CESCO è stato inizialmente realizzato avendo in mente le esigenze degli Studenti e dei Docenti dei corsi di Statica, Scienza delle Costruzioni e Tecnica delle Costruzioni, delle Facoltà di Architettura ed Ingegneria del Politecnico di Milano.
Via via che il programma cresceva aumentava però la consapevolezza che lo strumento poteva ritenersi diretto anche ad una platea di utenti assai più ampia. Non solo perché anche gli Studenti ed i Docenti di altri Atenei si sarebbero potuti avvalere del programma, ma anche perché lo strumento, così docile, si prestava anche all’uso corrente da parte di chi non è un esperto di calcoli ma si trovi talvolta a doverne fare (Architetti, Geometri, eccetera).
Si sono così create, nel tempo, svariate versioni del programma, ognuna specificamente pensata per certe esigenze.
CESCO BASE, denominato anche semplicemente CESCO, pensato per gli studenti e anche per professionisti che hanno bisogno di uno strumento di calcolo della risposta (azioni interne deformazione e sforzi) rapido ed essenziale.
CESCO PLUS, che è una versione molto potenziata di CESCO, pensata per i professionisti, aggiungendo combinazioni di verifica, inviluppi, analisi modale ed a spettro di risposta, moduli di verifica e altro ancora. Versioni monotematiche di CESCO PLUS, limitate al legno, all'acciaio ed al calcestruzzo armato sono state allegate a CD book pubblicati con EPC Editore, con il nome rispettivamente di CESCO WOOD, CESCO STEEL e CESCO CONCRETE. Nel loro complesso, di questi programmi, sono state vendute svariate migliaia di unità. Le versioni monotematiche sono solo acquisibili con i relativi CD book.
CESCO MASTER e READER che sono la versione di CESCO specificamente pensata rispettivamente per i Docenti e per i loro Allievi, e che sono dirette a docenti che vogliano introdurre uno strumento specifico per la gestione delle classi e delle prove di classe, siano esse esercizi, prove di esame, compiti in classe o prove di recupero.
Nei primi anni di sviluppo fu anche rilasciata una versione CESCO LIGHT, sempre pensata per gli studenti ma più limitata rispetto a CESCO. Ad oggi tale versione non è più in vendita.
Nel seguito di ha dapprima la presentazione originaria del solo CESCO, cui seguono, in ordine cronologico, le varie note di rilascio delle varie versioni succedutesi nel tempo.
PRESENTAZIONE ORIGINARIA DI CESCO
CESCO presenta diversi aspetti inediti nel panorama del software disponibile.
Esso non richiede a chi lo usa alcuna nozione relativa ai metodi di calcolo impiegati in background dal programma (metodo degli elementi finiti, calcoli matriciali, algebra lineare e geometria analitica), ma si propone di poter essere usato anche dal più giovane ed inesperto degli Allievi. Gli schemi che descrivono la struttura sono quelli familiari dei libri di testo, non vi sono difficoltà di sorta nell’interpretare simboli o linguaggi particolari.
CESCO si presta ad essere usato sia dagli Studenti che dai Docenti, in quanto mette a disposizione di entrambi comandi specificamente progettati per risolvere alcuni dei problemi tipici degli uni e degli altri.
Vengono affrontati argomenti come l’analisi cinematica, il predimensionamento automatico, il Principio dei Lavori Virtuali, che hanno richiesto approcci studiati ad hoc e non reperibili nella tradizione dei software di calcolo di vasto impiego (tra i quali principalmente i cosiddetti sap-derivati).
Un software di questo tipo fornisce un virtualmente illimitato supporto per gli esercizi e gli esami, pur rimanendo valido anche in contesti assolutamente realistici. Gli Allievi che lo impiegheranno si devono attendere di poter facilmente tracciare schemi strutturali sui quali esercitarsi al fine di apprendere le discipline che formano l’oggetto di questo programma. Ormai abituati a lavorare con il software, gli Allievi troveranno uno strumento facile da usare, in grado di dare la risposta esatta in modo virtualmente illimitato, comprensibile, riproducibile e sistematico.
