CARATTERISTICHE

Il package di calcolo strutturale CDS è un potente strumento di calcolo che permette di effettuare, con schematizzazione totalmente tridimensionale, l'analisi di una qualsiasi struttura mediante le più sofisticate tecniche f.e.m.(Finite Element Method). CDS infatti consente di modellare e calcolare strutture spaziali o piane con elementi monodimensionali e bidimensionali (travi, pilastri, setti, piastre, plinti, plinti su pali, platee, platee su pali, nuclei irrigidenti)
L'input è costituito da un CAD strutturale appositamente studiato e dotato di sofisticate caratteristiche di puntamento diretto a video degli elementi strutturali che consentono una rapida immissione della struttura ed un agevole controllo grafico dei dati forniti.
Il CAD strutturale preposto alle operazioni grafiche è di immediato apprendimento poiché è progettato per uno scopo specifico e pertanto presenta soltanto i comandi utili per svolgere il compito a cui è destinato.
L'interfaccia è perciò essenziale e priva di quella marea di comandi, spesso inutili e fuorvianti, che ritroviamo su CAD potentissimi ma generici cioè non realizzati per compiere un lavoro specifico.
Il programma è organizzato secondo una struttura modulare per venire incontro alle diverse esigenze professionali, permettendo a ciascun utente di acquistare solo i moduli di effettivo interesse, realizzando così cospicui risparmi.
Il CDS è anche disponibile in “Versione Trial”, ovvero in una speciale versione di prova funzionante per 30 giorni che chiunque può abilitare sul proprio computer per provare, a costo zero, le funzionalità del prodotto.
A tal proposito vale qui la pena di sottolineare come la politica commerciale della STS sia sempre stata improntata alla massima trasparenza. Le versioni Trial e la struttura modulare del listino sono infatti una garanzia per l'utente e la chiara dimostrazione di come la STS punti soltanto sulla qualità dei propri software per convincere i potenziali utenti all'acquisto.
Alcune caratteristiche degne di nota di CDS Win sono le seguenti:
- Interfaccia grafica progettata secondo lo standard Windows (finestre multiple, bottoni, toolbars, menù a tendina etc...)
- Gestione multifinestre dinamiche: ciascuna finestra può essere suddivisa in più viewport, la cui dimensione può essere regolata simultaneamente con il mouse
- UNDO REDO multilivello: possibilità di ripristinare la situazione precedente ad ogni comando. Nessuna limitazione sul numero di operazioni annullabili
- Algoritmi di rendering e linee nascoste (viste fotorealistiche con ombreggiature) con accurata rappresentazione delle compenetrazioni fra elementi strutturali.
- Procedure di animazione in rendering della struttura.
- Possibilità di catturare immagini dal video (ad es. Colormap e deformate) e importarle su un documento per impaginare insieme immagini e testo.
- Importazione modelli strutturali bidimensionali e tridimensionali da disegni in formato dxf
- Programma Wincad 2000, potente e flessibile CAD tridimensionale realizzato dalla STS. L'ambiente CAD prevede numerose opzioni; per le entità grafiche: punto, linea, arco, cerchio, polilinea, 3d face, blocchi, tratteggio;
per le modalità di osnap: centro, fine, perpendicolare, intersezione, medio, vicino, nodo, etc...; per gli strumenti: serie, copia, specchio, cima, offset, taglia, estendi, scala, sposta, ruota, etc...
CDS è l'unico programma strutturale dotato di ben due modalità di input grafico studiate al fine di rendere il più agevole possibile la fase di immissione dei dati in funzione della tipologia strutturale.
Abbiamo così, accanto al classico “input per impalcati”, particolarmente mirato per la definizione di edifici in c.a., anche una modalità di “input spaziale” studiata per le strutture con geometrie complesse (ad es. tralicci, travature reticolari spaziali, etc...).
Vale la pena di sottolineare che i due tipi di input sopracitati possono essere utilizzati contemporaneamente per la definizione di una stessa struttura.
Per esempio, nel caso di struttura mista acciaio/c.a. si potrà definire la parte in c.a. con l'input per impalcati e la parte residua in acciaio con l'input spaziale.
Nelle pagine seguenti sono descritte in dettaglio le modalità di input, le caratteristiche del solutore e quelle del post-processore.


