Modellazione accurata

Analogamente a quanto riscontrato per l’edificio elementare, la modellazione numerica accurata del complesso residenziale è risultata molto dispendiosa in termini di tempo e soggetta ad un alto rischio di commettere errori di modellazione vista la complessità della sua redazione.

In questa modellazione è stato necessario aggiungere ulteriori elementi frame per rappresentare i traversi superiori e inferiori del telaio leggero, un po' come è stato fatto per il telaio bidimensionale e l’edificio elementare.

Fig. 131 - Elementi frame aggiuntivi per la modellazione numerica accurata

Sviluppo di un metodo semplificato per l’analisi strutturale di costruzioni di legno tipo Platform Frame

156

6.2.3 Risultati a confronto

Anche per questo terzo caso studio i parametri rappresentativi sono confrontabili in maniera soddisfacente. Vista la complessità del progetto e l’alto rischio di commettere errori di modellazione, risulta amplificato il rapporto tra modelli in relazione al numero di ore di lavoro.

Confronto risultati complesso residenziale

Periodi [s]

M. semplificato M. accurato

Periodo fondamentale T1 0,5757 0,5472

Periodo corrispondente al 2°modo di vibrare T2 0,5024 0,4635 Periodo corrispondente al 3°modo di vibrare T3 0,4841 0,4567

Masse partecipanti [%] Modo 1 UX 0,000 0,000 UY 0,866 0,839 RZ 0,008 0,007 Modo 2 UX 0,930 0,887 UY 0,000 0,000 RZ 0,003 0,004 Modo 3 UX 0,020 0,004 UY 0,000 0,000 RZ 0,879 0,833

Reazioni alla base [kN]

Forza globale lungo X (SLV) Fx ± 167,59 ± 199,52 Forza globale lungo Y (SLV) Fy ± 141,76 ± 161,07

Forza globale lungo Z (SLV) Fz 910,00 963,63

Numero di elementi [-]

Frame nframe 537 802

Joint njoint 1625 25671

Shell nshell 1020 17640

link nlink 120 5463

Rapporto modelli in relazione al numero di frame 1 / 1,5 Rapporto modelli in relazione al numero di joint 1 / 16 Rapporto modelli in relazione al numero di shell 1 / 17 Rapporto modelli in relazione al numero di link 1 / 46

Tempo impiegato per la modellazione [h]

Ore di lavoro h 8 88

Rapporto modelli in relazione al numero di ore 1 / 11

CONCLUSIONI

Nella parte introduttiva di questo lavoro di tesi si è reso necessario mettere a conoscenza il lettore degli aspetti principali dei sistemi costruttivi in legno e, nel dettaglio, della parete di tipo Platform Frame, oggetto di semplificazione numerica. Si è data molta importanza al contenimento dei costi e alla durata del cantiere illustrando le fasi di montaggio del sistema costruttivo combinato, scelto per modellare i tre casi studio nell’ultima parte di questo lavoro.

La descrizione e l’utilizzo del metodo analitico per determinare la rigidezza totale di una parete sono stati necessari per non commettere errori grossolani durante le modellazioni numeriche svolte in tutto il lavoro. A tal proposito si è fatto affidamento alla trattazione analitica dell’Università di Trento, il modello UNITN, che considera quattro contributi di deformazione. Tale modello ci ha accompagnato nelle prime analisi fornendoci risultati corretti da utilizzare come confronto con le modellazioni numeriche effettuate.

La fase della convalida del modello numerico si è dimostrata determinante, permettendoci di stimare correttamente la rigidezza della parete, oggetto di metodo semplificato, così da garantire affidabili le successive fasi di lavoro. Questi primi risultati, relativi alla convalida del modello numerico, sono stati più che esaurienti avendo riscontrato la loro buona coincidenza sia col test sperimentale che col modello UNITN, già validato dai suoi autori; nello specifico è risultata ottima la somiglianza di spostamento all’aumentare della forza applicata, nonostante la prima fase di spostamento sia risultata del 20% fuori dal test. Questa differenza di valore è dovuta principalmente all'attrito tra parete e base di fissaggio in acciaio che ha aumentato così la rigidezza orizzontale delle pareti. Tale attrito, secondo l’Eurocodice, non deve essere considerato come meccanismo di resistenza, specialmente con riferimento all'azione sismica.

Definita l’affidabilità della modellazione numerica si sono potute svolgere le prime analisi dedicate alla scelta degli elementi costituenti la parete oggetto di semplificazione. Molta attenzione è stata dedicata all’assunzione di valori

Sviluppo di un metodo semplificato per l’analisi strutturale di costruzioni di legno tipo Platform Frame

158

attendibili di rigidezza da adottare per i vari elementi, facendo sempre riferimento a test sperimentali o espressioni empiriche definite dal Benestare Tecnico Europeo specifico per ogni elemento. Successivamente questa fase di ricerca si è conclusa con la scelta del materiale più idoneo per la pannellatura, privilegiando il gessofibra all’OSB, essenzialmente per la loro maggior rigidezza a taglio, resistenza al fuoco e traspirabilità al vapore. Molta importanza va dedicata alla traspirabilità di una parete in legno per aumentarne la durabilità nel tempo.

Definita la parete scelta, si è sviluppato il metodo semplificato sulla base di un’uguaglianza di spostamento tra modellazione numerica accurata e semplificata. La semplificazione è stata rappresentata da due diagonali equivalenti che hanno tenuto conto delle quattro cedevolezze maggiormente influenti. Si è deciso di assumere un comportamento della parete puramente elastico lineare, anziché bi- lineare. Questa ipotesi è stata avanzata nei casi studio eseguiti, modellati sia in maniera accurata che semplificata. Come ci aspettavamo le modellazioni semplificate sono risultate di poco più deformabili rispetto alle modellazioni accurate. Inizialmente si è considerato come caso studio un telaio bidimensionale e successivamente un edificio elementare, ottenendo in entrambi i casi dei risultati molto soddisfacenti. Sempre in questa fase di lavoro è stata definita la forza agente sulla parete della modellazione semplificata come proiezione degli sforzi delle diagonali equivalenti.

I risultati incoraggianti delle analisi sul telaio 2d e sull’edificio elementare hanno permesso di eseguire un’applicazione del metodo semplificato ad un edificio complesso; analogamente ai primi due casi studio si sono eseguite le due modellazioni a confronto. Nonostante l’alto rischio di commettere errori nel realizzare la modellazione numerica accurata, il confronto tra le due modellazioni del complesso residenziale è risultato più che accettabile, avvalorando la ricerca condotta.

Attualmente in Italia, a differenza di altre nazioni, si ha la tendenza di associare le strutture in legno a luoghi di zone settentrionali o comunque posti di località montane, credendo che una casa per essere sicura debba essere necessariamente in muratura. Al contrario le costruzioni in legno possiedono migliori caratteristiche antisismiche, garantiscono un sensibile risparmio

Conclusioni

energetico, e rappresentano la nuova frontiera di Edilizia Sostenibile da cui i futuri progettisti non potranno più prescindere.

La speranza di questo lavoro di tesi e di iniziare a cambiare la visione comune, fornendo materiale che sia di supporto a tutti coloro che vogliono intraprendere la strada delle costruzioni in legno.