La contiguità del linguaggio grafico impiegato con quella dei libri di testo è stata oggetto di numerosi sforzi, tesi a ridurre le differenze ed a fornire risultati efficienti: questo lavoro potrebbe continuare ancora a lungo, ma si ritiene di aver raggiunto, a questo riguardo, tutti i principali obiettivi iniziali. Potrà sempre capitare uno schema ingarbugliato che darà luogo a disegni un pò affollati od oscuri, ma nella maggior parte dei casi questi saranno leggibili e chiari, proprio come quelli dei libri. A partire dalla versione 1.5 è stata aggiunta la possibilità di avere i numeri in formato frazionario, anche in presenza dei più frequenti radicali irrazionali. Ciò consente in molti casi (non tutti) di avere i risultati esatti nella classica forma ottenibile con i calcoli fatti a mano, aggirando quindi i problemi legati al troncamento ed all’arrotondamento, tipici del calcolo numerico automatico.
Dietro la semplicità d’uso di questo programma, ed in modo drasticamente crescente con essa, vi sono numerosi sforzi e tecniche piuttosto complesse.
Il tracciamento degli schemi da parte dell’Allievo comporta un continuo remeshing automatico teso a definire e ripristinare le corrette incidenze, incidenze che l’Allievo, giustamente, non immagina neppure esistano.
L’analisi cinematica comporta la valutazione del rango di una matrice rettangolare mediante la tecnica denominata SVD (Singular Value Decomposition). La matrice è ottenuta da una formulazione che, facile o difficile che fosse il farlo, è stata appositamente studiata per CESCO.
La soluzione nelle modalità Predimensiona e Analisi è fatta mediante un solutore agli elementi finiti programmato apposta per CESCO, il quale usa il metodo di Choleskij. Tale solutore non si vede neppure, ma è lui che fa il lavoro di calcolo. Non si è ritenuto di dover affrontare anche per CESCO i problemi già in altri contesti affrontati, anche dall’Autore, e risolti, legati alla gestione di decine di migliaia di equazioni: la matrice è assemblata tutta, non si usano tecniche di skyline, né è prevista una suddivisione in blocchi. Sono invece gestiti i vincoli obliqui ed il calcolo delle reazioni vincolari è fatto esplicitamente.
La soluzione delle modalità Equilibrio e Congruenza usa invece le sole equazioni di equilibrio (e tenendo in conto vincoli e svincoli obliqui), impiegando però, anche qui, una formulazione messa in piedi appositamente.
Quindi nel programma esistono due distinti solutori.
Il predimensionamento automatico è implementato mediante equazioni formulate appositamente dal Prof. Ballio per questo scopo, sia per elementi in acciaio che per elementi in calcestruzzo armato. Su strutture iperstatiche il predimensionamento automatico richiede un procedimento iterativo, che è stato appositamente programmato.
Il Principio dei Lavori Virtuali per sistemi deformabili è studiato dal programma esattamente come si farebbe con carta e penna, in modo da essere sempre contigui a ciò che si vuole insegnare a fare. Si vedono le strutture principale, fittizia, si vede il sistema di equazioni risolvente in forma letterale, si vedono le incognite cinematiche ed iperstatiche, le quali vengono scelte dall’utente.
Tutti questi sforzi, ed altri ancora ai quali qui non si accenna, sono tesi allo scopo di creare un programma facile da usare. Anche per questo non si è voluto sovraccaricarlo di troppi comandi e funzionalità, che sono sembrate ridondanti rispetto allo scopo.
La possibilità di fare esperimenti numerici, vedendo come cambiano i risultati al variare dei dati di ingresso sembra un punto di capitale importanza a favore dell’impiego di un programma come CESCO. L’approccio analitico-deduttivo è certamente quello più alto si possa sperare di insegnare, e quello che dà, alla lunga, la maggior padronanza della materia. Tuttavia non tutti gli Allievi sono abituati a questo tipo di approccio, e comunque, la sensibilità progettuale non si acquista che con una vasta esperienza fatta di tentativi e tentativi. CESCO può aiutare a farsi una parte di questa esperienza. L’Allievo dovrà sforzarsi di capire il perché di certi risultati, cercando di intuire la ragione fisica che sta dietro un risultato. Non dovrà usare questo programma come un flipper all’unico scopo di produrre risultati: per questo, ammesso e non concesso che si debba mai fare, esistono flipper di ben diverse dimensioni. Se CESCO sarà usato come un flipper avrà fallito il suo scopo.