INPUT PER IMPALCATI

L’input per impalcati prevede l’inserimento di punti di riferimento in pianta (fili fissi) che permettono di definire gli allineamenti verticali principali della struttura; per facilitare l’inserimento di tali punti si può importare in CDS un disegno architettonico in formato DXF e utilizzare specifiche funzioni di snap di cui è dotato il programma. In alternativa è possibile inserire direttamente i principali elementi strutturali (pilastri e travi) agganciandoli direttamente alle linee architettoniche con creazione automatica contestuale del filo fisso. Qualunque fase di input è accompagnata da possibilità di “zoom” e “pan” e di scelta dinamica del punto di vista.
Vediamo ora in dettaglio le caratteristiche dei vari elementi strutturali:
- La posizione dei pilastri rispetto ai fili può essere gestita tramite codici di spigolo e tutto il pilastro può essere ruotato attorno al proprio asse; la sezione del pilastro, così come quella delle travi, può avere qualsiasi forma, dalla rettangolare, alla T, alla circolare o, addirittura, poligonale. Tutte queste sezioni verranno, nella successiva fase di calcolo, correttamente verificate con rigorose routines di verifica a tenso/presso flessione retta o deviata.
- Sotto i singoli pilastri è possibile inserire plinti di fondazione diretti e su pali, che poi verranno calcolati e disegnati in collegamento con il programma CDP. Per il solutore di CDS viene generato automaticamente uno schema statico che prevede vincoli elastici in corrispondenza di ogni plinto, schematizzando correttamente l'interazione fondazione-struttura.
- Le travi, sia di fondazione che di elevazione, possono essere comunque inclinate in pianta ed in verticale. Un’altra peculiarità del programma consiste nella possibilità di disassare le estremità della trave rispetto ai fili fissi di riferimento: ciò permette di gestire particolari situazioni di frequente uso della pratica tecnica, come succede nella figura a lato.
- È anche possibile definire, sempre in modo grafico, degli elementi bidimensionali (setti) che permettono di schematizzare situazioni ricorrenti di muri di contenimento da cui spiccano i pilastri di 1° piano, mensole di controventamento con o senza fori, etc....
- Tramite le platee/piastre si possono definire elementi bidimensionali orizzontali o inclinati che permettono la schematizzazione di tetti a falda inclinata con soletta piena, platee di fondazione etc...
La combinazione di elementi bidimensionali verticali, orizzontali ed inclinati, permette anche l’analisi (e la relativa verifica e disegno ferri) di strutture particolari, quali possono essere per esempio: serbatoi, volte, cupole etc.... Gli elementi bidimensionali verticali permettono di schematizzare anche elementi in muratura e quindi, grazie all’interazione con il programma CDMa, si possono risolvere strutture in muratura o strutture in cui siano presenti contemporaneamente sia elementi in muratura che travi, pilastri e setti in c.a. o acciaio.
- L'inserimento di eventuali fori nei setti verticali è reso particolarmente agevole dall'apposita procedura grafica di forature setti; è possibile inserire fino a 10 fori nello stesso setto, e vengono gestiti anche fori a cavallo di due setti.
- È inoltre possibile inserire e/o modificare vincoli interni ed esterni (cerniere, bipendoli orizzontali e verticali, carrelli etc...).
- La procedura quote nodi permette la modifica della quota dei singoli nodi, con automatico trascinamento di tutte le travi ed i pilastri connessi. La medesima procedura permette di ottenere facilmente volte di forma complessa, partendo da una piastra orizzontale; la relativa mesh verrà creata automaticamente dal programma. Su una stessa quota è prevista la possibilità di definire due o più impalcati sismici differenti (per esempio edifici a torri indipendenti).
- I carichi previsti nel CDS coprono largamente tutti quelli di interesse nella pratica tecnica. Sono infatti definiti i seguenti tipi:

1. Solai
2. Ballatoi
3. Tamponature
4. Espliciti
5. Solai speciali
6. Spinte setti
7. Concentrati
8. Scale

Le tipologie di carico previste e la modalità di input studiata “guidano” l’utente ad una agevole analisi dei carichi gravanti su ciascun elemento strutturale.
L’input dei carichi è peraltro semplicissimo: le informazioni richieste tendono semplicemente a determinare le travi o i setti su cui sono orditi i solai, dove sono disposti i balconi e dove gravano eventuali muri ( perimetrali e/o interni). I solai possono avere forma qualsiasi, e i ballatoi possono occupare anche una porzione limitata della trave. Viene lasciata inoltre la possibilità all’utente di definire esplicitamente il valore del carico agente sugli elementi in questione.
In figura è rappresentata una tipica videata di lavoro in cui sono ben visibili sia le orditure che le scale alle quali è possibile associare, secondo le necessità, un opportuno carico. Il programma effettuerà quindi delle analisi automatiche dei carichi dando poi anche la possibilità di inserire degli ulteriori carichi di valore imposto dall’utente (sono previsti carichi concentrati Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz; carichi distribuiti; momenti torcenti distribuiti; spinte orizzontali sui setti). Esiste anche la possibilità di caricare in automatico le travi secondarie (travi parallele all’orditura di carico) con un’aliquota del carico delle travi principali.
È sempre possibile richiedere informazioni sui pesi che vengono a scaricarsi sulle travi a causa dei carichi imposti dal progettista.
Una volta esaurita la definizione dei carichi sarà possibile identificare i solai in pianta dichiarando semplicemente le linee di sezione. Tale semplice operazione consente il collegamento automatico con il programma CDF per il calcolo dei solai e delle scale ed il disegno automatico dei ferri sulla pianta di carpenteria.
L’interfacciamento semplifica il lavoro connesso al calcolo dei solai stessi poiché la procedura, in modo totalmente automatico, genera i dati per il programma CDF (geometria del solaio, entità dei carichi, alternanze dei carichi secondo le linee di influenza del solaio in esame, etc...) e questo, una volta lanciato, oltre ad eseguire il calcolo di detti solai permette la stampa dei tabulati di calcolo ed anche la restituzione delle carpenterie di piano con l’esploso dei ferri di solaio; il tutto perfettamente congruente ed integrato con gli output di CDS per fornire un allegato progettuale completo e di facile interpretazione.
- La fase generazione per spaziale effettua la trasformazione dei dati dal formato impalcati al formato rileggibile dall'input spaziale. La generazione effettua tutta una serie di controlli sulla validità dei dati di input forniti e, in assenza di vincoli definiti dall’utente, crea automaticamente tutti i vincoli della struttura; inoltre la generazione definisce automaticamente la mesh degli elementi bidimensionali; nel caso di aste adiacenti ad elementi shells, verrà creata una mesh corrispondente anche per le aste per garantire la congruenza degli spostamenti. Gli elementi strutturali (aste e shell) spezzettati dalla fase di generazione, saranno poi automaticamente riunificati nelle fasi di disegno degli esecutivi.


