Questo dialogo serve a impostare i dati per il calcolo delle travi inflesse in cemento armato. Esso di fatto “pilota” il funzionamento del programma, ed è quindi il sistema con il quale il progettista/analista può chiedere al programma di calcolare ciò che ha in mente.
Alla esecuzione del comando compare un dialogo costituito da vari sotto dialoghi, ciascuno dei quali dedicato ad un particolare insieme di impostazioni.
Il dialogo è diviso in sette sotto-dialoghi:
· Normativa
· Struttura
· Classe di esposizione
· Materiali
· Barre longitudinali
· Staffe
· Modalità di calcolo
Dialogo iniziale: Normativa
Il primo dialogo, Normativa, serve a scegliere la norma di verifica. In CESCO CONCRETE è possibile utilizzare l’Eurocodice 2 o le NTC 2008.
Dialogo Struttura
Il secondo dialogo, Struttura, specifica la categoria di vita utile e la tipologia della struttura, ovvero se assimilabile o meno ad una soletta.
Dialogo Classe di esposizione
Il terzo dialogo, Classe di esposizione, serve a definire l’ambiente nel quale si trova la struttura e quindi i vari possibili rischi legati alla corrosione ed al gelo e disgelo cui è sottoposta. Tutte le impostazioni ricalcano fedelmente quelle dell’Eurocodice 2. Il numero “Apertura limite di fessura” è stabilito dall’utente e rappresenta il numero utilizzato per confronto con le effettive aperture di fessura misurate dal programma. Si tratta di una lunghezza da dare impiegando le unità di misura attive.
Dialogo Materiali
Il quarto dialogo, Materiali, serve a stabilire la categoria del calcestruzzo e quella dell’acciaio. Per il calcestruzzo occorre specificare:
fck ovvero la tensione di rottura cilindrica caratteristica del calcestruzzo
gc ovvero il fattore di sicurezza sul materiale
acc ovvero il coefficiente che tiene in conto gli effetti di lungo termine e le modalità di applicazione del carico, in caso di compressione
act ovvero il coefficiente che tiene in conto gli effetti di lungo termine e le modalità di applicazione del carico, in caso di trazione
m ovvero il coefficiente di omogeinizzazione dell’acciaio al calcestruzzo
Occorre poi specificare se nella produzione del calcestruzzo si è o meno operato uno speciale controllo di qualità.
Per l’acciaio occorre specificare:
Il tipo di acciaio
Il fattore gs, ovvero il fattore di sicurezza per il materiale acciaio.
Il quinto dialogo: Barre Longitudinali
Il quinto dialogo, Barre Longitudinali, serve a stabilire i criteri coi quali il programma deciderà che barre longitudinali mettere. Le barre longitudinali sono divise in due gruppi: le barre primarie, che sono sempre e comunque presenti nel numero e tipo specificato, e le barre secondarie, che invece vengono aggiunte dal programma sulla base delle effettive necessità.
Per prima cosa si sceglie se l’armatura è semplice o doppia. Si tenga presente che ciò va solo ad influire sulle barre aggiunte (ovvero le barre secondarie, in modo che complessivamente, tra barre primarie e secondarie, si abbia esaudita la richiesta) in quanto le barre primarie devono sempre essere presenti sia sopra che sotto, con il rispettivo numero e diametro.
Nel caso di armatura doppia si deve stabilire il rapporto tra l’armatura tesa (As) e quella compressa (A’s). Il programma genererà una armatura in modo tale da rispettare questo criterio.
Poi si determina il copriferro, ovvero la distanza netta tra il filo più esterno della armatura e il lembo più esterno di calcestruzzo. Il copriferro può essere prefissato dall’utente, scrivendo il numero corrispondente al suo valore nella apposita casella (nella unità di misura attiva), oppure può essere determinato dal programma sulla base delle regole di EC2 ( e quindi anche sulla base delle scelte, precedentemente fatte, in merito alla classe di esposizione ed alla vita utile). In questo secondo caso l’utente deve premere il bottone Determina copriferro nominale, che dà accesso al dialogo della figura seguente.
Dialogo Determinazione del copriferro nominale – Dati aggiuntivi
In questo dialogo si possono specificare dati ulteriori quali:
· L’eventuale riduzione del copriferro dovuta al fatto che si stanno usando barre di acciaio inox
· L’eventuale incremento del copriferro per ottenere una protezione aggiuntiva
· L’eventuale riduzione del copriferro per tener conto della esistenza di protezioni aggiuntive
· Il massimo scostamento negativo accettato (ovvero un ulteriore incremento di copriferro), cfr.EN 1992 4.4.1.1.(2).
Se l’armatura è in acciaio inox o se esistono protezioni aggiuntive per l’armatura, occorrerà spuntare la casellina corrispondente.
