionamento degli elementi strutturali impostato su vecchi criteri esclusivi di resistenza potrebbe,
oggi, portare il progettista lontano dall’ottimizzazione economica e della risposta strutturale. Questo tipo di
approccio, andrebbe limitato solo al caso in cui la struttura non possa assumere carattere dissipativo o nel
caso in cui sia evidente che le risorse elastiche del dimensionamento di base siano superiori alle azioni di
progetto con il contributo sismico determinato tramite l’utilizzo dello spettro elastico (strutture non dissipative).
FaTAe offre al progettista, durante le operazioni di analisi, la possibilità di tenere sotto controllo tutte queste
prescrizioni e regole. Basti pensare alla gerarchia delle resistenze dei sistemi travi colonna, alla gerarchia del
tipo di rottura (duttile - fragile), o alla gerarchia tra collegamento ed elemento collegato con la possibilità di
progettare in modo del tutto automatico i nodi a completo o a parziale ripristino in funzione del tipo di
collegamento o della capacità dissipativa conferita all’intera struttura.
È consentito il dimensionamento degli elementi in X-Lam?
Il software TS2, prodotto da Stacec e integrato in FaTAe, consente l’analisi di piastre orizzontali, di falde e di
pareti verticali realizzate in X-LAM e gestisce le verifiche specifiche di tali elementi strutturali.
L'input prevede la definizione della geometria dell'elemento bidimensionale e la definizione della stratigrafia
del pannello (numero di strati, spessori e caratteristiche del legno impiegato).
L'analisi modella gli elementi in X-LAM secondo un comportamento laminato ortotropo. Le sollecitazioni e le
deformazioni così ottenute vengono utilizzate per la verifica di resistenza (tensioni normali, taglio-torsione,
taglio trasversale, rolling), stabilità e deformabilità secondo la norma UNI EN 1995-1-1-2005 “Eurocodice 5 –
Progettazione delle strutture in legno – Parte 1-1 Regole generali – Regole comuni e regole per gli edifici”, la
norma tedesca DIN 1052 (D) – 2008 e il manuale “BSPhandbuch – Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz –
Nachweise auf Basis des neuen europäischen Normenkonzepts”, edito dal Politecnico di Graz.