Piano Navigator

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© 2011 S.T.A.DATA srl

Indice

Parte I Piano 2011: introduzione 4

Parte II Perché Piano Navigator 5

Parte III Come opera Piano Navigator 6

................................................................................................................................... 61 Le Tipologie di Analisi

................................................................................................................................... 82 Lo schema generale

Parte IV Le fasi del progetto 12

................................................................................................................................... 121 L'organizzazione di Navigator

................................................................................................................................... 132 Parametri di progetto

................................................................................................................................... 153 Calcolo parametri sismici

................................................................................................................................... 164 Analisi preliminari

......................................................................................................................................................... 17Analisi dei carichi

......................................................................................................................................................... 19Carico da neve

......................................................................................................................................................... 20Carico da vento

................................................................................................................................... 245 Creazione modelli con Axis VM

................................................................................................................................... 256 Verifica elementi strutturali

Parte V Tutta la normativa in linea 25

Parte VI La relazione di calcolo 26

................................................................................................................................... 261 La costruzione della relazione

................................................................................................................................... 282 Collegamento con Report

4 Help Piano Navigator


1 Piano 2011: introduzione

Il progetto di strutture in zona sismica realizzato con Piano 2011 si sviluppa in diversefasi, illustrate nello schema seguente:

Analisi struttura

Questa fase è dedicata alla costruzione del modello di calcolo.

Il primo modulo è costituito da Navigator, una guida che indica il percorso da seguireper la progettazione sismica secondo NTC 08. Introducendo i parametri della strutturaNavigator presenta la sequenza delle fasi indicando tutte le analisi da eseguire.Comprende anche moduli per l'analisi dei carichi e il predimensionamento degli elementi.

Axis VM è il solutore di calcolo agli Elementi Finiti, direttamente integrato in Navigatorche calcola le sollecitazioni e spostamenti degli elementi. Axis VM è un solutore nato inmodo specifico per l'ingegneria civile ed offre velocità e flessibilità per il calcolo diqualsiasi struttura.

Verifiche elementi

La fase dedicata alla verifica consente il progetto esecutivo degli elementi portanti,applicando la gerarchia delle resistenze dove necessario.

Con il modulo CA si ottiene il progetto ed il disegno delle armature necessarie per idiversi elementi delle strutture in c.a. come travi, pilastri, solai.

5Piano 2011: introduzione


Il modulo Fondazioni calcola plinti, trave rovesce e piastre proponendo l'armaturanecessaria.

Il modulo Legno verifica le membrature per le strutture in legno.

Relazione di calcolo

Il modulo Report consente la gestione della relazione di calcolo, integrando i documentiprodotti dai diversi software STA DATA, come 3Muri, ed anche da altri programmi. Ildocumento può essere modificato da un potente gestore di testi ottenendo così lastampa diretta o l'esportazione in diversi formati di file.

2 Perché Piano Navigator

Una guida fondamentale

Le "Norme Tecniche per le Costruzioni" - DM 14.1.2008 apportano significativeinnovazioni al calcolo strutturale, introducendo nuove modalità operative e un sensibileincremento al numero di analisi richieste rispetto al DM 96.

Alcuni passaggi risultano di particolare complessità, come le diverse tipologie di analisi,la gerarchia delle resistenze.

Per agevolare la progettazione con le Norme Tecniche per le Costruzioni, Navigatoroffre un percorso guidato che, a seguito delle scelte effettuate dall'utente, indica ipassaggi necessari per ogni tipo di struttura ed elenca le richieste della normativa per ilcaso in esame.

Una guida quindi che consente di avere sempre il controllo del progetto in ogni suafase, procedere con sicurezza, gestire i dati e mantenere un archivio ordinato dei lavorieseguiti.

Per comodità è sempre possibile richiamare la normativa completa, cioè il DM 14-1-08integrato con le Istruzioni, resa sempre disponibile con i richiami ipertestuali dei variCapitoli.

Navigator è il punto di partenza per la progettazione di strutture in c.a., acciaio, legnoe miste secondo le "Norme Tecniche per le Costruzioni" di cui al DM 14-1-2008 erelative Istruzioni.

