CDS - CDMa - CDF - CDP - CDGs - CDJ

Libreria strutturale STS: CDS - CDMa - CDF - CDP - CDGs - CDJ

Questa libreria STS rappresenta uno dei migliori esempi di Ambiente di Progettazione Integrata applicato alla risoluzione di tutti i problemi connessi all'ingegneria strutturale, permettendo al professionista di studiare e realizzare tutte le parti componenti le strutture portanti di un manufatto a partire dai disegni architettonici fino alla stesura della relazione geotecnica. I programmi che la compongono, infatti, tramite un innovativo navigatore, possono liberamente interagire tra loro scambiandosi automaticamente tutti i dati utili alla definizione dell'organismo edilizio e fornendo anche le necessarie informazioni alle altre librerie STS permettendo, in sintesi, di risolvere eventuali problematiche di tipo geotecnico ma anche di redigere il computo metrico di ciò che si sta progettando.

Tra le tante caratteristiche di questa libreria, oltre all'adeguamento ai dettami della più recente normativa tecnica (NTC 2018), si segnalano:

• Compatibilità con Windows 10, MAC e Linux (tramite virtualizzazione)
• Funzione di UNDO/REDO multilivello senza alcuna limitazione sul numero di operazioni annullabili;
• Input grafico implementato con tecnologia WinCAD Inside;
• Gestioni grafiche per lo zoom dinamico, il panning e la rotazione della struttura tramite i bottini e la rotellina del mouse, con animazione veloce;
• Creazione automatica degli esecutivi di tutti gli elementi in formato DXF;
• Assemblaggio automatico degli esecutivi in tavole di qualunque formato;
• Relazione di calcolo in formato RTF nativo;
• Nuova fase per la gestione della stampa delle immagini "catturate" in qualsiasi procedura di input/output.

Descrizione tecnica

CDS Win (Computer Design of Structures) è un potente strumento di calcolo che permette di effettuare l'analisi di una qualunque struttura mediante le più sofisticate tecniche F.E.M. (Finite Element Method).
Il programma è inoltre interfacciato con il motore di calcolo OpenSees, la libreria software sviluppata in U.S.A., che rappresenta ad oggi lo "stato dell'arte" a livello mondiale per il calcolo non lineare delle strutture.
Mediante OpenSees, infatti, si può disporre di:

• solutore SPARSE-SOLVER di ultima generazione;
• elementi beam modellati a fibre;
• analisi statiche PUSH-OVER a plasticità distribuita;
• analisi dinamica NON LINEARE con time-history;
• analisi NON LINEARI per piccoli, grandi spostamenti o con effetto P-Delta.

L'input di CDSWin è costituito da un CAD strutturale appositamente studiato, che consente una rapida immissione della struttura ed un agevole controllo grafico dei dati forniti. Il software, infatti, è l'unico a possedere due modalità di input studiate al fine di rendere più agevole la fase di immissione dei dati in funzione della tipologia strutturale.
Tra le tante novità delle fasi di INPUT dell'ultima versione:

