Conoscere Aedes.SLC

Guida alle funzionalità del software

Aedes.SLC è un software per l'analisi dei solai misti in legno e calcestruzzo, considerando la collaborazione fra i due materiali, conforme alla Normativa tecnica vigente: il D.M. 17.1.2018 con la relativa Circolare 7 del 21.1.2019 e documenti collegati, e le Istruzioni per la Progettazione, l'Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno CNR-DT 206 R1/2018 (evoluzione delle precedenti CNR-DT 206/2007).
La tecnica dei solai misti in legno e calcestruzzo assume un particolare ed importante ruolo ai fini del recupero dei solai in legno in edifici esistenti.

 

 

L'operazione di recupero e consolidamento si inquadra nell'ambito degli Interventi di Miglioramento Antisismico, e più in generale interessa casi di consolidamento conservativo anche a soli fini statici (per esempio, per limitare la deformabilità dei solai ed alleggerire il carico portato dagli elementi lignei). 
A queste tipologie di intervento relative ai diaframmi di piano si fa riferimento nella Circ. 7 del 21.1.2019, in §C8.7.4.1 ("Criteri e Tipi di intervento") e nelle Direttive P.C.M.9.2.2011: "Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni" in §6.3.4 ("Interventi volti a ridurre l'eccessiva deformabilità dei solai ed al loro consolidamento": (...) per i solai lignei, mediante la tecnica di rinforzo con soletta collaborante in calcestruzzo, eventualmente alleggerito, si può realizzare un irrigidimento nel piano del solaio e flessionale (...)).

Solai con struttura mista legno-calcestruzzo possono inoltre essere utilizzati per la costruzione di nuovi impalcati, e vengono espressamente richiamati dalla Normativa vigente: nel D.M. 17.1.2018, in §7.2.6, si osserva che possono essere considerati infinitamente rigidi nel loro piano medio orizzontamenti piani realizzati in struttura mista con soletta di calcestruzzo armato di almeno 50 cm. di spessore collegata ad elementi strutturali in legno da connettori a taglio opportunamente dimensionati.

SLC consente l'analisi dei solai misti in legno e calcestruzzo in entrambe le configurazioni progettuali, sia di consolidamento di strutture esistenti, sia di realizzazione di nuovi impalcati.
 

Per conoscere in modo completo SLC, puoi consultare il manuale:
Manuale di SLC
 

SLC è il software Aedes per l'analisi degli Interventi di Consolidamento strutturale consistenti nel recupero statico dei Solai in legno esistenti, attraverso il getto, al di sopra dell’orditura delle travi e dei travetti, di una soletta in calcestruzzo. 
Il software è idoneo anche per solai di nuova realizzazione caratterizzati dall’accoppiamento legno-calcestruzzo.

• Calcolo della sezione con connessione deformabile secondo la Teoria adottata in Eurocodice 5 e accolta dalla Normativa Italiana (CNR-DT 206), con definizione della rigidezza flessionale efficace della sezione composta (scorrimenti non trascurabili tra trave e soletta).

 

 

Orditura semplice (solo travi principali), doppia (travi e travetti) con o senza connessioni per i travetti. Oltre ai solai piani orizzontali: solai di copertura inclinati (falde), con pressoflessione per elementi inclinati (puntoni) e flessione deviata per elementi in copertura ad asse orizzontale (parallelo alla linea di colmo) ma con sezione trasversale inclinata.

 

 

Impostazione automatica dei parametri di calcolo (fra cui: larghezza della soletta collaborante, parametri meccanici dei materiali: legno e calcestruzzo, rigidezza e resistenza dei connettori, carichi variabili: entità e coefficienti parziali per verifiche a Stato Limite Ultimo), che possono comunque essere modificati.
Verifiche iniziale (a tempo zero) e finale (a tempo infinito), considerando gli effetti viscosi a lungo termine. Risultati in termini di Resistenza (verifiche a flessione e a taglio, con pressoflessione nel caso dei puntoni di copertura), Deformabilità (frecce a breve e lungo termine) e Resistenza al fuoco con tempo di resistenza REI distinto fra trave e travetti.

Tipi di legno (conifere, latifoglie, lamellare, e altre tipologie, come riportate in CNR-DT 206 R1/2018) già presenti in archivio, con possibilità di ampliare e/o modificare la tabella dei materiali. 

Calcestruzzo normale (D.M. 17.1.2018, §4.1) o calcestruzzo di aggregati leggeri (LC) (Circ. 7 del 21.1.2019: §C4.1.12) definito da classe di resistenza e classe di massa.