Attraverso un percorso guidato sono disponibili le seguenti funzionalità:

Creazione del lavoro con la possibilità di prevedere più ipotesi di calcolo (es.confronto tra analisi dinamica e statica);

Gestione dei parametri sismici (zona, comune, terreno, ecc.);

Gestione delle caratteristiche della struttura;

Calcolo dei parametri sismici e del fattore di struttura “q”;

Analisi contemporanea dei modelli richiesta da normativa per le diverse analisi (SLV,SLD per resistenza, SLD per danno, SLO, ipotesi di cerniere agli estremi delle travi);

Analisi preliminari tra cui l'Analisi dei Carichi ed il predimensionamento degli elementi



strutturali;

Costruzione dei modelli di calcolo con Axis VM, direttamente collegato a Navigator;

Analisi dei risultati per ogni modello;

Lancio di Piano C.A. per le verifiche ed il disegno delle armature per travi e pilastriper le strutture in C.A.;

Lancio di Piano Report per la creazione automatica della relazione di calcolocompleta;

Consultazione in linea della normativa completa (DM 14.1.08 e Istruzioni perl’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio2008) integrate in un unico documento.

3 Come opera Piano Navigator

Navigator opera sia in collegamento con Piano 2011, il software per il calcolo dellestrutture proposto da STA DATA, sia collegato con altri software.

Nel primo caso il processo di calcolo è integrato, i dati sono trasmessiautomaticamente tra le procedure.

Nel caso di altri software, Navigator fornisce indicazioni essenziali circa il percorsooperativo da percorrere.

3.1 Le Tipologie di Analisi

Lo schema riporta le diverse tipologie di analisi previste dalle "Norme Tecniche per leCostruzioni" - DM 14-1-2008 in funzione dei possibili parametri che si verificano per ilcalcolo delle strutture antisismiche (zona, tipo di costruzione e classe d'uso).

7Come opera Piano Navigator


Navigator è stato sviluppato prendendo come riferimento questo schema che vienepercorso automaticamente man mano che si introducono i dati del lavoro in esame.

Individuata la tipologia di analisi, variabile tra A e L, il programma si adattaautomaticamente richiedendo i dati coerenti con la tipologia.



3.2 Lo schema generale

Per il calcolo di strutture in zona sismica è necessario seguire un percorso determinato,indicato nella figura seguente.

Per strutture tipo A, B, C, D si intendono le strutture da realizzare in Zone sismiche 1,2 e 3.

La fase A riguarda la modellazione della struttura agli elementi finiti, quindi l'esame dellastruttura nel suo complesso.



La fase B comprende le verifiche dei singoli elementi, realizzate secondo la logica dellaGerarchia delle Resistenze.

La fase C prevede la verifica degli elementi di fondazione che, per soddisfare laGerarchia delle Resistenze, necessitano di un modello particolare.

Si riporta la descrizione di ogni punto.

1. Impostazione generale della struttura

In questa fase si effettuano le scelte riguardanti il materiale da utilizzare (c.a., acciaio,legno), la tipologia strutturale (telaio, a pareti, misto), la distribuzione degli elementiverticali e orizzontali (telai resistenti, setti), la tipologia di fondazioni (dirette,indirette).

Questa fase non è automatizzabile, in quanto si tratta di una sintesi di fattori chederivano dall'esperienza del progettista, dalla sua sensibilità, dalle condizioni delcommittente, dalla impresa esecutrice dei lavori, dai vincoli ambientali.

Al più sarà possibile confrontare diverse ipotesi sviluppate con le analisi seguenti conscelte alternative.

2. Modello di calcolo agli elementi finiti

Il modello di calcolo agli elementi finiti consente la determinazione delle sollecitazioni el'analisi degli spostamenti a seguito dell'applicazione dei carichi verticali e sismici.

Di seguito si esaminano le diverse condizioni di carico in funzione delle caratteristichedella struttura.

3. Carichi verticali

In questa fase si definiscono i carichi verticali suddivisi tra permanenti e variabili.

4. Analisi dinamica/statica

L'analisi dinamica o analisi modale è l'analisi che le NTC 08 indicano come analisistandard. Attraverso l'analisi dinamica si valutano le caratteristiche dinamiche dellastruttura (forme modali e periodi per ogni forma) che determinano le forze orizzontalied eventualmente verticali che simulano l'evento sismico.

Per alcune strutture particolarmente semplici è possibile realizzare l'analisi statica. Inquesto caso non è necessario realizzare l'analisi dinamica, se non per verificare che siapossibile l'analisi statica.

5. Parametri sismici e fattore di struttura "q"

I parametri sismici (es. accelerazione al suolo) ed il fattore di struttura "q" sideterminano gli spettri di progetto che consentono di calcolare l'intensità delle forzesismici.

6. Carichi sismici

Attraverso la combinazione dei dati ricavati ai punti 4 e 5 di determinano i carichisismici.

7. Calcolo sollecitazioni

Applicando le forze di statico e di tipo sismico al modello ad elementi finiti si calcolarele sollecitazioni e gli spostamenti dell'intera struttura.