INPUT SPAZIALE

La modalità di input spaziale, che si rivolge alla definizione di strutture particolarmente complesse, si articola nelle seguenti fasi:
1. Archivi
2. Import/Export CAD
3. Nodi 3d
4. Aste 3d
5. Elementi shell
6. Disassamenti shell
7. Vincoli esterni/Cedimenti
8. Vincoli Interni
9. Condiz. di carico
10. Carichi aste
11. Carichi nodali
12. Carichi shell

In tutte le fasi del programma è possibile operare su piani generici comunque orientati nello spazio (piani di lavoro); la gestione di tali piani permette l’inserimento di nodi in coordinate locali con notevole semplificazione dell’input di strutture complesse. Inoltre in tutte le fasi è attiva una funzione di clipping che permette la visualizzazione di una porzione della struttura; la parzializzazione della visuale può essere richiesta sul piano xy, lungo l’asse z o anche sul piano di lavoro definito dall’utente. Con la gestione multifinestre si ha la possibilità di visualizzare contemporaneamente differenti punti di vista e diverse porzioni della struttura.
La fase nodi 3d consente l'inserimento e la modifica di nodi nello spazio. Se è attivato un piano di lavoro, l'inserimento avviene tramite coordinate nel riferimento locale del PdL, altrimenti le coordinate vengono riferite al sistema di riferimento globale.
La fase aste 3d permette l'inserimento e la modifica di aste comunque disposte nello spazio. Per facilitare l'inserimento in serie di aste con uguali attributi (rotazione, disassamenti, tipo di sezione, etc...) è possibile definire un "elemento corrente" e creare le successive aste specificando soltanto il nodo iniziale e finale. È anche possibile suddividere un’asta in più parti scegliendo il numero di suddivisioni e utilizzando la funzione di “esplosione” aste.
La fase elementi shell consente l'inserimento e la modifica di elementi bidimensionali comunque disposti nello spazio. In particolare si evidenzia la possibilità di scegliere il passo della mesh interna di qualsiasi elemento shell su ciascun lato e la possibilità di "esplodere" un elemento shell in più sotto-elementi indipendenti che possono essere a loro volta suddivisi, modificati o cancellati.
Dalla fase archivi si accede alla gestione dei profili metallici. Il gestore dell'archivio delle sezioni metalliche consente l'input e la correzione di tutte le tipologie metalliche di interesse nella pratica tecnica, sia come profili semplici che come accoppiati.
Con il programma viene anche fornito un archivio con circa mille profili metallici già inseriti. E' da sottolineare che l'input di eventuali nuovi profili richiede una immissione minima di dati, poichè basta fornire i dati geometrici della sezione per ottenere in automatico tutte le grandezze statiche associate di interesse per il calcolo. Ovviamente i valori di inerzia, momento statico, etc... calcolati in automatico possono essere eventualmente corretti ed impostati dall'utente. La stessa procedura permette l'inserimento di aste in legno che vengono anche verificate.
La fase import/export permette la costruzione di sottostrutture su CAD esterni e la loro importazione nel contesto strutturale di CDS. A tal scopo il programma WinCad è dotato di specifiche funzioni per la creazione parametrica di travature reticolari. I telai creati con WinCad o con CAD esterni possono essere inseriti su un generico piano dello spazio comunque inclinato, specificato dall'utente. L'input spaziale è stato dotato di potenti funzioni di copiatura di blocchi di struttura (traslanti, rotazionali e roto-traslanti) e di attributi da un elemento strutturale ad un gruppo di altri elementi.
Le figure a lato mostrano l'effetto di una copia multipla traslazionale di telai in acciaio. L’ultima immagine mostra l'effetto di una copia roto-traslata per la creazione di una scala a chiocciola. Tutte le fasi sono dotate di una specifica funzione di undo che permette il ripristino della struttura nella situazione precedente all'operazione effettuata; ciò permette di recuperare tutto il lavoro svolto anche nel caso di vistosi errori nelle fasi di input.
La fase vincoli interni ed esterni è dotata di grande flessibilità. I vincoli possono essere predefiniti (cerniere, incastro, bipendolo, etc...) o costruiti direttamente dall'utente. In particolare i vincoli esterni possono essere anche inclinati e traslati rispetto al nodo strutturale. La rappresentazione grafica dei vincoli può avvalersi anche di icone e simboli; in alternativa si può ottenere la visualizzazione di terne di versori che evidenziano le direzioni o gli assi vettori svincolati dal vincolo stesso. È possibile anche definire cedimenti imposti sia rotazionali che traslazionali.
Nel caso di sottostrutture reticolari piane è possibile utilizzare una funzione per la definizione automatica dei vincoli (ovvero cerniere all’estremità delle aste, con asse vettore ortogonale al piano reticolare).
Una importante caratteristica è la gestione delle condizioni di carico multiple. Ciò consente di analizzare separatamente i carichi dovuti a condizioni indipendenti, quali ad esempio quelli derivanti da neve, vento, etc...
Tali condizioni possono essere comunque combinate attraverso coefficienti moltiplicativi da impostare nella fase di pre-calcolo. Per quanto riguarda i carichi aste, sono previsti carichi distribuiti trapezoidali in qualunque direzione (x,y,z) sia nel sistema di riferimento locale che in quello globale.
I carichi concentrati (forze e coppie) si possono inserire su qualunque nodo 3d e in qualsiasi direzione.
I carichi shell consentono l'inserimento di pressioni trapezoidali e carichi distribuiti laterali. Tutti i tipi di carico sono dotati di una rappresentazione grafica proporzionale all'entità del carico.