 

 

Dimensionamento ottimale dei connettori in acciaio, con possibilità di diradamento in mezzeria e di accoppiamento delle barre. Limiti di riferimento per il passo, in modo da evitare lo "splitting" del legno ma anche di assicurare la continuità del collegamento.

 

 

Il calcolo interattivo, con aggiornamento in tempo reale dei risultati ad ogni modifica dei dati, rende possibile l'ottimizzazione delle strutture ossia la scelta della migliore tipologia in relazione alle specifiche esigenze progettuali.

SLC è stato creato e progressivamente aggiornato con riferimento sia ai documenti normativi, sia ad autorevoli testi scientifici del settore coerenti con le disposizioni degli EuroCodici e delle norme del settore (CNR-DT 206). In particolare, segnaliamo:
A. Ceccotti, M. Follesa, M.P.Lauriola: Le strutture di legno in zona sismica - Criteri e regole per la progettazione ed il restauro, CLUT, Milano, 2005, §4.2.2;
M. Piazza, R. Tomasi, R. Modena: Strutture in legno. Materiale, calcolo e progetto secondo le nuove normative europee, Hoepli, Milano, 2005, §5.5.5.
La metodologia di calcolo adottata in SLC consiste nell'adattamento delle procedure proposte nei testi citati alle più recenti normative in vigore: D.M. 17.1.2018, con Circolare 7 del 21.1.2019, e Istruzioni CNR-DT 206 R1/2018, con riferimento anche agli esempi applicativi contenuti nelle stesse CNR-DT 206.

 

 

Nell'immagine soprastante è riportato lo schema di una trave composta con connessione deformabile, con elemento in calcestruzzo di sezione rettangolare (coincidente con la soletta).
 

1. Gestione dati
2. Gestione risultati
3. Grafica

 

1. GESTIONE DATI

 

Ogni progetto, corrispondente ad un file di SLC, si compone di 1 o più solai.
Per ogni solaio, i dati vengono inseriti in una finestra dedicata (finestra Solai) organizzata in schede: Tipologia, Geometria, Legno, Calcestruzzo, Connettori trave, Connettori travetto, Carichi, Fuoco - Varie.

 

 

Nella scheda Tipologia si definiscono l'orditura e la pendenza in caso di solaio di copertura
Il tipo di orditura può essere: semplice, se il solaio è costituito dalle sole travi principali; doppia, nel caso di presenza di un’orditura secondaria di travetti. Mentre le travi si considerano sempre collegate alla soletta in calcestruzzo sovrastante mediante i connettori, i travetti possono o meno essere anch’essi solidarizzati alla soletta.
Nel caso di orditura doppia, la sezione del calcestruzzo è sempre a T, formata dall'anima interposta fra i travetti e dalla soletta sovrastante (tranne il caso di appoggio del travetto pari a metà base della sezione della trave). L'altezza dell'anima è pari all'altezza della sezione del travetto più lo spessore dell’assito e dell’eventuale isolante.
Nel caso del travetto, si considera sempre una soletta rettangolare; la distanza tra l'estradosso del travetto e l'intradosso della soletta è pari allo spessore dell'assito e dell'isolante.

 

 

Nella scheda Geometria si definiscono le dimensioni delle sezioni della Trave, del Travetto e della Soletta di calcestruzzo, oltre agli eventuali altri componenti (assito, isolante).
L'assito può essere interrotto o forato. Nel caso di assito interrotto, si ha contatto diretto fra legno e calcestruzzo; se l’assito è forato, il contatto fra le due parti (legno e calcestruzzo) costituenti la sezione composta è impedito dalla presenza dell’assito stesso. 
Nei casi in cui l'assito si interpone fra l'estradosso della trave di legno e l'intradosso della soletta, la rigidezza del connettore subisce una riduzione, quantificabile nel 30% (valore indicato nell'esempio applicativo del solaio misto in legno-cls illustrato nelle CNR-DT 206 R1/2018 in §17.6.5).

 

 

Nella scheda Legno vengono descritte la Specie e la Classe di resistenza, oltre ai parametri meccanici e ai coefficienti moltiplicativi per resistenze e per deformazioni.
La scelta di una tipologia determina i corrispondenti valori dei parametri rappresentativi del materiale: resistenze meccaniche, moduli di elasticità iniziali (a breve termine) e massa volumica. Tali valori sono comunque singolarmente modificabili nelle caselle di testo corrispondenti (lo sfondo verde indica la conformità ai valori normalmente previsti nei documenti di riferimento).