8. Calcolo travi



Al fine di realizzare la duttilità della struttura, le NTC 08 prevedono che gli elementistrutturali (travi, pilastri, setti, fondazioni) sono soggetti alla gerarchia delleresistenze, cioè l'ordine di danneggiamento di questi elementi è imposto attraverso ildimensionamento prestabilito.

In particolare per le travi il progetto a taglio segue il progetto a flessione e lesollecitazioni di taglio sono ricavate dalla resistenza flessione, opportunamenteamplificate.

9. Calcolo pilastri, setti

Anche per i pilastri i momenti da applicare derivano dalla resistenza delle traviamplificate.

Per i setti invece si assumono i valori di calcolo.

10. Verifica nodi

I nodi sono soggetti a verifica nei riguardi della staffatura necessaria e per losfilamento delle barre.

11. Verifica stato limite di danno

Accanto alla verifica di resistenza degli elementi (Stato Limite Ultimo), è necessariocontrollare gli spostamenti relativi di piano (Stato Limite di Danno).

12. Variazione geometria

Alla fine del processo di analisi, potrebbero risultare variate le sezioni degli elementi(travi e pilastri). In questo caso è necessario reiterare l'analisi, variando il modello adelementi finiti.

13. Modello elementi finiti strutture di fondazione

L'ultimo aspetto della Gerarchia delle Resistenze riguarda le opere di fondazione, chedevono risultare come l'anello più forte delle catena.

I valori da applicare alle fondazioni sono ricavati amplificando le sollecitazioni di travi esetti.

14. Calcolo elementi di fondazione

Per le strutture da realizzare in Zona 4 il percorso è il seguente:



Anche in questo caso si individuano le tre fasi principali: a, b, c ma il calcolo prevede semplificazioni rispetto alla prima ipotesi perché non è necessario applicare la Gerarchiadelle Resistenze; risulta quindi semplificata la fase di verifica degli elementi.

Navigator utilizza anche questo schema per la procedura di calcolo delle strutture.



4 Le fasi del progetto

Navigator offre una guida al progettista, fornendo le indicazioni necessarie perl'esecuzione di un progetto strutturale, sulla base dei valori introdotti inizialmente daparte dell'utente.

Il progetto si suddivide in più fasi, di seguito elencate.

Tutti i calcoli necessari alla corretta gestione del progetto vengono eseguitiautomaticamente.

Il progettista vede costantemente lo svolgersi delle operazioni effettuate in automaticoda AxisVM.

La flessibilità di Navigator permette all’utente di lavorare con due finestre apertecontemporaneamente sullo schermo. A sinistra la videata di Navigator mentre a destraappare l’ambiente di lavoro AxisVM predisposto, di volta in volta, ad eseguire leoperazioni richieste dallo Stato del Progetto.

4.1 L'organizzazione di Navigator

Navigator suddivide i dati in "Lavori" che comprendono tutti gli elementi relativi alcalcolo di una struttura.

Come si vedrà meglio in seguito ogni "Lavoro" può comprendere diversi "Progetti", cioèipotesi diversi che si riferiscono alla stessa struttura; in questo modo è possibiliconfrontare facilmente diverse soluzioni e ipotesi progettuali.

Inoltre in ogni "Progetto" sono compresi tutti i modelli necessari per tenere in conto glistati limite esaminati (salvaguardia della vita, danno, operatività).

La finestra <Nuovo Lavoro> permette di impostare la cartella in cui verrà salvatol'intero progetto ed i dati relativi, attribuire un nome al lavoro e inserire unadescrizione.

13Le fasi del progetto


4.2 Parametri di progetto

La funzione Nuovo Progetto permette di creare la struttura di un nuovo Lavoro.

Al fine di organizzare al meglio la fase di progettazione strutturale, ogni lavoro èmemorizzato separatamente.

Una problematica del calcolo sismico è la necessità di realizzare più modelli al fine divalutare le diverse soluzioni e scegliere l'ipotesi più favorevole, per questo è possibilegestire più progetti contemporaneamente.

La prima operazione è quindi la definizione dei parametri di zona dell’edificio incostruzione.

Una banca dati che contiene i valori per tutti i comuni italiani fornisce i parametrigeografici (longitudine e latitudine), la zona di competenza e la provincia diappartenenza.



Il Tipo di Costruzione e Classe d'uso sono necessari per definire la vita utile dellastruttura.

Il tipo di analisi consente di scegliere l'analisi dinamica o la statica equivalente.

Anche se l'analisi statica equivalente è un'analisi desueta e raramente applicabile, talefunzione è utile per realizzare un confronto con l'analisi dinamica, al fine di validarlaattraverso un confronto dei risultati.

Il tasto Mappa consente di visualizzare la mappa completa delle scelte possibili.

