Pianonavigator by S.T.A. DATA SRL

Indice Parte I

Piano 2014: introduzione

Parte II

PerchĂ¨ Navigator?

Parte III Come opera Navigator?

1 Le tipologie ................................................................................................................................... di analisi 7 2 Lo schema ................................................................................................................................... generale 9

Parte IV Le fasi del progetto

1 L'organizzazione ................................................................................................................................... di Navigator 13 2 Parametri ................................................................................................................................... di progetto 14 3 Parametri ................................................................................................................................... sismici 17 Progetto nuovo ......................................................................................................................................................... 20 Verifica esistente ......................................................................................................................................................... 22 Verifica esistente ......................................................................................................................................................... + Progetto Am pliam ento 22

4 Analisi ................................................................................................................................... preliminari 23 5 Creazione ................................................................................................................................... modelli con Axis VM 23 6 Verifica ................................................................................................................................... elementi strutturali 24 7 Tutta ................................................................................................................................... la normativa in linea 25 8 La................................................................................................................................... relazione di calcolo 26 La costruzione ......................................................................................................................................................... della relazione 26 Collegam ento ......................................................................................................................................................... con Report 26

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator

Piano 2014: introduzione Il progetto di strutture in zona sismica realizzato con Piano 2013 si sviluppa in diverse fasi, illustrate di seguito. 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 seguire per la progettazione sismica secondo NTC 08 delle strutture di edifici nuovi ed esistenti. Introducendo i parametri della struttura Navigator 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 Navigator che calcola le sollecitazioni e spostamenti degli elementi. Axis VM è un solutore nato in modo specifico per l'ingegneria civile ed offre velocità e flessibilità per il calcolo di qualsiasi 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 i diversi elementi delle strutture in c.a. come travi, pilastri, muri di sotegno, setti, solai. Il modulo Fondazioni calcola plinti, trave rovesce e piastre proponendo l'armatura necessaria. 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 documenti prodotti dai diversi software STA DATA, come 3Muri, ed anche da altri programmi. Il documento può essere modificato da un potente gestore di testi ottenendo così la stampa diretta o l'esportazione in diversi formati di file.

Perchè Navigator?

Una guida fondamentale Le "Norme Tecniche per le Costruzioni" - DM 14.1.2008 apportano significative innovazioni al calcolo strutturale, introducendo nuove modalità operative e un sensibile incremento 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.

Perchè Navigator?

Per agevolare la progettazione con le Norme Tecniche per le Costruzioni, Navigator offre un percorso guidato che, a seguito delle scelte effettuate dall'utente, indica i passaggi necessari per ogni tipo di struttura ed elenca le richieste della normativa per il caso in esame. Una guida quindi che consente di avere sempre il controllo del progetto in ogni sua fase, procedere con sicurezza, gestire i dati e mantenere un archivio ordinato dei lavori eseguiti. Per comodità è sempre possibile richiamare la normativa completa, cioè il DM 14-1-08 integrato con le Istruzioni, resa sempre disponibile con i richiami ipertestuali dei vari Capitoli. Navigator è il punto di partenza per la progettazione di strutture in c.a., acciaio, legno e miste secondo le "Norme Tecniche per le Costruzioni" di cui al DM 14-1-2008 e relative 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 pilastri per le strutture in C.A.; Lancio di Piano Report per la creazione automatica della relazione di calcolo completa; Consultazione in linea della normativa completa (DM 14.1.08 e Istruzioni per l’applicazione delle “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al D.M. 14 gennaio 2008) integrate in un unico documento.

Come opera Navigator? Navigator opera sia in collegamento con Piano 2014, il software per il calcolo delle strutture proposto da STA DATA, sia collegato con altri software. Nel primo caso il processo di calcolo è integrato, i dati sono trasmessi automaticamente tra le procedure. Nel caso di altri software, Navigator fornisce indicazioni essenziali circa il percorso operativo da percorrere.

Help Piano Navigator

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Come opera Navigator?

3.1

Le tipologie di analisi Lo schema riporta le diverse tipologie di analisi previste dalle "Norme Tecniche per le Costruzioni" - DM 14-1-2008 in funzione dei possibili parametri che si verificano per il calcolo delle strutture antisismiche (zona, tipo di costruzione e classe d'uso). Navigator Ă¨ stato sviluppato prendendo come riferimento i seguenti schemi, a seconda del tipo di lavoro (progetto nuovo, verifica esistente), che viene percorso automaticamente man mano che si introducono i dati del lavoro in esame. Schema progetto nuova costruzione

Per esaminare il dettaglio le diverse opzioni e trattandosi di un diagramma di flusso, occorre partire dal punto iniziale posto in alto. Schema verifica costruzione esistente

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator

Individuata la tipologia di analisi, il programma si adatta automaticamente richiedendo i dati coerenti con la tipologia.