Il punto di vista del Docente è molto diverso da quello dell’Allievo, perché diverso è il suo compito. Un primo servizio che CESCO può rendere al Docente, è quello di dotarlo di uno strumento di lavoro da usare per preparare e commentare a lezione esercizi, temi di esame, situazioni di progetto di particolare rilievo. Segnatamente per le esigenze di esame è stata pensata la modalità di stampa a quattro riquadri, che riepiloga sinteticamente i risultati di un calcolo, e che può essere usata, ad esempio, per affiggere in bacheca questi risultati.
Immagini prese da CESCO (comando Fotografa) possono essere riprodotte su dispense, libri, lucidi, e possono quindi evitare o ridurre il tedio di scrivere e calcolare a mano. I file corrispondenti possono essere archiviati, inviati per posta elettronica, ripresi e modificati, eccetera eccetera. Ulteriori passi sono allo studio, allo scopo di ampliare il raggio di azione di questo software anche ad altri ambiti.
Nell’esaminare il programma i Docenti vorranno tenere presente che si è voluto creare uno strumento didattico, e che pertanto alcune questioni, tipicamente quelle legate al predimensionamento ed al calcolo degli sforzi, si sarebbero potute illimitatamente ampliare, rimanendo pur sempre nell’ambito dell’opinabile. D’altro canto non si è mai voluto deresponsabilizzare chi usa il programma e fargli credere in alcuna magnifica sorte e progressiva: nessun programma mai potrà sostituirsi al progettista, anche se oggi molti venditori lo fanno credere.
In particolare il predimensionamento è stato pensato allo scopo di dare uno strumento a chi, completamente privo di nozioni di Scienza delle Costruzioni, si trovi a dover imbastire un progetto che abbia un minimo di attendibilità. Il predimensionamento serve a dare un’idea degli ingombri, non a fare a meno delle verifiche! Anche per questo l’altezza di profili IPE ed HEB viene indicata per il generalmente inesistente valore stimato dal programma(ad esempio IPE329…) e non per il valore reale dei profili commerciali: il passo successivo spetta allo Studente. Sarebbe stato facile mettere il profilo commerciale più vicino al valore calcolato, ma non si è voluto farlo. Allo stesso modo, l’orizzonte dei calcoli che vengono usati per stimare l’ingombro è ridotto per scelta, non per necessità o per svogliataggine.
Il numero, la disposizione ed il tipo di punti nei quali, su ogni sezione, vengono calcolati gli sforzi, è stato deciso dall’Autore in base a considerazioni di opportunità didattica, non in base a considerazioni di realismo progettuale.
Questa prima versione attende di essere usata, e sulla base delle osservazioni che giungeranno si potrà migliorare ulteriormente il programma. Chi nell’usare il programma volesse suggerire migliorie o aggiunte può farlo inviando una E-mail all’indirizzo seguente: info@castaliaweb.com.
NOTE ALLA VERSIONE 2.0
Milano, 12-1-2002
Il favore con il quale la versione 1.0 del programma è stata accolta, in specie dai Colleghi Ingegneri ed Architetti, ha indotto l’Autore a sviluppare ulteriormente C.E.S.CO., anche al fine di venire incontro in maniera più precisa alle varie esigenze che si sono prospettate.
La versione 1.0 di CESCO ha così germinato quattro diverse configurazioni:
· CESCO DEMO: è la configurazione dimostrativa del programma, gratuita e liberamente scaricabile dal sito di Castalia.
· CESCO LIGHT: è la configurazione del programma dedicata alla didattica. Della versione base conserva le modalità Equilibrio e Congruenza. In pratica consente di studiare strutture con il calcolo letterale, e si limita a strutture isostatiche o fino a tre volte iperstatiche. La iperstaticità viene risolta con il Principio dei Lavori Virtuali.
· CESCO STANDARD: è una configurazione intermedia, che corrisponde alla configurazione originaria del programma. Ha tutti gli strumenti per la didattica ma ha anche le modalità Predimensiona ed Analisi che consentono di studiare strutture reali.