Uscendo con “OK” dal dialogo precedente si chiede al programma di determinare il corretto copriferro sulla base di tutte le impostazioni date, a partire da quelle relative alla classe strutturale (e quindi anche quelle fornite nei dialoghi di impostazione precedenti).
Tornando ora al dialogo Barre Longitudinali si vede che sulla destra si può determinare il numero ed il diametro delle barre primarie inferiori correnti, ed il numero ed il diametro delle barre superiori correnti. Tali barre saranno presenti sempre e comunque a prescindere dall’esito dei calcoli. Ovviamente si terrà conto della loro esistenza nel determinare l’area di barre secondarie necessarie, facendo la differenza tra l’are minima calcolata e l’area fornita da queste. Esse possono essere viste alternativamente in due modi. Nel funzionamento tipico del programma esse sono dei reggi staffa, e si lascia al programma il compito di determinare le barre secondarie da aggiungere a queste per ottemperare alle verifiche. Esiste però anche la possibilità (quando il diametro delle barre sia unico e queste siano correnti su tutta la lunghezza della membratura) di utilizzare questi dati per obbligare il programma a calcolare una certa configurazione di ferri: in questo caso basterà fare in modo che non siano necessarie armature secondarie, aggiungendo un congruo numero di ferri primari di opportuno diametro, per chiedere al programma di eseguire le verifiche con la sola armatura corrente (superiore ed inferiore).
Nella sottosezione “barre primarie superiori correnti” viene specificato il diametro ed il numero delle barre correnti superiori. Queste barre sono presenti in genere a prescindere dal calcolo, per ragioni costruttive. Se si vuole evitare la presenza di queste barre basta dare il numero 0.
Nella sottosezione “barre primarie inferiori correnti” viene specificato il diametro ed il numero delle barre correnti inferiori. Queste barre sono presenti in genere a prescindere dal calcolo, per ragioni costruttive. Se si vuole evitare la presenza di queste barre basta dare il numero 0.
Nella sottosezione “barre secondarie” si specifica il diametro delle barre che, in aggiunta alle barre primarie eventualmente specificate, conducono ad avere l’area di acciaio minima richiesta.
Poiché non pare molto accettabile la tendenza ad avere formule d’armatura ternarie o quaternarie (2fi10+1fi12+1fi14+1fi18…..), e dato il desiderio di mantenere i risultati di Cesco facili da controllare ed interpretare, si è ritenuto che una formula binomia fosse la più chiara ed univoca: in questo schema l’armatura è sempre data da un’armatura corrente costante e da un’armatura aggiuntiva, da mettere là dove serve. . Si noti che è facilmente possibile studiare i vari casi e determinare il diametro che meglio fa al caso di interesse. E’ anche disponibile un comando (Statistiche) che consente di valutare il rapporto tra il minimo peso di acciaio teoricamente necessario e quello effettivamente impiegato. Vengono guidati da questa scelta i comandi:
Diagramma Barre (Con Min A M),
Diagramma Barre (Senza Min A M),
Dialogo Staffe
Il sesto dialogo, Staffe, serve a determinare come sarà applicata la armatura a taglio.
Dapprima si deve determinare il numero di bracci utili della staffa. In pratica si tratta del numero che va a moltiplicare l’area di un tondino per determinare, in una data sezione, l’area di acciaio disponibile a taglio. Poi occorre determinare il Diametro delle barre impiegate per l’armatura a taglio. Entrambi i dati consentono di stabilire quante staffe mettere lungo lo sviluppo della membratura.
Infine si deve decidere se l’armatura a taglio venga calcolata immaginando che sia presente l’armatura minima di acciaio longitudinale o la armatura delle barre di progetto. Ciò si fa selezionando l’apposito controllo (usa area di acciaio longitudinale minima o usa area di acciaio longitudinale di progetto). Si noti che il programma assegna il taglio interamente alle staffe e non ai piegati. Ciò è voluto e tiene in conto anche l’esigenza di armature semplici da realizzare in cantiere. I dati qui forniti guidano il comando Staffe.
Dialogo Modalità di calcolo
Il settimo dialogo, Modalità di calcolo, serve a stabilire alcune importanti regole che il programma deve seguire per eseguire tutti i calcoli.
La prima riguarda la Traslazione del diagramma dei momenti. Questa regola serve a tenere conto dell’incremento di azione nelle barre longitudinali causato dal loro ruolo nel traliccio di Morsch. La traslazione viene data in unità h, essendo h l’altezza utile della sezione.