Sia per strutture nuove, che per strutture esistenti Ă¨ adesso possibile eseguire le analisi statiche non lineari o pushover secondo quanto richiesto dalle norme NTC08.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Come opera Navigator?

3.2

Lo schema generale Per il calcolo di strutture in zona sismica Ă¨ necessario seguire un percorso determinato, indicato nella figura seguente.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator Per strutture tipo A, B, C, D si intendono le strutture da realizzare in Zone sismiche 1, 2, 3 ed eventualmente 4, se si sceglie di non utilizzare il metodo semplificato. La fase A riguarda la modellazione della struttura agli elementi finiti, quindi l'esame della struttura nel suo complesso. La fase B comprende le verifiche dei singoli elementi, realizzate secondo la logica della Gerarchia delle Resistenze. La fase C prevede la verifica degli elementi di fondazione che, per soddisfare la Gerarchia 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 elementi verticali 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 che derivano dall'esperienza del progettista, dalla sua sensibilità, dalle condizioni del committente, dalla impresa esecutrice dei lavori, dai vincoli ambientali. Al più sarà possibile confrontare diverse ipotesi sviluppate con le analisi seguenti con scelte alternative.

2. Modello di calcolo agli elementi finiti Il modello di calcolo agli elementi finiti consente la determinazione delle sollecitazioni e l'analisi degli spostamenti a seguito dell'applicazione dei carichi verticali e sismici. Di seguito si esaminano le diverse condizioni di carico in funzione delle caratteristiche della 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 analisi standard. Attraverso l'analisi dinamica si valutano le caratteristiche dinamiche della struttura (forme modali e periodi per ogni forma) che determinano le forze orizzontali ed eventualmente verticali che simulano l'evento sismico. Per alcune strutture particolarmente semplici è possibile realizzare l'analisi statica. In questo caso non è necessario realizzare l'analisi dinamica, se non per verificare che sia possibile l'analisi statica.

5. Parametri sismici e fattore di struttura "q" I parametri sismici (es. accelerazione al suolo) ed il fattore di struttura "q" si determinano gli spettri di progetto che consentono di calcolare l'intensità delle forze sismici.

6. Carichi sismici Attraverso la combinazione dei dati ricavati ai punti 4 e 5 di determinano i carichi sismici.

Come opera Navigator?

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

8. Calcolo travi Al fine di realizzare la duttilità della struttura, le NTC 08 prevedono che gli elementi strutturali (travi, pilastri, setti, fondazioni) sono soggetti alla gerarchia delle resistenze, cioè l'ordine di danneggiamento di questi elementi è imposto attraverso il dimensionamento prestabilito. In particolare per le travi il progetto a taglio segue il progetto a flessione e le sollecitazioni di taglio sono ricavate dalla resistenza flessione, opportunamente amplificate.

9. Calcolo pilastri, setti Anche per i pilastri i momenti da applicare derivano dalla resistenza delle travi amplificate. 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 lo sfilamento delle barre.

11. Verifica stato limite di danno Accanto alla verifica di resistenza degli elementi (Stato Limite Ultimo), è necessario controllare 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 ad elementi finiti.

13. Modello elementi finiti strutture di fondazione L'ultimo aspetto della Gerarchia delle Resistenze riguarda le opere di fondazione, che devono risultare come l'anello più forte delle catena. I valori da applicare alle fondazioni sono ricavati amplificando le sollecitazioni di travi e setti.

14. Calcolo elementi di fondazione Per le strutture da realizzare in Zona 4 il percorso è il seguente:

Help Piano Navigator

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

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Come opera Navigator?

Le fasi del progetto Navigator offre una guida al progettista, fornendo le indicazioni necessarie per l'esecuzione di un progetto o verifica strutturale, sulla base dei valori introdotti inizialmente da parte dell'utente. Il progetto si suddivide in più fasi, di seguito elencate. Tutti i calcoli necessari alla corretta gestione del progetto vengono eseguiti automaticamente. Il progettista vede costantemente lo svolgersi delle operazioni effettuate in automatico da AxisVM. La flessibilità di Navigator permette all’utente di lavorare con due finestre aperte contemporaneamente sullo schermo. A sinistra la videata di Navigator mentre a destra appare l’ambiente di lavoro AxisVM predisposto, di volta in volta, ad eseguire le operazioni richieste dallo Stato del Progetto o della Verifica.

