FaTA Next . La soluzione per il calcolo strutturale

Dall’esperienza di oltre 50 anni di sviluppo di software dedicati alla progettazione strutturale nasce FaTA Next, il software per la modellazione, l’analisi e la verifica di strutture della Stacec, azienda che, come poche, si è sviluppata ed evoluta insieme al “calcolo strutturale” sin dalla nascita dei primi calcolatori elettronici.

Lo sviluppo di FaTA Next pone al centro la parte concreta della progettazione strutturale: l’analisi delle problematiche strutturali, il controllo dei risultati di calcolo, la progettazione dei dettagli costruttivi e, non per ultima, la presentazione sempre chiara ed esaustiva dei risultati.

FaTA Next è il software ideale per tutti coloro che cercano versatilità e potenza: tutto nello stesso ambiente. Con quest’ottica FaTA Next consente di affrontare diverse problematiche strutturali, che vanno dal semplice edificio in c.a. ad analisi più complesse riguardanti analisi non lineari, dispositivi antisismici e persino gli effetti del degrado strutturale.

All’interno di un unico software è possibile verificare e progettare tutte le parti strutturali accessorie come: plinti, pali, collegamenti tra elementi in acciaio e legno, tamponature, solai (c.a., legno, acciaio, predalle), scale, isolatori, dissipatori.

Il campo di applicazione di FaTA Next è molto ampio. È possibile progettare sia le comuni strutture in calcestruzzo armato, acciaio, legno (anche XLam) e muratura, che le strutture con isolamento sismico e dispositivi di dissipazione viscosi. È inoltre possibile analizzare le “strutture esistenti” per gli interventi di adeguamento, miglioramento (con numerose tecniche di rinforzo) e per la vulnerabilità sismica.
Il software, così come tutti i prodotti Stacec, rispetta le NTC 2018 (con indicazioni Circ. CSLLPP 7/2019) e gli Eurocodici.

Figura 1: L'ambiente grafico di FaTA Next

Analisi e modellazione
Tipi di analisi
In FaTA Next sono disponibili tutte le analisi indicate nella normativa tecnica: analisi statica e dinamica sia che non lineare. Nel dettaglio, le analisi presenti sono:
• Analisi statica lineare
• Analisi dinamica lineare
• Analisi statica non lineare (Dominio FEM)
• Analisi dinamica non lineare (Dominio FEM)
• Analisi statica non lineare (Dominio DEM – es. per macro-elementi in muratura)
• Analisi non lineare “Pushdown”

Per le strutture in muratura si aggiunge il macro-elemento 3D, sviluppato all’Università di Catania (I. Caliò, M. Marletta, B. Pantò), disponibile all’interno del solutore agli “elementi discreti”.
Per le varie analisi che utilizzano lo spettro di risposta è possibile definire anche lo spettro per punti, in modo da considerare particolari azioni locali dovuti al sisma (Risposta Sismica Locale).

Degrado strutturale
Per le strutture esistenti il fenomeno del degrado dovuto alla corrosione è un aspetto che condiziona fortemente le verifiche strutturali.
Il problema viene affrontato con la modellazione a fibre in modo da discretizzare e differenziare ogni singolo centimetro della sezione del calcestruzzo. Le fibre di calcestruzzo interessate dalla riduzione di resistenza sono quelle a stretto contatto con le armature corrose, secondo uno schema rappresentato nella seguente figura:

Figura 2: Discretizzazione di una sezione con calcestruzzo degradato

Collegamenti tra elementi in acciaio
Il software consente la verifica delle connessioni degli elementi strutturali in acciaio, secondo quanto previsto dall’Eurocodice 3 e dalle NTC 2018.
Sono possibili numerosi tipi di collegamenti tramite l’utilizzo di piastre interposte quali flange, piastre di base, coprigiunti, squadrette o collegamenti diretti per mezzo di saldatura di testa o per sovrapposizione o bullonatura per sovrapposizione.

Nel database dei nodi sono presenti numerose tipologie personalizzabili in ogni dettaglio (spessori, nervature, bulloni, saldature, ecc.):
• Colonna – fondazione con piastra di base
• Trave con piastra di testa su elemento in c.a.
• Trave in appoggio su elemento in c.a.
• Trave – colonna con flangia
• Trave – trave o colonna – colonna in continuità con flangia
• Colonna – trave o trave – trave con squadrette
• Coprigiunti
• Trave passante su colonna
• Travature reticolari
• Controventi

Figura 3: Esempi di nodi per travature reticolari

Figura 4: Esempi di nodi di collegamento al piede

Figura 5: Esempi di nodi per telai multipiano

Edifici esistenti
FaTA Next è il software adatto per l’analisi delle strutture esistenti sia per l’analisi di vulnerabilità che per il rinforzo strutturale. Il software consente l’utilizzo di diversi tipi di rinforzi:
• Rinforzi per Strutture in muratura
o Intonaco armato
o Diatoni artificiali
o Iniezioni di malta
o Cerchiature
o Tiranti
o FRP/FRCM rete rinforzo su parete
• Rinforzi per Strutture in C. A.
o FRP/FRCM
 Rinforzo Nodo
 Rinforzo Pilastro
 Rinforzo Trave
o CAM
 Rinforzo Nodo
 Rinforzo Pilastro
 Rinforzo Trave
o Acciaio
 Rinforzo Nodo con piastre in acciaio
 Rinforzo Pilastro con incamiciatura in acciaio
o C. A.
 Allargamenti sezione di fondazione
 Allargamento pilastro
 Rinforzo inferiore trave
 Allargamento trave
 Rinforzo trave
 Nervatura trave spessore
• Rinforzi per Solai
o Rinforzo intradosso FRP/FRCM
o Soletta in CA e connettori
• Tamponature
o Anti-ribaltamento FRP/FRCM