 

 

La scheda Calcestruzzo consente l'inserimento dei dati riguardanti: resistenza, viscosità e armature della soletta, e del cordolo in caso di sezione a T (da doppia orditura del solaio).
Oltre ai calcestruzzi normali, sono disponibili i calcestruzzi di tipo alleggerito, conformemente alle indicazioni normative (Circ. 7 del 21.1.2019, §C4.1.12).

 

 

Le schede Connettori trave e Connettori travetto (quest'ultima presente solo nel caso di doppia orditura) contengono i dati relativi ai connettori: parametri meccanici e disposizione geometrica, con valori di rigidezza e resistenza.
I connettori si considerano per predefinizione in acciaio B450C. In ogni caso, rigidezza e resistenza utilizzate nel calcolo possono essere liberamente definite negli appositi campi (modificando i valori preimpostati che SLC calcola in base alle relazioni normative): pertanto, è possibile di fatto considerare altri tipi di connettori, specificandone i parametri corrispondenti (forniti, ad esempio, dal produttore).
La profondità di infissione nel legno e nella soletta possono essere specificate liberamente; alcuni parametri di confronto (6d per il legno e 2.5d per la soletta) indicano tuttavia i valori minimi di infissione affinché il connettore possa svolgere in modo efficace la funzione di collegamento (CNR-DT 206 R1/2018, §8.7.2, (8.72); cfr. p. A.2.1).
Per le sole travi principali, è possibile considerare barre accoppiate agli appoggi e/o in mezzeria. Fisicamente, l’impegno statico dei connettori è direttamente legato al Taglio: quindi, un loro raffittimento è normalmente utilizzato nelle zone di appoggio.
SLC considera come ‘zone agli appoggi’ i tratti estremi di trave aventi lunghezza L/4; la ‘zona centrale’, o ‘mezzeria’, ha ovviamente lunghezza L/2. La diversificazione fra disposizione dei connettori agli appoggi e in mezzeria, sia come accoppiamento sia come interasse, corrisponde ad un criterio di ottimizzazione strutturale.
Per i travetti viene sempre adottata una disposizione uniforme dei connettori.
E' richiesto in input l'interasse agli appoggi, ed è possibile specificare anche l'interasse in mezzeria, che può essere diverso rispetto agli appoggi. SLC suggerisce i limiti di riferimento, pari a 8d (inferiore) e 30d (superiore). L’interasse tra i collegamenti deve infatti essere non troppo piccolo per evitare lo "splitting” nel legno, né troppo grande per ottenere una sufficiente continuità della connessione.
Sia per la rigidezza, sia per la resistenza a taglio i valori preimpostati possono essere modificati per tenere conto di particolari tipi di connettori.
Lo scorrimento, dato dal rapporto fra resistenza e rigidezza, deve essere inferiore ad un limite massimo.

 

 

Nella scheda Carichi vengono definiti i carichi agenti sul solaio, distinti in Permanenti (G1 e G2) e Variabili (Qk). Da tali carichi di superficie derivano i valori di riferimento dei carichi distribuiti lineari applicati sulle travi e sui travetti, per le combinazioni di carico esaminate.
Il carico variabile Qk si riferisce alle diverse categorie di edifici (destinazioni d’uso) previste dalla Normativa vigente (D.M. 17.1.2018, §3.1.4, Tab. 3.1.II). Selezionando dalla casella a discesa un particolare tipo di categoria, è possibile reimpostare il valore del carico Qk e del coefficiente di combinazione ψ2, relativo al valore quasi permanente (§2.5.3, Tab. 2.5.I). Come per altri dati, questi valori possono essere comunque modificati a piacere dall'Utente.
I coefficienti parziali γG1, γG2, γQ amplificano i valori dei carichi per le verifiche di resistenza allo Stato Limite Ultimo.
Per verifiche a tempo infinito, i moduli di elasticità vengono ridotti utilizzando il coefficiente di viscosità φ (phi) per il calcestruzzo ed il coefficiente di deformazione kdef per il legno.
Selezionando un check apposito, i valori di calcolo dei moduli di elasticità vengono ottenuti dalla media delle caratteristiche elastiche intere e ridotte pesata in funzione della durata del carico. Se il check non è selezionato, il coefficiente di riduzione viene applicato alla totalità dei carichi, variabili inclusi.