4.1

L'organizzazione di Navigator Navigator suddivide i dati in "Lavori" che comprendono tutti gli elementi relativi al calcolo di una struttura. Come si vedrà meglio in seguito ogni "Lavoro" può comprendere diversi "Progetti", cioè ipotesi diversi che si riferiscono alla stessa struttura; in questo modo è possibili confrontare facilmente diverse soluzioni e ipotesi progettuali. Inoltre in ogni "Progetto" sono compresi tutti i modelli necessari per tenere in conto gli stati limite esaminati (salvaguardia della vita, danno, operatività).

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

Help Piano Navigator

In questa fase è possibile scegliere il tipo di lavoro da eseguire, scegliendo tra la progettazione di una nuova costruzione, la verifica di un edificio esistente con la presenza o meno di elementi di nuova costruzione. Al fianco del titolo del progetto si visualizza la sigla sigla relativa al tipo di lavoro scelto: (N) per un nuovo progetto, (E) per la verifica di un edificio esistente e (N+E) per il progetto di ampliamento con verifica della parte esistente. In base alla scelta effettuata Navigator esegue le corrispondenti analisi secondo le NTC08.

4.2

Parametri di progetto La funzione Nuovo Lavoro permette di creare la struttura di un nuovo Lavoro. Al fine di organizzare al meglio la fase di progettazione strutturale, ogni lavoro è memorizzato separatamente. Una problematica del calcolo sismico è la necessità di realizzare più modelli al fine di valutare le diverse soluzioni e scegliere l'ipotesi più favorevole, per questo è possibile gestire più progetti contemporaneamente. La prima operazione è quindi la definizione dei parametri di zona dell’edificio in costruzione.

Le fasi del progetto

Una banca dati che contiene i valori per tutti i comuni italiani fornisce i parametri geografici (longitudine e latitudine), la zona secondo la OPCM 3274 e la provincia di appartenenza. La nuova versione è dotata dell'ausilio di Google Map, che permette una facile e veloce individuazione del cantiere. Il Tipo di Costruzione e Classe d'uso sono necessari per definire la vita utile della struttura. Il tipo di analisi consente di scegliere tra l'analisi dinamica lineare, statica equivalente e analisi pushover. Anche se l'analisi statica equivalente è un'analisi desueta e raramente applicabile, tale funzione è utile per realizzare un confronto con l'analisi dinamica, al fine di validarla attraverso un confronto dei risultati. Il tasto Mappa consente di visualizzare la mappa completa delle scelte possibili.

La mappa rappresenta tutte le scelte possibili e l'elenco dei modelli richiesti. La zona in rosso evidenzia la scelta effettuata dal programma ed il percorso realizzato. Si nota che si è obbligati a scegliere due strade distinte, a seconda della classe d'uso della struttura. Se la classe corrisponde alla 1 (costruzioni con presenza occasionale di persone) o alla 2 (costruzioni con normali affollamenti, non pericolose per l'ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali) è necessario realizzare un modello per lo Stato Limite di salvaguardia della Vita, un modello per lo Stato Limite di Danno che presentano degli spettri di progetto per il calcolo dell'azione sismica distinti, il primo utilizzato per le verifiche di resistenza a SLU, il secondo per le verifiche degli spostamenti relativi di piano allo SLE. Inoltre, per le NTC08, è necessario anche un modello in condizioni statiche diverse, incernierato agli appoggi, per l'esecuzione delle verifiche a taglio attraverso la gerarchia delle resistenze.

Help Piano Navigator Per costruzioni in cui sono previsti affollamenti significativi oppure attività pericolose per l'ambiente (Classe d'uso 3) o costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti (Classe 4), è necessario realizzare oltre ai modelli SLV e SLD, anche un modello per lo Stato Limite di operatività che presentano degli spettri di progetto per il calcolo dell'azione sismica distinti. In questi casi il modello SLD è utilizzato per le verifiche di resistenza a SLU, oltre al modello SLV, mentre il modello SLO è necessario per le verifiche degli spostamenti allo SLE. Comunque, è sempre necessario un modello incernierato agli appoggi per l'esecuzione delle verifiche a taglio attraverso la gerarchia delle resistenze. Piano Navigator crea automaticamente e salva nel progetto i diversi modelli richiesti.

Le fasi del progetto

4.3

Parametri sismici Al punto 2 si definisce la duttilitĂ della struttura (alta o bassa), le categorie del sottosuolo e topografica ricavate da opportune indagini e il fattore di struttura q in base alla tipologia della struttura stessa. Navigator determina i parametri sismici necessari per la definizione dello spettro di progetto.