SOLUTORE E POST-PROCESSORE

Terminato l'inserimento dei dati, il programma genera dai dati di input il modello strutturale, eseguendo contemporaneamente un controllo sulla correttezza dei dati introdotti. Eventuali errori di input vengono segnalati in questa fase e, ove possibile, automaticamente corretti.
Il solutore, integralmente sviluppato dalla STS in ambiente Windows 32 bit, è stato ottimizzato per sfruttare appieno tutte le risorse dei computer dell'ultima generazione, raggiungendo una notevole velocità di calcolo.
Il nuovo solutore (denominato “WarpSolver”) raddoppia la velocità dei più prestanti solutori sul mercato ed è circa 100 volte più veloce del precedente solutore.
Il CDS Win WarpSolver è inoltre dotato di un accurato controllo della soluzione, a mezzo di appositi algoritmi, tra cui quelli per il calcolo del numero di condizionamento e del raffinamento iterativo della soluzione.
È importante sottolineare che la licenza d'uso del CDS copre integralmente, oltre al CAD strutturale, anche il solutore poiché questo non è stato derivato da altri (vedi SAP IV o similari) ma integralmente sviluppato dalla STS che ne è la legittima ed esclusiva proprietaria.
Il solutore è stato sottoposto a severi test di validazione, mettendolo a confronto sia con le soluzioni teoriche che con i più quotati solutori agli elementi finiti.
L'esito di tali test ha evidenziato la notevole precisione ed affidabilità del solutore STS che sostanzialmente riproduce gli stessi risultati dei migliori solutori attualmente disponibili sul mercato mondiale.
I risultati dei test sono visionabili direttamente sul sito della STS.
Sia il solutore che il modulo per le verifiche di tutti gli elementi strutturali, sono stati totalmente adeguati alla nuova norma sismica.
La struttura può essere costituita da aste metalliche, in cemento armato, in legno o altro materiale, elementi bidimensionali a comportamento lastra-piastra in c.a., acciaio, legno o altro materiale isotropo od ortotropo; può inoltre avere vincoli e geometria di qualsiasi tipo. Vengono pertanto analizzate anche strutture con controventi, tetti a falda, aste inclinate, piastre in elevazione ed in fondazione (platee), setti verticali o comunque inclinati, anche forati, con comportamento a lastra e/o a lastra-piastra, assialsimmetriche.
IL CDS Win permette anche di effettuare il progetto di strutture isolate alla base ovvero di strutture dove sono previsti dei dispositivi, chiamati appunto isolatori sismici, da disporsi tra la fondazione e lo spiccato dell’edificio capaci di impedire l’ingresso dell’eccitazione sismica.
I plinti, sia diretti che su pali, sono schematizzati automaticamente nel modello con rigidezze equivalenti, valutando quindi l'interazione fondazione-struttura. È infine possibile inserire fondazioni su più livelli (con travi alla Winkler, plinti diretti e su pali, platee dirette e su pali).
Le aste che convergono in uno stesso nodo possono avere vincoli differenziati (anche elastici) rendendo così facilmente schematizzabili situazioni ricorrenti nella carpenteria metallica. È anche possibile considerare dei cedimenti imposti sui nodi esterni della struttura.
CDS Win, inoltre, tiene in conto la deformabilità a taglio sia degli shell che delle aste e la presenza di eventuali tratti iniziali e finali infinitamente rigidi.
In particolare i disassamenti forniti in input per il posizionamento di travi, shell e pilastri vengono tenuti in conto automaticamente dal modello di calcolo: ne consegue una precisa corrispondenza tra il modello grafico della struttura e lo schema statico analizzato. L’analisi sismica prevede la possibilità di scelta tra:
- statica lineare;
- dinamica (eseguita con il metodo delle iterazioni nel sottospazio), con possibilità decidere il numero dei modi, il numero dei sismi e le rispettive direzioni di ingresso, il numero delle condizioni di carico e le relative combinazioni di carico;
- statica non lineare “push-over”.
È possibile effettuare calcoli sismici con o senza impalcato rigido (analisi sismica nodale).
Il calcolo sismico di una struttura ad impalcati rigidi viene automaticamente inviluppato con la risoluzione termica della stessa priva di impalcati rigidi.