• Possibilità di lavorare contestualmente su tutta la struttura direttamente in modalità 3d con rendering foto realistico. è infatti possibile visualizzare in qualunque momento l'intera struttura anziché il singolo piano.
• Possibilità di lavorare in pluri-finestra (secondo la configurazione scelta dall'utente) con aggiornamento contestuale di tutte le finestre (sia quelle di singolo piano che quelle di prospettiva globale).
• Potenziamento delle fasi di osnap sul DXF con indicazione "precoce" del punto di osnap e tracciamento delle entità che determinano l'osnap stesso.
• Potenziamento delle fasi di input degli elementi strutturali secondo modalità puramente CAD (nuova tecnologia WinCAD Inside).
• Innovativa modalità grafica di creazione di elementi strutturali senza preventiva definizione dei fili fissi di appoggio, con aggancio diretto degli oggetti strutturali su un eventuale DXF architettonico.
• Innovativa toolbar verticale a sinistra per gestire la creazione di elementi e/o definizione di carichi in modalità totalmente grafica con possibilità di scelta tra vari motori grafici (WinCAD o OpenGL).
• Creazione di pilastri/travi/setti/plinti/platee/piastre/fori setti/carichi in modalità grafica standard o avanzata con possibilità di copia in verticale per un solo piano o per alcuni.
• Creazione automatica dei corpi scala con pianerottolo intermedio.
• Possibilità di inserimento di nuove tipologie sezioni in c.a. (due tipologie di travi di colmo, T diretta e sezione a C sx) e gestite tutte le forme di sezione pre-definita in archivio per il calcolo S.L.U.
• Fasi di zoom dinamico, panning e rotazione della struttura sempre in linea tramite i bottoni e la rotellina del mouse, con animazione veloce.
• Rappresentazione foto realistica del foro nei setti (è possibile vedere attraverso il foro del setto).
• Selezione al volo di qualsiasi elemento tramite click sulla vista 3d dell'intera struttura, con cambio automatico della quota attiva, e con evidenziazione grafica dell'elemento selezionato.
• Graficizzazione dei carichi o degli elementi secondari (solai, scale, tamponature, ecc..) tramite trasparenze.
• Possibilità di scostamento verticale di singole travi di un piano per creare direttamente le travi di interpiano (senza necessità di definire alcuna ulteriore quota di interpiano!), con creazione automatica dei nodi intermedi dei pilastri.
• Innovativa procedura per l'input dei ballatoi di geometria qualsiasi, con aggancio automatico su travi multiple.

CDSWin è fornito di solutore STS di terza generazione denominato "WarpSolver" che si affianca all'affidabile, tradizionale ed ancora prestante solutore "SkyLineSolver" di seconda generazione. Le capacità di "number crunching" del "WarpSolver" di CDSWin sono straordinarie e confermano ed ampliano la superiorità sinora detenuta dal CDSWin in questo ambito.

Il CDSWin WarpSolver è inoltre dotato di un accurato controllo della soluzione, a mezzo di appositi algoritmi, tra cui quelli per il calcolo del numero di condizionamento e del raffinamento iterativo della soluzione. Analoghi avanzamenti sono stati ottenuti nell'ambito della ricerca degli autovalori, particolarmente velocizzata nel caso di analisi sismiche nodali che possono richiedere un numero molto elevato di autovalori in funzione della tipologia strutturale. Le nuove funzioni di ricerca degli autovalori sono mediamente 20 volte più veloci nel "WarpSolver" rispetto allo "SkyLineSolver". Infine un ulteriore vantaggio del nuovo solutore consiste nella crescita della dimensione della struttura calcolabile: il "WarpSolver" può tranquillamente risolvere strutture nell'ordine dei milioni di gradi di libertà. Una delle potenzialità di maggior rilievo del CDSWin è rappresentata dal modulo per la riverifica delle strutture esistenti. Tale riverifica può essere effettuata tramite un semplice calcolo lineare (confrontando i valori ultimi delle sollecitazioni con le caratteristiche della risoluzione elastica), ovvero attraverso un calcolo statico non lineare PUSH-OVER.

A tal scopo il CDSWin è stato dotato di apposite procedure per la definizione in input delle armature sia nelle fasi travi e pilastri (in input per impalcati), sia nella fase aste3d (in input spaziale). Anche per questi nuovi comandi sono presenti le consuete fasi di copiatura e cancellazione. Le armature da considerare nella riverifica possono anche essere definite dall'utente graficamente nella fase di disegno ferri; in tal caso il CDSWin le trasformerà automaticamente nel formato richiesto dal modulo di calcolo. Sono state inoltre implementate nuove procedure per il calcolo e la visualizzazione dei domini di resistenza delle sezioni in c.a. e per la visualizzazione dei risultati della push-over.

