Non solo divisione degli interni, colori, arredamento: la nostra casa è fatta anche di muri, pilastri, travi. Sono la struttura portante che le da forma e resistenza!
Progettare la struttura di una casa (o di un palazzo, ponte, ecc) significa individuare le soluzioni tecniche migliori per le esigenze del cliente, e adattarle al risultato finale che si vuole ottenere
Il processo
Ma come avviene processo “dall’idea al progetto esecutivo? Attraverso diverse fasi:
- Studio preliminare: si identificano le esigenze del Cliente e si studiano le caratteristiche strutturali dell’edificio
- Studio di fattibilità: si individuano le tipologie delle soluzioni che meglio rispondano alle richieste
- Progettazione strutturale: tra tutte le soluzioni possibili si definisce la strategia migliore
La progettazione strutturale vera e propria
La progettazione strutturale in sé racchiude tutte le fasi di calcolo e non (proprie della competenza del tecnico progettista):
- si parte da una soluzione di primo tentativo, sulla base di quanto emerso dallo studio di fattibilità (successivo allo studio preliminare
- si adatta questa alle esigenze del caso
- si eseguono i calcoli tecnici specifici
E se i calcoli non restituiscono esito positivo? Vale a dire, se la struttura che è stata ipotizzata non risulta staticamente “efficiente”? Nessun problema, si individua una nuova tipologia di soluzione e si ripetono i passaggi precedenti!
Processo fondamentale nella progettazione strutturale è l’ottimizzazione, nella quale si affina la soluzione ipotizzata cercando di sfruttarne al meglio le caratteristiche.
L’ottimizzazione strutturale può avvenire a diversi livelli e può essere divisa in tre categorie:
- Ottimizzazione locale: agisce sulla dimensione dei singoli elementi strutturali (detta anche: sizing). Dimensione pilastri, travi, muri ecc…
- Ottimizzazione morfologica: agisce sulla forma degli elementi strutturali. Forma e disposizione degli elementi
- Ottimizzazione topologica: agisce sul comportamento meccanico della struttura nel suo insieme. Simulazione con software del comportamento della struttura con carichi statici (quelli normali) e dinamici (sollecitazioni dovute ad es, a terremoti)
Un esempio concreto!
Supponiamo di dover progettare una semplice trave portante che sorregga un carico elevato e abbia un’ampia “luce”(distanza tra i punti di sospensione della trave stessa).
Soluzione di primo tentativo:
Trave composta, adatta a resistere a carichi elevati su grandi luci
Ottimizzazione Locale
Si determina la dimensione di ogni elemento ottenendo una soluzione ottimale in termini di peso (costo) / resistenza
Ottimizzazione Morfologica
Si cambia la posizione dei “nodi” della trave (punti di collegamento tra i vari elementi strutturali della trave), ottenendo una forma più funzionale: elementi tozzi di estremità e altezza del profilo elevata al centro
Ottimizzazione Topologica
Si passa a una trave reticolare composta da correnti (elementi principali della struttura) superiore e inferiore, montanti verticali e diagonali di irrigidimentoOttimizzazione: miglior risultato al minor costo
Ma perché è importante attuare un’ottimizzazione strutturale? La risposta ha due risvolti:
- Motivi tecnici: si sfruttano le migliori qualità di ogni elemento strutturale
- Motivi economici: con l’ottimizzazione si ricerca tra tutte le soluzioni possibili quella di minimo costo
Possiamo ragionare in questo modo: Ogni soluzione progettuale ha un suo costo di realizzazione, determinato da due fattori principali:
- costo del materiale: legato alla quantità e al peso degli elementi utilizzati
- costo della manodopera: legato alla complessità dell’opera e alla quantità delle lavorazioni di dettaglio
Creare una struttura usando meno materiale non sempre è conveniente, se per realizzarla c’è bisogno di maggior lavoro!
Articolo scritto da Ing. Stefano Squiccimarro