Cliccando sul pulsante "Grafico" si possono visualizzare i relativi spettri di progetto.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator

Il programma prevede l'analisi del fattore q per tutte le strutture previste dalla normativa. Premendo il pulsante in corrispondenza del fattore di struttura q si apre una finestra nella quale Ă¨ possibile definire le caratteristiche geometriche, statiche e di sovraresistenza nei nodi permettendo rispettivamente la definizione della regolaritĂ o irregolaritĂ in pianta e/o in altezza, la tipologia della struttura (a telaio, a pareti, deformabile torsionalmente, a pendolo inverso, ecc.) e la caratterizzazione dell'iperstaticitĂ della struttura data dal numero di piani e di campate.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Le fasi del progetto

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

4.3.1

Help Piano Navigator

Progetto nuovo In base agli elementi introdotti Navigator determina i parametri sismici necessari per la definizione dello spettro di progetto.

Infine Ă¨ possibile determinare il fattore di struttura "q" in base alla tipologia della struttura stessa.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Le fasi del progetto

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

4.3.2

Help Piano Navigator

Verifica esistente In base agli elementi introdotti Navigator determina i parametri sismici necessari per la definizione dello spettro di progetto.

Nel caso di verifica di una struttura esistente, il fattore di struttura per il calcolo delle sollecitazioni sismiche per le verifiche di resistenza a Taglio Ă¨ fissato a 1,5, mentre per le verifiche a Flessione puĂ˛ essere impostato manualmente dall'utente (la normativa prevede valori compresi tra 1,5 e 3).

4.3.3

Verifica esistente + Progetto Ampliamento In base agli elementi introdotti Navigator determina i parametri sismici necessari per la definizione dello spettro di progetto.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Le fasi del progetto

Per la parte di struttura nuova il programma prevede l'analisi del fattore q per tutte le strutture previste dalla normativa. Il fattore di struttura per il calcolo delle sollecitazioni sismiche della parte esistente per le verifiche di resistenza a Taglio Ă¨ fissato a 1,5, mentre per le verifiche a Flessione puĂ˛ essere impostato manualmente dall'utente (la normativa prevede valori compresi tra 1,5 e 3).

4.4

Analisi preliminari Prima di procedere con la costruzione del modello vero e proprio Ă¨ necessario realizzare l'analisi dei carichi relativa alla valutazione del peso dei solai (peso proprio e carico variabile), della neve e del vento oppure un calcolo sismico semplificato preliminare. Per la trattazione di questa parte si rimanda alla brochure di ET.

4.5

Creazione modelli con Axis VM In funzione del tipo di lavoro da eseguire (progetto di una nuova costruzione, verifica di un edificio esistente e verifica di una parte esistente con un progetto di ampliamento), in funzione del tipo di analisi scelta (statica equivalente o dinamica), del

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator tipo 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 la gestione del modello base. Tale modello costituirà appunto la base per la creazione di tutti gli altri modelli, i quali differiscono 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 elementi trave sono semplicemente incernierati ai pilastri. Navigator consente la gestione di tutti questi modelli e la presentazione dei risultati per ogni analisi effettuata.

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

4.6

Verifica elementi strutturali La funzione Elementi C.A. permette infine di verificare gli elementi strutturali, attraverso PianoSisma per la verifica delle sezioni e progetto dell’armatura di travi e pilastri in c.a. e con il software Saitu per gli elementi in acciaio e alluminio.

Le fasi del progetto

4.7

Tutta la normativa in linea Le Norme Tecniche per le Costruzioni e le relative Istruzioni costituiscono un ponderoso volume di indicazioni e prescrizioni. Per agevolarne la consultazione Piano Navigator le offre in formato help con i relativi collegamenti ipertestuali.

Questo documento puĂ˛ essere richiamato in ogni momento e si apre automaticamente in funzione del punto in cui si sta operando.

ÂŠ 2013 S.T.A.DATA srl

Help Piano Navigator

4.8

La relazione di calcolo

4.8.1

La costruzione della relazione Il documento relativo alla Relazione di calcolo viene realizzato automaticamente in funzione della tipologia della struttura in esame. Individuata infatti la tipologia (variabile da A a L), l'albero posto a sinistra nella figura seguente, indica le diverse componenti della relazione. Se Navigator è collegato a Piano 2013, i dati necessari sono inseriti automaticamente nella posizione corretta, compresi i valori ottenuti attraverso l'Analisi dei Carichi.

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.

4.8.2

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