Anche al fase di VISUALIZZAZIONE RISULTATI presenta importanti novità come la nuova procedura per visualizzare ed interrogare su finestra indipendente i grafici delle sollecitazioni aste o quella per la visualizzazione dei diagrammi di interazione delle aste in c.a. con le effettive armature di esecutivo. CDSWin permette, inoltre, di effettuare il progetto di strutture isolate alla base, anche in campo dinamico non lineare, ovvero di strutture in cui sono previsti dei dispositivi, chiamati appunto isolatori sismici, da disporsi tra la fondazione e lo spiccato dell'edificio capaci di impedire l'ingresso dell'eccitazione sismica. La definizione dell'isolatore è possibile sia nella fase dell'input per impalcati che nella fase dell'input spaziale. Anche per questi nuovi comandi sono presenti comode fasi di copiatura e cancellazione.

Gli isolatori possono essere inseriti tra il piede del pilastro e la fondazione ma anche tra elementi strutturali qualsiasi come nel caso di setti di fondazione. Il principio meccanico che sta alla base della protezione sismica mediante isolamento è quello di realizzare una interfaccia molto più deformabile della soprastruttura tra la fondazione e l'edificio, in modo da avere un innalzamento del periodo proprio della struttura a valori intorno o maggiori ai 2 secondi. Questo spostamento sui periodi alti dello spettro, associato alle caratteristiche dissipative del dispositivo, comportano una drastica riduzione delle accelerazioni. Tale soluzione risulta essere inoltre quasi una via obbligata se è necessario mantenere una piena funzionalità anche in caso di forti eventi sismici come nel caso degli ospedali.
Le verifiche di resistenza seguono le direttive imposte dall'utente tramite gli appositi criteri di progetto, gestibili asta per asta. Attraverso questi criteri di progetto è quindi possibile differenziare vari parametri, quali le caratteristiche dei materiali, il tipo di staffatura, diametri,...

Gli elementi bidimensionali verticali (setti) orizzontali o comunque inclinati (piastre) vengono verificati alle sollecitazioni agenti.
Per le pareti sismiche la nuova norma prescrive delle verifiche da effettuarsi allo S.L.U. per garantire dei modi di collasso di tipo duttile. Tali verifiche vengono effettuate da CDSWin in maniera rigorosa. In particolare, verranno verificati i vari modi di collasso a taglio e per flessione composta.
CDSWin incorpora potenti automatismi che permettono di rispettare la gerarchia delle resistenza per le strutture di qualsiasi classe di duttilità (alta o bassa).
E' anche possibile eseguire la verifica di resistenza al fuoco per aste in c.a. soggette a carico d'incendio, valutandone la capacità portante secondo i criteri delle nuove norme tecniche.
Una volta effettuato il calcolo è possibile avvalersi dei post-processori grafici per ottenere i disegni esecutivi della struttura, con computo automatico importabile in ACRWin.

Il disegno automatico degli esecutivi comprende le piante di carpenteria con quotatura automatica; la prospettiva con rimozione delle linee nascoste; l'armatura delle travi anche inclinate ed estradossate; le tabelle pilastri e plinti sia diretti che su pali; le armature delle piastre e/o platee e di elementi lastra-piastra verticali.
Il post-processo grafico comprende la personalizzazione interattiva dei disegni esecutivi.
Per quanto riguarda gli esecutivi in acciaio, a partire dal modello 3D già calcolato, si possono estrapolare delle sottostrutture piane, comunque orientate nello spazio, distinguendole in sottostrutture intelaiate o reticolari. Mediante un versatile archivio tipologico, è possibile scegliere tra le tante unioni a disposizione ed effettuare il dimensionamento, la verifica ed il disegno dei nodi metallici.

Il programma dispone di un riconoscimento automatico del nodo in base ai profili convergenti sull'unione e predispone un predimensionamento geometrico del nodo, rendendone immediatamente visibile, in un'apposita finestra, la vista frontale, laterale e superiore.