· CESCO PLUS: è la versione puramente professionale di CESCO, alla quale al momento l’Autore sta ancora lavorando. Essa disporrà solo della modalità Analisi (non più della didattica) e sarà rivolta ai progettisti. Oltre ad un illimitato numero di casi e di combinazioni di carico, disporrà del tabulato in italiano o in inglese, di molti comandi di meshing come la copia, la rotazione ed il mirroring, un accresciuto archivio di sezioni, la possibilità di generare automaticamente strutture tipiche, diagrammi di sforzo massimo (e non solo diagrammi delle azioni interne), interfacciamento con Autocad, comandi per il cemento armato e così via.
Questo help si riferisce alle prime tre versioni: DEMO, LIGHT e STANDARD. E’ previsto il rilascio della versione “PLUS” entro i prossimi tre mesi.
Oltre alla germinazione di nuove configurazioni, la versione 2.0 si differenzia dalla versione 1.0 per il miglioramento della possibilità di schematizzare strutture reali, grazie al miglioramento dei comandi per l’aggiunta di aste, l’aggiunta del comando per cancellare aste, e grazie alla possibilità di aggiungere archi.
Per rendere il programma sempre migliore l’Autore ha anche fatto tesoro delle osservazioni – tutte in verità assai costruttive – giuntegli da chi ha utilizzato il programma. Non tutti gli ampliamenti richiesti si sono già potuti realizzare, ma il lavoro prosegue, nella speranza di creare uno strumento sempre più utile per tutti.
NOTE ALLA VERSIONE PROFESSIONALE
Milano, 17-6-2002
Vede finalmente la luce la versione professionale di Cesco. Si tratta di una importante serie di migliorie e di aggiunte che trasformano Cesco ampliandone considerevolmente lo spettro di azione.
Ora Cesco è un programma completo, capace di aiutare il professionista a fare rapidamente modelli di strutture piane avendo in cambio una considerevole messe di risultati utili. Grazie a Cesco professionale è possibile affrontare rapidamente strutture iso o iperstatiche in cemento armato, acciaio e legno, avendo un ampio tabulato e una considerevole gamma di comandi a disposizione. Si possono avere i valori tensionali in forma di utili mappe che possono costituire la base per il dimensionamento e la veriifica. Il potenziamento del predimensionamento consente di ottenere rapidamente le dimensioni delle membrature che interessano. L’ampia gamma di comandi sul cemento armato dà i termini sostanziali del problema evitando di sovrapporsi e di sfrattare il progettista, ma, al contrario, offrendogli facili strumenti atti a inquadrare il problema.
Rispetto alla versione standard (2.0) Cesco Plus presenta le seguenti fondamentali aggiunte e/o migliorie (non in ordine di importanza):
1.Rappresentazione delle numerazioni dei nodi e degli elementi. Rappresentazione grafica dei nodi.
2.Forte incremento di tutti i comandi di meshing (copia, specchiatura, suddivisione di aste in parti diseguali, conservazione dei carichi dopo la suddivisione delle aste, traslazione dei nodi selezionati, e quindi possibilità di distorcere mesh esistenti adattandole)
3.Possibilità di gestire illimitati casi e combinazioni di carico
4.Aggiunta di un amplissimo tabulato, diviso in 22 capitoli che possono essere aggiunti od omessi. Il tabulato può essere creato con le unità di misura preferite.
5.Fortissimo ampliamento dell’archivio di sezioni disponibili, che sono ora pari a quelle di Sargon e cioè 5600. Alle sezioni si accede per mezzo di filtri basati sul tipo, il nome, i criteri di progetto, ecc.. Questo componente è ora in comune con Sargon/Polisar
6.Aumento del numero di tipi sezionali attribuibili: profili composti, UPN, angolari, profili formati a freddo, ecc..
7.Aggiunta di tutti i comandi di interrogazione, sui nodi, le aste, la geometria, i pesi, le snellezze, le azioni applicate, le risultanti delle azioni applicate a gruppi di oggetti selezionati.
8.Aggiunta dei carichi uniformemente distribuiti linearmente variabili, da un punto interno ad un altro punto interno all’elemento.
9.Aggiunta la possibilità di applicare più carichi distribuiti alla stessa asta.
10.Aggiunta dei comandi per la selezione di nodi ed aste: tutti, nessuno, click, box.
11.Aggiunta dei comandi per la trattazione dei casi di carico (azzeramento, somma pesata, cambiamento di direzione fattorizzato).
