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VALIDAZIONE DEI MODELLI DI CALCOLO STRUTTURALE


validazione modelli
► Criteri di validazione di Sargon:   Validation criteria for Sargon.pdf

► Schede di validazione di Sargon e CSE (estratto):   main_beams

► Schede di validazione di Sargon e CSE (estratto):   SARGON vs NASTRAN

► Schede di validazione di Sargon (estratto):   EN 1993-1-1 (Eurocode 3)

► Schede di validazione di Sargon (estratto):   AISC 360-10 (Aisc LRFD)

► Schede di validazione di Sargon e CSE (estratto):   CURAN (solutore non lineare)

► Schede di validazione di Sargon e CSE (estratto):   BUCKLING (solutore analisi di buckling)


La crescente complessità dei modelli di calcolo e delle esigenze dettate dal testo delle normative, ha reso sempre più complessa e delicata la fase di creazione del modello matematico per i calcoli strutturali (generalmente un modello agli elementi finiti) e della sua corretta interpretazione e gestione, in definitiva la sua validazione

D'altro canto i progettisti talvolta non hanno approfondite conoscenze di meccanica computazionale (in specie i fondamenti del metodo degli elementi finiti) e calcolo numerico, e hanno generalmente scarse o nulle conoscenze nell'ambito della programmazione, e quindi scarsa familiarità con le tipiche problematiche legate alla gestione di ingenti quantità di dati.

La ricerca degli errori presenti in un modello di calcolo è quindi un argomento tendenzialmente specialistico, che può richiedere competenze e strumenti specifici per essere messa in atto. L'idea che calcoli eseguiti mediante un unico modello ed un unico programma possano, ipso facto, considerarsi attendibili a causa della fama del programma o della dimensione dello studio che ha eseguito il modello, non ha basi scientifiche ed è quindi destinata a tramontare.

Castalia srl dispone di notevoli conoscenze in questo campo e di una vasta esperienza (libri, pubblicazioni, case histories, alcune delle quali pubblicate), che ha messo a nudo in ripetute occasioni problemi di modellazione su specifici modelli ed anche problemi di programmazione su specifici software.

Castalia sostiene l'idea che nessun software di nessun produttore si possa considerare affidabile in senso assoluto e che ogni software di adeguata dimensione contiene, con diversa probabilità, difetti. Tale idea è condivisa dagli studiosi del settore che dicono chiaramente che la validazione assoluta è impossibile. Peraltro il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha confermato la bontà di una tale visione (si veda la vicenda relativa alla valiunzione del calcolo strutturale).

L'esperienza dice, tuttavia, che parlando in generale è molto più probabile che un modello sia errato a causa di qualche errore degli analisti o dei progettisti, e che gli errori contenuti nei programmi commerciali sono molto meno frequenti degli errori degli utilizzatori dei programmi. Ciò è anche in parte anche dovuto all'esteso uso di programmi di calcolo da parte di persone non completamente competenti. A tale riguardo va detto che la tendenza a realizzare programmi di calcolo tesi ad occultare i problemi per favorire i meno esperti reca con sé gravi rischi.

Castalia, oltre a sviluppare i propri programmi di calcolo, tutti sottoposti a numerosi controlli, ha anche la licenza di importanti programmi come NeNASTRAN©, NXNASTRAN© e FEMAP© (interfacciato con Sargon©) nonchè di altri programmi di fascia intermedia. Per certe classi di problema siamo quindi in grado di mettere a confronto in modo sistematico i risultati ottenuti da vari solutori pervenendo così ad un reale controllo sulla bontà di ogni singola elaborazione, relativa ad un singolo modello di calcolo (endo cross check).

La possibilità di scrivere software ad hoc tagliato su misura per qualsiasi modello o controllo ci mette in condizione di eseguire verifiche e validazioni che nessun utente finale che non programmi, dotato unicamente di programmi commerciali, potrà mai eseguire.

Tutto ciò potrebbe rimanere lettera morta se non ci fosse uno specifico indirizzo normativo teso a rendere sostanzialmente obbligatori i controlli eseguiti da terze parti sui calcoli, ovvero da strutture esterne a quella che ha eseguito il progetto. In Eurocodice 0 (EN 1990:2002), appendice B è infatti detto che per le strutture che appartengano alla "consequence class" CC3 ("grandstands, public buildings where consequences of failure are high"), è raccomandato come minimo requisito per il controllo dei calcoli (tabella B4) il "thirdy party checking", ovvero il controllo "eseguito da una organizzazione differente da quella che ha preparato il progetto" ("an organisation different from that which has prepared the design").

Castalia srl ha proposto da tempo che tale genere di controlli, unico modo per poter effettivamente validare un rislutato, sia reso obbligatorio per i casi di maggior rilievo o di maggior importanza. Solo il controllo incrociato tra i risultati prodotti con vari solutori o programmi può infatti dare una reale idea della pertinenza ed affidabilità dei risultati ottenuti in casi che non siano gestibili teoricamente.

A partire dal 2008 tale concetto è parte integrante delle normative in vigore.

In merito ai calcoli agli elementi finiti ed alle verifiche automatiche gli esperti in Italia sono pochi. E' infatti necessario non solo conoscere a fondo la disciplina (elementi finiti in ambito lineare e non lineare, normative, scienza e tecnica delle costruzioni), ma avere anche acquisito una vasta esperienza di programmazione, e disporre della capacità di sviluppare software specifico, collegato ad ampi programmi esistenti,  atto ad eseguire i controlli.  Castalia ha sviluppato da anni questo strumento, denominato checksolvers, in gran parte destinato all'uso interno ma anche aperto alla esecuzione di test su modelli eseguiti con qualsiasi solutore e con qualsiasi tipo di formulazione.

Il controllo degli errori è un mestiere a sè stante, che richiede una elevata specializzazione, e competenze che devono abbracciare numerose discipline: non basta essere esperti di scienza delle costruzioni o esperti di programmazione, bisogna essere esperti di entrambe le cose ed avere maturato una lunga esperienza nel calcolo numerico e nelle sottili problematiche dello sviluppo di software di calcolo, per avere la preparazione sufficiente. Castalia è una delle (poche) strutture italiane che ha realmente i titoli per proporsi per questo genere di attività:

  • avendo direttamente sviluppato software di calcolo (e non rivenduto programmi fatti da altri, che è obbiettivamente molto diverso), sempre in modo molto rigoroso e sempre senza cedere nella tentazione di farsi pubblcità in modo ingannevole per gli utenti (nessun "ingegnere automatico inserito", qui da noi);
  • avendo pubblicato in modo trasparente libri e risultati ottenibili coi propri software, nonchè test comparativi e benchmark;
  • avendo una vasta esperienza in questo specifico settore (ambiti civile, meccanico, industriale, navale);
  • essendosi distinta per la attenta disamina delle normative, mai accettate acriticamente ma semmai criticate costruttivamente in modo realmente fattivo (sismica, acciaio).

Alla base di questi controlli vi sono le idee proposte da Castalia in "Software di calcolo", una monografia contenuta nel Manuale dell'Ingegnere (c.d. Colombo), 84^ edizione, Hoepli, 2003

Castalia mette dunque a disposizione i propri strumenti e le proprie competenze per eseguire controlli e validazioni su qualsiasi modello e/o strumento di calcolo.


Milano, maggio 2007

Ultimo aggiornamento: gennaio 2014

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