Le verifiche svolte variano a seconda della tipologia del nodo e coprono tutti gli elementi componenti il nodo stesso quali bulloni, squadrette, profili, flange, piastre, fazzoletti,... La restituzione dei disegni esecutivi di può ottenere a video, su file DXF, su plotter o su stampante grafica.

CDMa Win (Computer Design of Masonries) è un software per la verifica di strutture in muratura. Se si è in possesso del software CDSWin sarà possibile esaminare anche strutture miste (elementi strutturali in c.a. e/o acciaio e/o legno connessi alla muratura). Sarà anche possibile studiare strutture murarie secondo i dettami del recente D.M. 2018, anche con analisi statica non lineare di tipo PUSH-OVER.
La modellazione della struttura consente una totale libertà nella definizione degli spessori, dei materiali e nel posizionamento e dimensionamento di aperture. In particolare è possibile tenere conto di irregolarità geometriche in pianta ed in elevazione; della contemporanea presenza di materiali "muratura" differenti, di aste e telai in c.a., acciaio e legno; di cordoli sopra i setti in muratura; di architravi in acciaio o c.a. sopra i fori; di coperture inclinate; di tiranti e cavi di precompressione; di reti metalliche ed in FRP; del sistema brevettato CAM; di volte in muratura; di cerchiatura dei fori; presenza di murature armate.
E' possibile progettare l'adeguamento sismico utilizzando sistemi di controventamento in acciaio, in calcestruzzo armato o tramite dissipatori sismici. E' inoltre supportata l'analisi sismica statica o dinamica modale sia in presenza che in assenza di solai rigidi.
CDMa Win permette di effettuare da uno stesso input la generazione di due diversi modelli di calcolo:

• un primo modello schematizza i muri con elementi bidimensionali rettangolari rappresentativi di stati tensionali di sola membrana con deformabilità nel proprio piano, a lastra quindi, di tipo tagliante, estensionale e flessionale;
• un secondo modello, detto a "telaio equivalente", schematizza i maschi e le fasce di piano con elementi finiti di tipo beam a due nodi ed offset rigidi per modellare i pannelli di nodo maschio-fascia di piano;
• un terzo modello utilizza la tecnica del macroelemento per la modellazione degli edifici esistenti. Il modulo denominato MacroMuri3D è ingrado di descrivere geometrie anche fortemente irregolari superando le limitazione proprie delle altre possibili modellazioni.

Il calcolo esteso comprende la verifica dei singoli maschi murari per i carichi verticali e per quelli orizzontali. Per la verifica statica viene effettuato il calcolo della snellezza dei singoli muri e delle eccentricità. E' tenuta anche in conto l'azione del vento e della spinta di un eventuale terrapieno.
In zona sismica viene inoltre effettuata la verifica a sisma ortogonale. I muri non collegati all'impalcato rigido vengono verificati isolatamente, ciascuno in funzione del carico portato.
Nella fase di visualizzazione dei risultati sono presenti delle procedure grafiche che permettono di avere il controllo sulle varie modalità di collasso ed i valori dei meccanismi resistenti previsti dalla più recente normativa tecnica. Vengono inoltre verificate anche le eventuali travi di collegamento in muratura che si ritengono essere resistenti a flessione e taglio.
L'analisi PUSH-OVER permette una più realistica valutazione della capacità di resistere al sisma e, rispetto alle analisi lineari, permette spesso di adeguare gli edifici in maniera più razionale senza la necessità di effettuare pesanti interventi finalizzati all'aumento della resistenza. Con questa analisi il modello generato è con maschi murari ad aste, aderente fedelmente alla formulazione denominata SAM (Magenes e Calvi, 1996). L'originaria formulazione bidimensionale del metodo è stata estesa in CDMa Win al caso tridimensionale.
Sono presi in considerazione sia i modi di collasso flessionale che a taglio con i rispettivi valori di spostamenti ultimi previsti dalla normativa sismica. I valori della resistenza ultima, sia dei maschi che delle architravi, sono calcolati tenendo in conto la presenza di eventuali provvedimenti di rinforzo (tiranti passivi e attivi, cordoli in c.a., ...). La verifica è di tipo globale e viene effettuata confrontando, sull'apposita curva, la capacità di spostamento della struttura con la domanda. Vengono inoltre calcolati i valori della PGA limite per i vari livelli di prestazione richiesti dalla normativa.

