Nell'ambito dell'ingegneria strutturale, l'utilizzo di fogli di calcolo come Microsoft Excel rappresenta uno strumento estremamente versatile e diffuso per l'analisi e la verifica di elementi strutturali. Tutte le app sono implementate in Microsoft Excel, l’applicativo di calcolo più diffuso al mondo. Molti professionisti utilizzano i propri fogli Excel, sviluppati prendendo a piene mani da testi di riferimento come il libro di Piazza e le normative CNR206, per affrontare la complessità delle strutture in legno. Questa metodologia consente di eseguire calcoli e verifiche approfondite su travi in legno massiccio, garantendo la conformità alle normative vigenti.
Vantaggi e Peculiarità del Calcolo del Legno in Excel
Il legno, in quanto materiale, si comporta in modo lineare elastico, rendendo la sua modellazione tecnica potenzialmente più agevole rispetto all'acciaio in alcuni contesti. I procedimenti sono sempre lineari, senza la necessità di iterazioni complesse. Anche per i collegamenti, le formule di Johansson, che sono le soluzioni di equazioni differenziali, sono già esplicitate e risolte, richiedendo solo di essere "copiate" in un foglio Excel. Inoltre, ci sono i vari coefficienti kmod e kser, i quali sono coefficienti correttivi che entrano linearmente nel calcolo e sono semplicemente da scegliere dalle tabelle in funzione del problema specifico. Se si devono fare analisi di aste, come travi, colonne e controventi, l'intero processo è gestibile in modo molto semplice. Tuttavia, è importante considerare molti più modi di rottura e più direzioni, essendo il legno un materiale ortotropo.
Riferimenti Normativi e Metodologici Essenziali
Il calcolo e la progettazione delle strutture in legno sono regolamentati da un quadro normativo preciso. Il volume approfondisce i principali aspetti del calcolo e della progettazione delle strutture in legno, ai sensi delle Norme Tecniche per le Costruzioni. Il quadro normativo di riferimento include, oltre alle NTC 2018, le norme armonizzate della serie UNI EN e la Circolare n. L’opera analizza la teoria e la metodologia che guida la definizione dei modelli di calcolo, secondo i criteri di verifica agli Stati Limite Ultimi (SLU) e agli Stati Limite di Esercizio (SLE) per sezioni rettangolari in legno massiccio o lamellare. Vengono trattati la caratterizzazione meccanica dei materiali lignei, la modellazione strutturale e la definizione delle azioni e delle combinazioni di carico previste dalle normative.
Il foglio di calcolo effettua il calcolo o la verifica agli stati limite ultimi, secondo le N.T.C. 2018 (D.M. 17/01/2018), di solai nuovi o esistenti, di interpiano o di copertura (tetto), con struttura portante costituita da travi in legno lamellare e massiccio, a sezione rettangolare o circolare, appoggiate alle estremità, sottoposte a carichi uniformemente distribuiti. Il calcolo solaio in legno può essere applicato anche a qualsiasi altra applicazione rispondente allo schema statico illustrato.
Tipologie di Verifiche Effettuate con Excel
I fogli di calcolo consentono di progettare e verificare elementi strutturali in legno massiccio e legno lamellare eseguendo le verifiche di resistenza (SLU), stabilità e deformabilità (SLE) ai sensi della Normativa Tecnica vigente. Il foglio di calcolo effettua automaticamente:
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- La verifica a flessione semplice o deviata.
- La verifica a taglio.
- La verifica a svergolamento (instabilità flessiotorsionale).
- Le verifiche (SLE) di deformabilità istantanea e a lungo termine della trave richieste dalle N.T.C. 2018.
Il risultato viene visualizzato immediatamente, indicando se le verifiche vanno a buon fine o se bisogna intervenire sui dati di input. È prevista l'aggiunta di ulteriori coefficienti di combinazione dei carichi in funzione della destinazione d’uso, in modo da tenerne conto nelle verifiche SLE. È inclusa anche la verifica a svergolamento delle travi inflesse (instabilità flessiotorsionale).
VERIFICA A IMBOZZAMENTO E SVERGOLAMENTO. ES 1 (276)
Tabella Riepilogativa delle Verifiche Principali
| Tipo di Verifica | Descrizione | Riferimento Normativo |
|---|---|---|
| Resistenza (SLU) | Flessione semplice/deviata, taglio | NTC 2018 |
| Stabilità (SLU) | Svergolamento (Instabilità flessiotorsionale) | NTC 2018 |
| Deformabilità (SLE) | Istantanea e a lungo termine | NTC 2018 |
Requisiti Tecnici e Funzionalità dei Fogli Excel
Per il corretto funzionamento di queste applicazioni in Excel, sono richiesti requisiti minimi specifici. I requisiti minimi per il corretto funzionamento sono Microsoft Excel 2007 o versioni successive. Alcune applicazioni più avanzate, come "STRUTTURE IN LEGNO", richiedono la preinstallazione di una versione di MS Excel in grado di gestire le macro in VBA (l’applicazione è stata testata con MS Excel 2019) e di un editore di testi. Dal punto di vista della presentazione, il foglio, in termini di font, caratteri e distribuzione dei paragrafi, è impostato per una stampa su formato A4 chiara e leggibile in ogni sua parte.
Ambiti di Applicazione del Calcolo con Excel
I fogli di calcolo in Excel sono particolarmente adatti per l'analisi di elementi strutturali specifici. Se si devono fare analisi di aste (travi, colonne e controventi) è tutto gestibile in modo molto semplice. Anche il platform frame, per una limitata esperienza, è sempre gestito come una serie di aste. È fondamentale notare, tuttavia, che strutture come xlam e loghaus vanno trattate diversamente, in genere modellando a plate.
Risorse e Strumenti Complementari
Oltre ai fogli di calcolo specifici per le travi in legno, esistono diverse risorse e applicazioni che possono supportare i professionisti nel settore delle costruzioni. Ad esempio, "Eolo" consente il calcolo dell’azione del vento sulle costruzioni. "Ver.Sez." è un'applicazione per il progetto e la verifica di sezioni in cemento armato, mentre "NODI C.A." si occupa della verifica dei nodi trave-pilastro in calcestruzzo armato. Per l'ottimizzazione dell'interfaccia utente in Excel, l'applicazione "Pedice" permette di inserire pedici, apici e lettere greche nei fogli con facilità. Per un approfondimento normativo, i "Focus Normativi" e i "Focus Analitici" offrono documenti dettagliati sulle prescrizioni normative e sui passaggi matematici necessari per formule di verifica.
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