PUSH-OVER

Le principali caratteristiche del solutore push-over sono:
- Analisi incrementale di tipo “event by event” che tiene conto del collasso dei vari elementi strutturali, man mano che questi si verificano, valutando anche la necessaria ridistribuzione delle azioni attraverso la tecnica dello scarico generale. Sono tenuti in conto gli effetti P-Delta con l'eventuale softening della risposta strutturale.
- Modellazione degli elementi asta di tipo elastoplastico a plasticità concentrata e duttilità limitata. Le cerniere plastiche sono localizzate nelle sezioni critiche e vengono caratterizzate in funzione del tipo di materiale, della geometria e, per le aste in c.a., in base anche alle armature presenti. Sia i valori resistenti ultimi, per i vari tipi di sollecitazione, che le capacità rotazionali delle cerniere vengono calcolate in base alla nuova normativa sismica ed agli eurocodici.
Per le sezioni in c.a. è possibile tenere in conto del confinamento delle staffe ai fini della valutazione della resistenza e deformazione ultima del calcestruzzo conformemente alle più recenti teorie riportate nelle nuove versioni degli eurocodici EC2 ed EC 8. Oltre ai meccanismi duttili sono tenuti in conto anche i meccanismi fragili quali ad esempio il meccansimo di collasso a taglio per gli elementi in c.a., l’instabilità per la aste in acciaio ed il collasso dei nodi non confinati delle strutture in c.a.
La nuova normativa sismica prevede esplicitamente l'analisi Push-Over per :
- valutare i rapporti di sovraresistenza ‘AlfaU/Alfa1’;
- verificare l’effettiva distribuzione della domanda anelastica negli edifici progettati con un determinato fattore di riduzione ‘q’;
- come metodo di progetto per gli edifici di nuova costruzione in sostituzione dei metodi di analisi lineari;
- come metodo per la valutazione della capacità di edifici esistenti.
L’analisi Push-Over fornisce il meccanismo di collasso con la progressione della formazione delle cerniere plastiche ed il loro impegno in termini di deformazioni anelastiche.
Nella figura in basso a sinistra viene mostrato il meccanismo di collasso di un telaio in acciaio con controventi dissipativi eccentrici. Le cerniere plastiche sono colorate in base al loro impegno in termini di deformazioni anelastiche. Valori più scuri evidenziano una maggiore domanda in termini di deformazioni plastiche. Si può vedere come le zone di dissipazione plastica sono localizzate sugli elementi di controvento deputati a tale scopo mentre risultano protette le colonne.
Mentre per l’acciaio l’analisi non lineare dipende solamente dalla geometria delle sezioni e dalle caratteristiche meccaniche del materiale, per le verifiche delle strutture in c.a. è necessario conoscere le armature. Si tratta quindi di una riverifica in base alle armature di progetto nel caso di nuove costruzioni, mentre per gli edifici esistenti è necessario definire le armature nelle sezioni con le nuove fasi di input.
Le verifiche di sicurezza in questo tipo di analisi si ottengono confrontando la Curva di Capacità, che descrive come varia il taglio resistente totale alla base in funzione dello spostamento del baricentro dell'ultimo piano, con la domanda del sisma espressa in termini di spostamento.
Le verifiche saranno effettuate, come mostrato in figura, definendo sulla curva i vari livelli di prestazioni in termini di capacità di spostamento dell'edificio, e verificando che la domanda di spostamento dovuto al sisma atteso nel sito per quel livello di prestazione sia inferiore.
CDS Win riporta inoltre i valori limite di PGA per i vari livelli di prestazione richiesti dalla normativa.

 

VERIFICHE

Le verifiche di resistenza seguono le direttive imposte dall'utente tramite gli appositi criteri di progetto, gestibili asta per asta.
Attraverso i criteri di progetto è quindi possibile differenziare vari parametri, quali le caratteristiche dei materiali, il tipo di staffatura (solo staffe, staffe e ferri di parete), diametri e braccia staffe, diametri dei reggistaffe, percentuali di rigidezza torsionale e moltissimi altri che, in definitiva, determinano l'armatura risultante.
Il programma di calcolo determina le caratteristiche della sollecitazione ed effettua tutte le verifiche di resistenza per le aste in c.a., per le aste metalliche, quelle in legno e per gli elementi bidimensionali in c.a..
È disponibile anche la verifica secondo l'EUROCODICE 2 per le aste in cemento armato e secondo l'EUROCODICE 3 per le aste in acciaio. Le verifiche delle deformazioni sono state potenziate computando l'effetto viscoso sui carichi permanenti anche per le combinazioni di carico rare.
Il progetto delle armature nelle travi tiene conto, sia dei minimi di normativa, che dei minimi imposti dal criterio di progetto (ad es. ql2/n). Nel caso di travi a T o ad L di fondazione il programma provvede affinché la staffatura dell'ala sia sufficiente come armatura per la flessione indotta dalla tensione sul terreno.
Il progetto dei pilastri può avvenire, su indicazione dell'utente, sia in regime di presso-flessione retta che deviata.
Gli elementi bidimensionali sia verticali (setti) che orizzontali o comunque inclinati (piastre/platee) vengono verificati a flessione e anche a punzonamento.
Il programma di verifica è dotato di un sofisticato algoritmo che consente la determinazione automatica non solo dell'armatura diffusa di base, ma anche degli eventuali raffittimenti che si rendono necessari per coprire i picchi di armatura, onde evitare inutili sprechi di ferro.
Per le pareti sismiche la nuova norma prescrive delle verifiche da effettuarsi allo S.L.U. per garantire dei modi di collasso di tipo duttile. Tali verifiche vengono effettuate dal CDS Win in maniera rigorosa. Partendo dalla soluzione agli elementi finiti vengono infatti determinate le caratteristiche della sollecitazione agenti sulla sezione ed effettuate le relative verifiche di normativa. In particolare verranno verificati i vari modi di collasso a taglio e per flessione composta. Nel caso di pareti accoppiate vengono eseguite anche le verifiche delle travi di accoppiamento, predisponendo se necessarie le armature ad X previste dalla norma per le travi soggette ad elevati sforzi di taglio.
Le verifiche delle aste in acciaio, condotte nel totale rispetto delle norme vigenti, vengono effettuate sia rispetto alla tensione normale (presso-flessione) che rispetto alla tensione tangenziale (taglio-torsione); vengono inoltre eseguite le verifiche di stabilità pressoflessionale e laterale secondo Eurocodice 3.