La seconda impostazione riguarda dei coefficienti amplificativi che si possono applicare alle sollecitazioni di calcolo. Si tratta in pratica di coefficienti di sicurezza aggiuntivi, il cui ruolo può essere apprezzato andando a vedere la distanza tra i pallini che rappresentano lo stato di sforzo e la frontiera del dominio limite. Se si tiene 1 il dominio limite risulterà molto vicino ad almeno uno dei punti di sollecitazione. Se invece si mette un numero maggiore di 1 per r, allora i punti saranno un po’ più distanti dal dominio limite. Applicare dei fattori r ed r’ maggiori di 1 significa cautelarsi ulteriormente facendo finta che le sollecitazioni di calcolo siano un po’ maggiori di quelle effettive, derivanti dalla soluzione del sistema lineare e dalla applicazione dei vari carichi nelle varie combinazioni.
La terza impostazione riguarda i criteri coi quali si decide se un elemento è o meno una trave. Ciò perché in EC2 vi sono delle prescrizioni differenti per gli elementi a seconda che si tratti di travi o di pilastri, in particolare per quanto riguarda la percentuale di armatura minima che comunque il programma deve soddisfare. CESCO CONCRETE consente di decidere se un elemento è una trave sulla base di alcuni criteri alternativi:
· Un criterio geometrico basato sulla inclinazione sulla orizzontale;
· Un criterio statico basato sulla intensità della azione assiale
· Un criterio statico basato sulla intensità del momento flettente.
Gli ultimi due criteri usano delle soglie che rappresentano rispettivamente:
· Il 5% della massima compressione sopportabile dal solo calcestruzzo
· Il 5% del momento flettente ascrivibile ad una percentuale di armatura del 1,3°/°°, supposta caricata dalla massima tensione di trazione e con un braccio pari alla altezza totale della sezione (tale area di armatura è la minima specificata al punto 9.2.1.1.).
Questo genere di scelta si fa quando si vuole tenere conto, più che della orientazione dello elemento, che può non essere davvero significativa, del suo reale stato di sforzo. Il primo criterio, quello basato sulla azione assiale, assicura che la azione assiale è sempre molto piccola. Il secondo criterio va a vedere se il momento flettente supera una soglia minima di interesse.
Le ulteriori impostazioni, reperibili nella parte di destra del dialogo, si riferiscono alle modalità con le quali vengono costruiti dal programma i domini limite, ed alle modalità con le quali viene eseguita la iterazione che porta a decidere l’area minima.
La prima impostazione di questo gruppo specifica con che passo il programma va via via incrementando l’area di acciaio al fine di arrivare all’area di acciaio minima. Il valore proposto è lo 0,05% (ovvero lo 0,5°/°°) dell’area di calcestruzzo lorda. Ciò implica una determinazione con analogo errore della area di armatura minima. Tenuto presente che il minimo per le travi è l’1,3°/°° ed il massimo il 4%, si può avere una idea del numero massimo di iterazioni possibili (40°/°° - 1,3°/°° = 38,7°/°°, e quindi circa 2x39=78 iterazioni).
La seconda impostazione attiene al modello di calcolo delle sezioni: CESCO CONCRETE usa una integrazione numerica che “affetta” la sezione mediante un certo numero di strati: tanto maggiore è il numero di strati tanto maggiore è la precisione, tanto maggiore è il tempo di calcolo.
Il dominio limite può essere calcolato con un numero di punti “basso” ed “elevato”. Anche questo influenza il tempo di calcolo e la precisione. Il valore di default è “alto” (ovvero 54 punti), ma è possibile calcolare i domini, per le prime determinazioni, anche con solo 12 punti. Si raccomanda comunque di usare la impostazione normale (quella con “alto” numero di punti) per avere una precisione sufficiente.
L’ultima impostazione consente di stabilire una soglia per la profondità dell’asse neutro plastico (x/d) e consente di interrompere il calcolo se il calcolo porta ad avere una profondità dell’asse neutro plastico maggiore di quella specificata. La “rottura non duttile” avviene quando il calcestruzzo si schiaccia mentre l’acciaio è ancora in campo elastico. Questa condizione è segnalata da elevate deformazioni nel calcestruzzo mentre nell’acciaio si hanno deformazioni blande. La soglia convenzionale per la quale si definisce “non duttile” il tipo di rottura conseguita, è data dalla profondità dell’asse neutro plastica specificata nella opportuna casella (si tratta di un numero puro).
Il programma, dopo aver eseguito il calcolo della area minima per una data sezione di un dato ramo di una data membratura, esamina la situazione della combinazione che ha dato luogo al massimo sfruttamento. Se per quella combinazione viene stimata una x/d maggiore del limite allora viene stampato un messaggio di avviso. Per maggiori informazioni si veda quanto in I comandi di progetto/verifica per il calcestruzzo armato, nel seguito. Questo controllo viene effettivamente eseguito solo se la casella Dominio con 12 punti (semplificato) non è spuntata, in quanto il programma valuta x/d facendo uso dei punti esistenti del dominio limite. In caso contrario il controllo non viene eseguito e viene dato un messaggio di avviso.