CDF Win (Computer Design of Floors) è un software per il calcolo ed il disegno di solai latero-cementizi gettati in opera, prefabbricati (a traliccio e a piastra, precompressi, misti legno-cls. L'input grafico si avvale di un CAD appositamente realizzato e dotato di sofisticate funzioni di puntamento a video degli elementi strutturali (appoggi, campate, carichi distribuiti, forze e coppie concentrate,...) che consentono un rapido inserimento ed un agevole controllo dei dati forniti. Le campate appartenenti ad un singolo solaio possono avere sezioni diverse, in forma, dimensione e tipologia ed essere anche comunque inclinate.
Nel caso in cui si sia in possesso del software CDSWin i dati relativi all'input dei solai saranno trasferiti in automatico tra i due programmi.
Il calcolo viene condotto con analisi agli elementi finiti. I carichi distribuiti possono anche essere trapezoidali. Le verifiche sono condotte secondo i dettami della più recente normativa tecnica in materia (NTC 2018). Nel caso di travetti o lastre prefabbricate vengono eseguite anche le verifiche di autoportanza. Il modulo di visualizzazione dei risultati tramite mappe a colori e la gestione multi finestra, consente di effettuare un agevole controllo comparato delle varie verifiche.
Il disegno dei ferri può essere personalizzato sia tramite parametri che mediante funzioni grafiche dedicate, che permettono un immediato e potente controllo in tutte le fasi di stesura dei disegni esecutivi di cantiere. Viene realizzato in automatico anche il disegno ferri dei solai inclinati e delle scale, compreso il particolare del gradino.
CDFWin, in sinergia con CDSWin, produce in automatico la pianta di carpenteria completa di esecutivo dei ferri dei solai. Anche CDFWin dispone della potente tecnologia "WinCAD INSIDE" che consente la più completa personalizzazione grafica degli esecutivi.

CDP Win (Computer Design of Plinths) è un software per il calcolo ed il disegno degli esecutivi di plinti di fondazione diretti o su pali. L'input grafico si avvale dello stesso ambiente CAD, con doppio motore grafico WinCAD/OpenGL, presente in CDSWin. CDPWin implementa compiutamente le NTC 2018. I plinti possono avere forma triangolare, pentagonale, esagonale o rettangolare, con un numero di pali, per ciascun plinto, da uno a nove. I plinti diretti sono di forma rettangolare, con o senza rastremazione.
è prevista la possibilità di inserire bicchieri come alloggiamenti di pilastri prefabbricati. E' possibile calcolare plinti zoppi o con posizione eccentrica del pilastro. Inserito inoltre il calcolo dei micropali ed il loro disegno esecutivo che può riferirsi a micropali di travi e/o platee di fondazione oppure di plinti; in questo ultimo caso l'esecutivo del micropalo verrà integrato nell'esecutivo della zattera del plinto. Poiché CDPWin e CDSWin condividono la stessa base di dati, i plinti presenti nella struttura vengono automaticamente considerati nel modello strutturale tramite molle di opportuna rigidezza.
Per plinti su pali viene calcolata la portanza del singolo palo e ne viene considerata la riduzione per i pali in gruppo. Il calcolo delle sollecitazioni sui pali viene effettuato agli elementi finiti.