 

CONTROLLO RISULTATI

Il programma è anche dotato di potenti procedure per il controllo dei risultati di calcolo che consentono la immediata individuazione delle aste sottodimensionate, sovradimensionate o con problemi particolari. È inoltre possibile la visualizzazione del regime di deformazione e/o sollecitazione di qualsiasi elemento strutturale (asta o lastra-piastra).
È prevista la scelta fra “deformate” statiche, sismiche e termiche relative alle singole condizioni o combinazioni di carico; si può scegliere inoltre fra deformata elastica e deformata cinematica, ed attivare la colormap delle deformate, che permette di identificare visualmente i valori degli spostamenti in base alla colorazione. È anche possibile utilizzare una modalità di “animazione”, che mostra la deformazione in movimento della struttura, sfruttando in pieno le possibilità di accelerazione grafica dell'hardware.
È anche disponibile la visualizzazione dei diagrammi delle caratteristiche della sollecitazione (Tx, Ty, N, Mx, My, Mz,); anche in questa fase è attiva una modalità di colormap che permette di identificare visualmente i valori delle caratteristiche in base alla colorazione.
La rappresentazione di “tensioni shell” e “spostamenti shell”è ottenuta con mappe di colore che rappresentano il tensore delle caratteristiche, la pressione sul terreno e gli spostamenti xyz degli elementi shell.
Un’altra opzione grafica è quella di “colorazione verifiche”che consente la visualizzazione a scala di colore di tutti i risultati delle verifiche per elementi asta (c.a. e acciaio) ed elementi shell; alcune grandezze visualizzabili sono ad esempio per le aste in c.a.:
- Area totale ferri
- Densità dei ferri
- Passo staffe minimo
- Pressione sul terreno
- Aste non verificate etc....
Con la procedura “risultati aste” si può selezionare una qualsiasi asta con il mouse ed ottenere direttamente a video la stampa dei risultati delle verifiche a flessione, taglio, torsione, etc....
Sempre tramite diagrammi a colori è possibile visualizzare gli spostamenti relativi tra la testa ed il piede dei pilastri, per controllare i limiti imposti dalla normativa a tale grandezza.
Queste rappresentazioni grafiche permettono di evitare una faticosa analisi manuale dei tabulati numerici su carta.
È anche disponibile in questa fase un collegamento dinamico con il disegno ferri: selezionando con il mouse una trave o un pilastro viene visualizzato il relativo disegno esecutivo.


POST-PROCESSORE

Una volta effettuato il calcolo è possibile avvalersi dei post-processi grafici per ottenere i disegni esecutivi della struttura.
Il disegno automatico degli esecutivi comprende:
1. Piante di carpenteria con quotatura automatica.
2. Prospettiva con rimozione linee nascoste.
3. Armatura travi anche inclinate ed estradossate.
4. Tabella pilastri e plinti (sia diretti che su pali e armature a punzonamento).
5. Armature di piastre e/o platee (armature distribuite e raffittimenti locali).
6. Armature di elementi lastra-piastra verticali con armature delle travi di collegamento delle pareti sismiche.
L'esecutivo dei setti verticali mostra con dettaglio sia le armature delle travi di collegamento delle pareti sismiche, sia le armature laterali di rinforzo (staffature e ferri longitudinali).
Ogni fase di creazione automatica dei disegni è personalizzabile tramite una serie di parametri che permettono di ottimizzare gli esecutivi.
Il post-processo grafico comprende dei moduli software che permettono la personalizzazione interattiva dei disegni esecutivi, tramite CAD dedicato. Tali manipolazioni vengono effettuate dall'utente grazie all'ausilio del raffronto dei diagrammi delle armature di calcolo con quelle di disegno, ottimizzando in tal modo la distribuzione delle armature negli elementi manipolati, siano questi aste che elementi bidimensionali.
Dopo aver effettuato i disegni esecutivi e le eventuali manipolazioni è possibile effettuare la riverifica degli elementi con le armature effettivamente disposte, per determinare il moltiplicatore di collasso dei carichi.