Figura 6: esempi di applicazione dei rinforzi

Vulnerabilità sismica
La valutazione della vulnerabilità sismica è gestita analizzando in un'unica fase l’andamento dei coefficienti di sicurezza delle verifiche al variare dell’accelerazione ag.

Il calcolo della capacità in PGA per le strutture esistenti è sviluppato secondo le indicazioni del capitolo 8 delle Norme Tecniche ed al corrispondente capitolo della Circolare esplicativa. Particolare attenzione è stata posta nell'elaborazione della definizione dei meccanismi fragili e duttili dei vari elementi strutturali, consentendo all'utente la differenziazione del fattore di struttura come richiesto dalla norma.

Il software calcola i livelli di capacità raggiunti da ogni stato limite e consente di ottenere l’indicatore di sicurezza sismica per ogni elemento strutturale: nodi, travi, pilastri, pareti, piastre, scale, tamponature. È inoltre possibile elaborare la Classe di Rischio Sismico secondo le indicazioni delle norme vigenti.

Figura 7: Visualizzazione dell'indicatore di sicurezza sismica

Output dei risultati
Ambiente tridimensionale di lettura dei risultati
I risultati delle analisi possono essere visualizzati nell’ambiente tridimensionale dedicato. In funzione del tipo di analisi è possibile visualizzare le varie grandezze calcolate: deformate, diagrammi delle sollecitazioni, stato delle sezioni.


Figura 8: Diagrammi delle sollecitazioni

 Cliccando sui singoli elementi finiti è possibile leggerne le caratteristiche, i risultati in termini di valori numerici, ed esportare le tabelle mediante la semplice funzione copia/incolla compatibile con Excel.

Figura 9: Deformate del modello strutturale

Per le analisi non lineari, oltre che le curve globali, è possibile visualizzare la storia temporale di spostamenti e deformazioni. Di grandi utilità per queste analisi è il “player integrato” che consente di controllare deformate e stato delle sezioni in tempo reale muovendosi sulla curva o l’accelerogramma.

Figura 10: Risultati di un analisi non lineare

Per le strutture in muratura, è stato concepito un ambiente appositamente sviluppato per analizzare i risultati del solutore non lineare agli “elementi discreti”.

Figura 11: Stati limite raggiunti per un modello con macro-elementi

Disegni esecutivi
FaTA Next genera automaticamente esecutivi di cantiere, piante delle carpenterie, particolari costruttivi e computo metrico dei materiali impiegati.

Figura 12: Piante delle carpenterie

Gli esecutivi sono personalizzabili con diverse opzioni grafiche e comprendono i dettagli costruttivi, nella scala di rappresentazione selezionata dall'utente, come travate, pilastrate, tabelle pilastri, plinti, pali, pareti dissipative e non dissipative, piastre, solai, scale, collegamenti tra elementi in acciaio.
Tutte le armature generate sono rappresentate anche in ambiente tridimensionale (in modo da valutare le interferenze) e possono essere esportate anche in file dxf/dwg.

Figura 13: Esempio di esecutivo di un pilastro con armature in 3D

Relazioni di calcolo
La relazione di calcolo di FaTA Next rappresenta un ulteriore punto di forza del software. La sua stesura è stata elaborata considerando le varie migliorie frutto dell’esperienza di FaTA-E e risulta chiara e comprensibile in ogni sua parte.
Le relazioni, generate direttamente in formato docx e pdf, possono essere personalizzate scegliendo, oltre alle varie impostazioni di formattazione, anche i singoli paragrafi, in modo da comporre i documenti secondo le più diverse esigenze. Ad ogni paragrafo è possibile associare una o più immagini catturate dai risultati di calcolo e verifiche.

Figura 14: Ambiente di creazione delle Relazioni di calcolo

Oltre che la relazione di calcolo, è possibile generare la relazione geotecnica e sulle fondazioni, calcolo dei solai, dei plinti, e la relazione sui materiali impiegati. Tramite la funzione “Genera lista elbaorati” vengono creati tutti gli elaborati divisi in diversi file, così come spesso richiesto dagli Uffici Tecnici di controllo.
Questo che viene descritto è solo una parte delle potenzialità di FaTA Next, un software moderno, e interamente sviluppato in Italia, che si candida a strumento essenziale per la progettazione strutturale.
Così come già fatto per varie aziende produttrici, è possibile realizzare versioni “personalizzate” di FaTA Next per l’aggiunta di tipologie costruttive particolari (es. travi PREM, SER, TBS, strutture CAP, rinforzi FRP).
 
 

 

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