12.Aggiunta del comando per l’assegnazione dei coefficienti di libera inflessione.
13.Aggiunta la possibilità di assegnare uno stesso carico a molte aste o nodi per volta con un solo comando.
14.Generalizzazione del predimensionamento automatico al caso di più combinazioni di carico. Possibilità di predimensionare singoli elementi lasciando gli altri invariati.
15.Aggiunta dell’inviluppo delle azioni interne (a schermo e nel tabulato) al variare delle combinazioni di carico.
16.Aggiunta dei diagrammi degli sforzi N/A, M/W, s, t, sforzi principali massimo e minimo, sforzo di Von Mises, anche come inviluppo. Aggiunta delle mappe a colori con i livelli di sforzo. Possibilità di mostrare i diagrammi solo sulle aste selezionate.
17.Comandi di interrogazione degli spostamenti nodali.
18.Calcolo delle armature di travi inflesse in cemento armato con sezioni rettangolari od a T. Calcolo dei diagrammi dell’area di armatura minima a flessione ed a taglio a schermo e nel tabulato, completi di tutti i dati di calcolo (distanza asse neutro dal lembo compresso, tensione di trazione nell’acciaio e di compressione nel calcestruzzo, Rck, fyk, coefficiente di omogeinizzazione, ecc.). Opzione traslazione del diagramma dei momenti. Schema automatico tracciamento barre di armatura a ricopertura del diagramma della minima armatura, al variare del diametro delle barre e di tutti i dati di calcolo come: Rck, tipo acciaio, copriferro, coefficiente di omogeinizzazione, quantità di cui traslare il diagramma di momento, semplice o doppia armatura, coefficiente di amplificazione delle azioni di calcolo. Disegno automatico singole barre longitudinali d’armatura estratte dall’elemento, all’intradosso ed all’estradosso, anche esportato in formato .dxf (alle barre andranno poi aggiunte in Autocad le lunghezze di ancoraggio e/o le pieghe). Diagramma passo staffe dato il diametro, il tipo di acciaio ed il numero di bracci delle staffe. Statistiche che paragonano i quantitativi dei minimi teorici con i quantitativi dei layout proposti.
19.Ampliamento del predimensionamento agli elementi in legno secondo la classificazione dell’EC5. Ampliamento del predimensionamento ai materiali generici di cui si forniscono i valori limite.
20.Aggiunta di nuove barre di comandi: mesh, casi e combinazioni, interrogazioni, barra per il post-processing. Le barre sono ora additive e non mutuamente esclusive.
21.Migliorato il puntamento ai rami, che usa ora la distanza filtrata dall’asse.
Cesco è ora un vasto programma per telai piani, che spazia dalle strutture in acciaio, a quelle in legno, al cemento armato. Uno strumento agile e potente che consente al Professionista di avere rapidamente tutte le informazioni importanti per progettare e per referenziare all’esterno il lavoro svolto.
Sul cemento armato è stato fatto un lavoro importante ed esteso, che tiene in conto la imprescindibile necessità di essere noi a dominare il programma e non viceversa; che tiene in conto il fatto che le esigenze di semplicità di costruzione sono almeno altrettanto importanti di quelle di minimo peso; che lascia il progettista arbitro e non schiavo del suo software.
L’Autore è a disposizione per discutere coi Colleghi ogni possibile miglioria o aggiunta, allo scopo di rendere CESCO sempre migliore.
NOTE DI RILASCIO DELLA VERSIONE 2.0 DI CESCO PLUS
Milano 7-3-2003
La versione 2.0 di CESCO PLUS introduce alcune importanti migliorie. Tutti i profili possono ora essere ruotati a scatti di 90 gradi, di modo che si amplia notevolmente lo spettro delle situazioni di progetto possibili. Le sezioni hanno ora oltre ad una certa forma anche una certa orientazione (le orientazioni possibili sono 4, numerate da 0 a 3). Sia il tabulato che i comandi di interrogazione sono stati aggiornati di conseguenza. L’ampliamento consente ora di avere il calcolo su travi a T rovesce in cemento armato.
Per facilitare le operazioni di attribuzione di sezione e materiale è stato inoltre aggiunto il comando Pick BT, che consente di attribuire ad un insieme di membrature selezionate la sezione ed il materiale di un elemento cliccato dall’utente.