 

COMPUTO CON ACR Win (OMAGGIO)

Ciascun disegno esecutivo generato automaticamente da CDS Win, viene corredato da un dettagliato computo dei materiali, rileggibile dal programma di computo ACR Win. Il programma ACR Win e’ un potente e versatile programma di computo metrico conosciuto ed apprezzato da decine di migliaia di utenti in tutta Italia.
L’integrazione tra CDS Win ed ACR Win permette quindi di evitare la ridigitazione dei dati per il computo dei materiali, annullando la relativa possibilità di errore.
É da sottolineare che la versione junior light di ACR Win fornita in omaggio ai possessori di CDS Win permette di redigere computi completi anche indipendentemente dal CDS Win, poiché include i moduli per il Computo Metrico, l’Analisi Prezzi, il Crono-programma e la gestione dei Capitolati.
Vengono inoltre messi a disposizione, sempre gratuitamente, tutti i prezzari regionali in vigore, oltre 5000 voci in archivio analisi precaricate per impianti elettrici, termici, edili, idraulici, etc… e circa una ventina di Capitolati Speciali di Appalto.
È quindi possibile, senza costi aggiuntivi, usare un software altamente professionale per ottenere computi completi e graficamente eleganti, creando, aggiungendo e/o modificando prezzari, voci, analisi e quantità, secondo le necessità dell’utente.

 

ESECUTIVI ACCIAIO

Per le strutture in acciaio CDS offre il modulo opzionale per la verifica nodi strutturali in acciaio e il disegno automatico carpenterie metalliche. Questa procedura si articola nelle seguenti fasi:

1)Definizione sottostrutture.
2)Definizione nodi.
3)Verifica dei collegamenti.
4)Produzione disegni esecutivi.

Nella Definizione sottostrutture, a partire dal modello 3d già calcolato, si isolano delle sottostrutture piane comunque inclinate nello spazio, distinguendo a seconda che si tratti di sottostrutture intelaiate (telai, impalcati, etc...) o di reticolari. La Definizione Sottostrutture può essere svolta con apposito input utente o attraverso la procedura automatica dedicata.
Nella successiva Definizione nodi, sulle sottostrutture definite in precedenza, si seleziona l'estremità di una delle aste interessate dal collegamento (generalmente l'asta portata) e si sceglie la tipologia di nodo tra quelle previste dal programma:
1) TraveTrave Appoggiata (squadrette d'anima)
2) TraveTrave Continua (squadrette d'anima e coprigiunto d'ala.)
3) TraveColonna Appoggiata (squadrette su anima colonna)
4) TraveColonna Appoggiata (squadrette su ala colonna)
5) TraveTrave Appoggiata (piastra saldata e bulloni)
6) TraveTrave Appoggiata (piastra saldata e coprigiunti bullonati)
7) ColonnaPlinto Incernierato (piastra e tirafondi ad ombrello, uncino, con rosette o martello)
8) Controvento Incernierato (fazzoletto e bulloni o saldature)
9) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (coprigiunti bullonati o saldati)
10) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (doppi coprigiunti bullonati o saldati)
11) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (con flangia ed eventuale ginocchio, anche per travi inclinate)
12) TraveTrave o ColonnaColonna Incastro (Saldatura Testa a Testa a completa penetrazione)
13) TraveColonna Incastrata (con flangia ed eventuale ginocchio, anche per travi inclinate)
14) TraveColonna Incastrata (saldata con eventuale ginocchio)
15) ColonnaPlinto Incastrato (piastra e tirafondi ad ombrello, uncino, con rosette o con martello)
16) Unione Cerniera per Reticolare bullonata (fazzoletto e bulloni)
17) Unione Cerniera per reticolare saldata.