Il disegno degli elaborati grafici è governato da una serie di parametri definibili dall'utente. E' comunque possibile modificare gli esecutivi con una manipolazione interattiva delle armature. In particolare, l'esecutivo vanta un avanzato modulo di manipolazione delle armature che permette la comparazione in tempo reale delle aree di armatura di calcolo e disegno. E' anche disponibile una procedura per l'assemblaggio automatico delle tavole, in formato DXF e DWG.
Il programma fornisce l'esecutivo completo (manipolabile) del plinto, tanto relativamente alla zattera, che ai pali e all'eventuale bicchiere. Oltre all'implementazione della nuova normativa, viene anche effettuata la verifica a slittamento per plinti diretti.

CDGs Win (Computer Design of Geotechnical Structures) è un software per il calcolo geotecnico di strutture di fondazione sia superficiali (plinti diretti, platee e travi Winkler) che profonde (pali singoli o in gruppo), che permette di calcolare la capacità portante, le tensioni indotte nel terreno, i cedimenti elastici e di consolidazione.
Il software è interfacciabile con CDSWin per lo studio della risposta del terreno relativamente a strutture con esso modellate. Il calcolo, in accordo alla più recente normativa, permette di considerare anche il caso delle fondazioni compensate.

Il modulo per il calcolo non lineare della portanza dell'intera fondazione consente di sfruttare appieno tutte le risorse plastiche del terreno portando a verifica anche situazioni non verificate secondo un calcolo di tipo "classico". Il programma è dotato di una potente procedura di visualizzazione dei risultati che riporta in forma grafica gli andamenti delle grandezze geotecniche in gioco mediante colorazione degli elementi strutturali, mappe a colori o diagrammi. Per le fondazioni superficiali, ad esempio, vengono rappresentate il carico limite e i coefficienti di sicurezza. Analogamente, per le fondazioni su pali è possibile ottenere informazioni su carico limite alla punta, laterale, negativo e flag di verifica.
Ricorrendo alla tecnica delle mappe a colori vengono rappresentati sia i cedimenti elastici che quelli edometrici.
Nel caso di calcolo non lineare è possibile ottenere anche la colormap delle plasticizzazioni nel terreno associate ad un certo moltiplicatore di collasso.

CDJ Win (Computer Design of Joint)  Con il nuovo programma STS per il calcolo FEM dei nodi in Acciaio, CDJ Win, si apre una nuova epoca nel calcolo delle giunzioni metalliche.
Grazie al modulo di base "FEA-Connection" il calcolo dei nodi in Acciaio fa un passo da gigante: il calcolo FEM dei nodi in Acciaio permette infatti di calcolare collegamenti con geometria qualsiasi.
Il lavoro di input è reso semplicissimo da un CAD appositamente realizzato allo scopo che permette di "disegnare" il nodo senza preoccuparsi minimamente del modello di calcolo, che verrà desunto dagli algoritmi del programma in modo totalmente automatico e trasparente.
Si potrà quindi affrontare il calcolo di giunzioni con geometria qualsiasi: se la puoi disegnare la puoi calcolare!
Per dare una idea dell'importanza di questo nuovo software, basti pensare che in un unico strumento sono stati implementati:
-    Un CAD vettoriale tridimensionale in modellazione solida (non una semplice finestra di restituzione grafica di un input numerico);
-    Un meshatore tridimensionale ad elementi "brick" (non semplici shell  privi di spessore) ad elevatissima precisione ed efficienza;
-    Un solutore a 64 bit parallelo con velocità di risoluzione sbalorditiva, tra le più alte attualmente disponibili sul mercato mondiale;
-    Un calcolo agli elementi finiti di tipo tridimensionale "brick" con non linearità sia geometrica che di materiale (disponibile come modulo OpenSees©);
-    Un visualizzatore di risultati in colormap di nuova generazione.

 Una volta disegnato il nodo il modello di calcolo verrà realizzato in totale autonomia dal programma; inoltre il controllo dei risultatirisulta agevole grazie all’uso delle colormap di tensioni, deformazioni ed evidenziazione dei punti di tensione critica. In output viene infine restituito un file tridimensionale "solido" che, importato in qualsiasi CAD 3D, permette di realizzare facilmente l’esecutivo del nodo.