Sempre per rendere più snello l’input le sezioni generiche vengono ora ad essere definite mediante i soli dati di area, momento di inerzia e modulo di resistenza relativi all’asse di flessione nel piano.
Le aste selezionate si vedono ora anche nella modalità ingombro, in modo che è possibile lavorare alla attribuzione delle sezioni in quella modalità.
Sono inoltre state migliorate, rendendole più aderenti a quanto fatto nella pratica professionale, le verifiche di resistenza per i punti delle sezioni laminate ad H.
NOTE DI RILASCIO DELLA VERSIONE 3.0 DI CESCO PLUS
Milano 7-9-2004
La versione 3.0 di CESCO PLUS porta a compimento il progressivo allargamento del programma iniziato circa un anno e mezzo fa. Con la versione 3.0 è possibile fare analisi modali ed a spettro di risposta ed inoltre è possibile eseguire le verifiche automatiche per le strutture in acciaio in accordo a tre diversi verificatori.
Ulteriori aggiunte riguardano l’analisi sismica statica equivalente, un nuovo solutore sparse matrix che affianca il precedente, la possibilità di leggere file esterni con le combinazioni di calcolo (tipicamente create con il modulo Combinazioni).
Grazie a tutte queste aggiunte CESCO PLUS è diventato un vasto programma di telai piani, che può consentire di affrontare una classe di problemi molto molto vasta.
NOTE DI RILASCIO DELLA VERSIONE 4.5 DI CESCO PLUS
Milano 17-9-2006
Questa nuova versione di CESCOPLUS accoglie due importanti novità.
E’ stato aggiunto CHECKSOLVERS.EXE (già testato e impiegato in Sargon) ed il controllo della bontà della esecuzione indipendente. Ciò consente di sottoporre i risultati ad attenti controlli di qualità, nello spirito della crescente consapevolezza dei rischi connessi ad un uso inappropriato dei programmi.
E’ stato aggiunto il verificatore automatico per le strutture in legno, in accordo alle norme EC5, NICOLE, NTC. Questo passo generalizza ulteriormente il possibile uso di CESCOPLUS.
Contestualmente all’uscita di CESCOPLUS 4.5 è in libreria una sua versione ridotta, denominata CESCOWOOD, che è dedicata agli elementi semplici in legno.
NOTE DI RILASCIO DELLA VERSIONE 5.0 DI CESCO PLUS
Milano 17-7-2008
Questa nuova versione di CESCOPLUS include un sostanziale aggiornamento del verificatore in accordo alla versione EN dell’Eurocodice 3, e nuovi importanti comandi per il progetto-verifica di elementi in calcestruzzo armato in accordo all’Eurocodice 2. Contestualmente vedono la luce due nuove versioni limitate di CESCO PLUS, denominate CESCO STEEL e CESCO CONCRETE, entrambe disponibili in libreria in volume a parte pubblicato da EPC (Calcolo di Strutture in Acciaio e Calcolo di Strutture in Calcestruzzo Armato).
CESCO PLUS è ormai un ampio programma che copre le verifiche secondo tre eurocodici, la analisi modale ed a spettro di risposta: uno strumento molto semplice da usare ma completo.
NOTE DI RILASCIO DELLA VERSIONE 5.1 DI CESCO PLUS
Milano 15-9-2011
Questa nuova versione di CESCOPLUS recepisce alcune modifiche e migliorie e riallinea il formato di CSECOPLUS al formato più recente di Sargon. Questa versione corregge alcuni malfunzionamenti (nel modulo modale e spettro) e precisa meglio alcune circostanze nella documentazione. Si tratta di una versione intermedia, preparatoria a futuri sviluppi ulteriori (non lineare, combi-set, ecc).
Da questa versione è possibile eseguire le verifiche con NTC 2008 per il legno e usare il metodo di NTC 2008 (cd. "metodo A") per le verifiche a pressoflessione delle membrature in acciao.
Da questa versione è molto più agevole visualizzare diagrammi con scritte senza che queste rendano confuso e illeggibile il disegno. In pratica i valori agli estremi di ogni elemento saranno stampati solo se il nodo corrispondente è selezionato (e se si sono richieste le scritte).