Allo scopo di semplificare la scelta della tipologia di nodo appropriata, una volta effettuata la selezione dell’estremo d’asta cui associare il nodo, il programma propone automaticamente una tra le tipologie compatibili e permette di selezionare solo le tipologie compatibili con l’estremo di asta selezionato.
Per ciascuna tipologia è possibile visualizzare una schermata di help grafico che esplicita il significato di singoli parametri (come nelle figure in alto).
Si passa quindi al dimensionamento geometrico del nodo; in questa fase esiste una visualizzazione interattiva del nodo personalizzato: questo evita molti errori di realizzazione visto il numero e la complessità dei vincoli geometrico-costruttivi di questo tipo di nodi. È inoltre possibile visualizzare On-Fly sul WinCAD il modello del nodo (2D e 3D) in modo da rendere possibile un preciso controllo numerico dimensionale.
Per ciascuna delle tipologie è possibile attingere a nodi predefiniti in archivio o procedere ad input di nuovi nodi. In tal caso il programma automaticamente riconosce le aste convergenti sull'unione e predispone un dimensionamento geometrico del nodo, rendendo immediatamente visibile, in un'apposita finestra, la vista frontale, laterale e superiore. Tutte queste viste sono già quotate e prevedono marche di evidenziazione del numero e tipo di bulloni usati e delle dimensioni degli eventuali cordoni di saldatura. Si è così voluta riprodurre la consueta metodologia di lavoro del progettista di strutture in acciaio che, prima ancora di verificare il nodo, deve disegnarlo per assicurarsi della sua pratica realizzabilità.
Per le strutture reticolari esiste anche la possibilità di ottenere il predimensionamento automatico (fase di progetto) di tutti i collegamenti, sia saldati che bullonati; il progetto automatico si basa su una serie di valori predefiniti dall’utente, che può così ottenere un dimensionamento ottimale e personalizzato.
Per tutte le tipologie di nodi è disponibile una visualizzazione ed animazione tridimensionale fotorealistica con ombreggiature, che permette un ulteriore controllo sulla congruenza dei dati forniti in input.
Una volta definiti geometricamente i nodi si passa alla Verifica dei collegamenti; i valori delle sollecitazioni agenti sugli estremi d'asta convergenti sull'unione sono passati automaticamente dalla fase di calcolo del CDS, tenendo conto delle condizioni e combinazioni di carico, e possono essere controllati dall'utente ed eventualmente variati. Ciò consente di verificare il funzionamento degli schemi di calcolo dei nodi (si può ad es. verificare la mancanza di significativi momenti agenti in corrispondenza di nodi di tipo appoggio) ed inoltre permette la verifica di singoli nodi sottoposti a sollecitazioni note, anche in assenza di un contesto strutturale. Le verifiche svolte variano a seconda della tipologia del nodo, e coprono tutti gli elementi componenti il nodo stesso quali: bulloni, squadrette, profili, flange, piastre, fazzoletti, saldature etc....
Ad esempio vengono svolte le verifiche di:
1) Profili ed elementi d'unione a rifollamento
2) Bulloni a taglio e trazione
3) Piastre e flangie a pressoflessione
4) Sezioni dei profili forati
5) Saldature coinvolte nei collegamenti
6) Coprigiunti a ripristino o calcolo tensioni
7) Squadrette a taglio e flessione
8) Pannelli d' anima di nodi flangiati
9) Tirafondi
10)Costola diagonale pannello d'anima
11) Nervature a taglio della piastra di base etc....
Le verifiche possono essere svolte tanto con il metodo delle Tensioni Ammissibili quanto con il metodo degli Stati Limite Ultimi. La fase di visualizzazione risultati permette di evidenziare graficamente con colori differenziati i nodi in cui non siano state soddisfatte le verifiche. Inoltre è possibile selezionare graficamente un nodo per visualizzare i relativi risultati.
Per ultimo si accede alla fase di Produzione disegni esecutivi e tabulati. I risultati delle verifiche possono essere stampati su video, file, o stampante al fine di controllare l'esattezza dei dimensionamenti adottati. Per rendere più semplice l'analisi dei risultati, vengono presentati dei quadri sinottici che raggruppano i nodi verificati nelle varie tipologie di appartenenza e rendono immediatamente comprensibile quale delle verifiche non è stata soddisfatta. Da menzionare che le stampe comprendono delle dettagliate tabelle di computo dei materiali di ogni sottostruttura. Tali computi sono direttamente esportabili sul programma di contabilità ACR Win.
La restituzione dei disegni esecutivi della struttura si può avere a video, su file dxf, su plotter o su stampante grafica. È possibile ottenere automaticamente:
1) Disegno degli schemi unifilari di telai o reticolari con indicazione del profilo utilizzato e relativa lunghezza, numero identificativo del particolare del nodo metallico e quotatura dell'insieme.
2) Disegno esecutivo di strutture reticolari o tralicciate, con reali dimensioni e vista con tratteggio delle linee nascoste , indicazione del profilo usato e relativa lunghezza, inserimento dei bulloni, quotature delle bullonature e dell'insieme.

3) Disegno esecutivo di telai, con reali dimensioni e vista dei profili con tratteggio delle linee nascoste, indicazione del profilo e della relativa lunghezza, numero identificativo del particolare del nodo metallico e quotature.
4) Disegno automatico dei particolari dei nodi completi di quotature e marche indicanti numero e dimensioni di bulloni e saldature, nonché numero identificativo del particolare all'interno della sottostruttura.
5) Disegno automatico delle viste tridimensionali dei nodi con ombreggiatura anche in animazione.
In particolare per quanto riguarda i disegni esecutivi di telai e reticolari è da notare che il programma tiene conto delle compenetrazioni e riunificazioni tra i profili presenti nello schema di calcolo.
Nel caso di disegno di nodi di tipo reticolare il programma è in grado di tracciare automaticamente i fazzoletti che possono essere a scelta rettangolari o poligonali.
Tramite il modulo "Assemblaggio Tavole", risulta anche possibile riunire automaticamente il tutto in tavole tematiche complete, comprendenti tutti i disegni della struttura in acciaio.

 

 


Nome software: CDSWin
Requisiti hardware: PC con processore Pentium 133 o sup.
Windows ME, XP, VISTA, 7 e 8
32 Mb Ram
20 Mb liberi su HD
Limiti vers. Light: 500 nodi, 300 aste, 300 mq di setti, 300 mq di piastre.
Limiti Superlight: 100 nodi, 50 aste, 50 mq di setti, 50 mq di piastre.