La mappa rappresenta tutte e scelte possibili e l'elenco dei modelli richiesti.

La zona in rosso evidenzia la scelta effettuata dal programma ed il percorso realizzato.

In questo caso è necessario realizzare un modello per lo Stato Limite di salvaguardiadella Vita e un secondo modello per lo Stato Limite di Danno.



4.3 Calcolo parametri sismici

In base agli elementi introdotti Navigator determina i parametri sismici necessari per ladefinizione dello spettro di progetto.

Infine è possibile determinare il fattore di struttura "q" in base alla tipologia dellastruttura stessa.



Il programma calcola il fattore "q" per tutte le strutture previste dalla normativa.

4.4 Analisi preliminari

Prima di procedere con la costruzione del modello vero e proprio è necessario realizzarel'analisi dei carichi relativa alla valutazione del peso dei solai (peso proprio e caricovariabile), della neve e del vento.

Per questo è disponibile un modulo dedicato a queste analisi.



Nella finestra sono riportate le analisi effettuate, divise per cartelle.

Per ogni cartella è presente una tabella che riassume le analisi svolte in precedenza ene riporta il risultato in modo che ogni singola analisi possa essere rivista e modificata.

Il dettaglio delle analisi sarà automaticamente riportato nella relazione generale.

4.4.1 Analisi dei carichi

L'analisi dei carichi per i solai avviene scegliendo un carico presente nelle banche datidei carichi riportate a sinistra e trascinandolo nella tabella a destra che si compila inmodo automatico.





Il totale sarà riportato nella tabella riassuntiva generale.

4.4.2 Carico da neve

Per determinare il carico della neve è necessario definire le opzioni come riportato nellafigura seguente:

E' possibile determinare i valori dei carichi per gli effetti locali



4.4.3 Carico da vento

Per il calcolo del carico da vento è necessario introdurre i dati generali del caso inesame, riportati nella figura seguente:



In seguito, per ogni tipologia di struttura, sono riportate i valori ricavati.

La figura che segue riporta l'analisi dei carichi per un edificio chiuso.



Questo caso esamina invece il carico per una pensilina a doppia falda.





4.5 Creazione modelli con Axis VM

In funzione del tipo di analisi scelta (statica equivalente o dinamica), in funzione deltipo di materiale e della Classe d'Uso potranno rendersi necessari più modelli di calcolo.

Per questo Navigator presenta la lista dei modelli da esaminare, consentendo lagestione del modello base.

Tale modello costituirà appunto la base per la creazione di tutti gli altri modelli, i qualidifferiscono tra di loro per il diverso spettro di progetto a cui sono soggetti.

Inoltre per le strutture in c.a. è necessario uno specifico modello in cui gli elementitrave sono semplicemente incernierati ai pilastri.

Navigator consente la gestione di tutti questi modelli e la presentazione dei risultati perogni analisi effettuata.



Per ulteriori informazioni circa la modellazione con Axis VM è possibile consultare ladocumentazione relativa.

4.6 Verifica elementi strutturali

La funzione Calcola Elementi permette infine di verificare gli elementi strutturali,tramite Piano Sisma, per la verifica delle sezioni e progetto dell’armatura di travi epilastri in c.a. e di elementi in acciaio con il software Saitu.

5 Tutta la normativa in linea

Le Norme Tecniche per le Costruzioni e le relative Istruzioni costituiscono un ponderosovolume di indicazioni e prescrizione.

Per agevolarne la consultazione Navigator le offre in formato help con i relativicollegamenti ipertestuali.



Questo documento può essere richiamato in ogni momento e si apre automaticamentein funzione del punto in cui si sta operando.

Per agevolare la consultazione sono presenti i collegamenti tra le varie parti ed irimandi integrati.

6 La relazione di calcolo

6.1 La costruzione della relazione

Il documento relativo alla Relazione di calcolo viene realizzato automaticamente infunzione della tipologia della struttura in esame.

Individuata infatti la tipologia (variabile da A a L), l'albero posto a sinistra nella figuraseguente, indica le diverse componenti della relazione.

Se Navigator è collegato a Piano 2011, i dati necessari sono inseriti automaticamentenella posizione corretta, compresi i valori ottenuti attraverso l'Analisi dei Carichi.

27La relazione di calcolo


Se il software è di altro tipo, l'utente può prepare file .rtf, che una volta assegnati,sono inseriti nel documento principale.

Lo stesso per l'inserimento di immagini.

Ogni singola parte può essere visualizzata e modificata direttamente.



6.2 Collegamento con Report

Completato il documento, questo viene automaticamente trasmesso al modulo Reportche lo integra con gli altri documenti provenienti dagli altri moduli.

29La relazione di calcolo


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