 

 

Nella scheda Fuoco - Varie vengono gestiti i dati in input per il Comportamento al fuoco ed altri parametri di calcolo e di rappresentazione grafica.
Per le verifiche al fuoco si fa riferimento al capitolo §13: Comportamento al fuoco delle Istruzioni CNR-DT 206 R1/2018.
E' possibile svolgere verifiche per Trave e/o Travetto; se nessuno dei due check è selezionato, le verifiche al fuoco vengono ignorate. Per gli elementi strutturali per i quali le verifiche al fuoco vengono ignorate si dovrà ovviamente provvedere ad una adeguata protezione.
Il calcolo della resistenza al fuoco viene condotto secondo il metodo della sezione efficace, illustrato nella CNR-DT 206, attribuendo la totalità del carico alla sezione residua della trave di legno.
In SLC per il solaio misto in legno e calcestruzzo non è quindi previsto l'accoppiamento dei due materiali per la verifica di resistenza al fuoco: pertanto verifiche al fuoco sui connettori potrebbero essere considerate superflue. Tuttavia le CNR-DT 206 R1/2018, in §13.3: Resistenza di un collegamento esposto al fuoco, rilevano che le parti metalliche costituiscono elemento di trasmissione di calore anche all'interno della massa lignea. Per il solaio misto in legno e calcestruzzo, un'adeguata posizione dei connettori rispetto alla superficie esterna della sezione della trave può essere oggetto di valutazione: SLC consente il controllo opzionale di posizione dei connettori.
Il tempo di resistenza al fuoco per la trave è un valore in input; per i travetti è invece fissato a 30 minuti.
Il coefficiente moltiplicativo delle resistenze per l'effetto altezza (D.M. 17.1.2018 §11.7.1.1 e CNR-DT 206 R1/2018 §4.2.1) può essere applicato anche per la verifica di resistenza della sezione efficace, oltre che per le verifiche statiche. Nei due tipi di verifica il valore di kh non coincide in quanto cambia la sezione a cui si riferisce (integra per le verifiche statiche, residua o efficace per le verifiche al fuoco).
Per quanto riguarda le verifiche di deformabilità, vengono forniti valori limite con cui confrontare la freccia di calcolo per stabilire se la verifica è soddisfatta o meno. Il riferimento normativo è fornito dalle Istruzioni CNR-DT 206 R1/2018 in §7.5.3.

 

2. GESTIONE RISULTATI

 

In SLC, i calcoli vengono eseguiti interattivamente in tempo reale: ogni modifica dei dati produce un immediato aggiornamento del disegno dei dati stessi (finestra Grafica) e dei risultati mostrati nella finestra Risultati sotto forma di testo. Dati numerici non coerenti fra loro oppure fuori dai limiti significativi vengono automaticamente scartati.

Per ogni verifica di resistenza della sezione di legno-calcestruzzo composta dalle trave principale accoppiata alla soletta, viene definito il corrispondente coefficiente di sicurezza η, pari al rapporto fra resistenza di progetto e sollecitazione di progetto (per le varie verifiche, i coefficienti di sicurezza vengono progressivamente numerati: η1, η2, ecc.). Se η >= 1.000, la corrispondente verifica è soddisfatta.

 

 

Nella finestra Risultati possono essere consultati i risultati dell'elaborazione, in termini di Coefficienti di Sicurezza, organizzati nelle seguenti schede:
CC1, t=0: verifiche di resistenza per la combinazione di carico 1, a tempo t=0
CC1, t=inf.: verifiche di resistenza per la combinazione di carico 1, a tempo t=infinito
CC2, t=0: verifiche di resistenza per la combinazione di carico 2, a tempo t=0
CC2, t=inf.: verifiche di resistenza per la combinazione di carico 2, a tempo t=infinito
Frecce (deformabilità): verifiche di deformabilità
Fuoco: verifiche di resistenza al fuoco
Riepilogo: tutti i coefficienti di sicurezza 

I coefficienti di sicurezza corrispondenti alle diverse verifiche possono essere elencati secondo uno dei seguenti criteri:
- elenco standard (in sequenza, i coefficienti delle verifiche progressivamente eseguite)
- elenco per valori crescenti (ordinamento dei coefficienti dai valori minori a quelli maggiori)
- elenco per gruppi (coefficienti riordinati e suddivisi per i seguenti gruppi omogenei: resistenza cls, resistenza legno, connessioni, deformabilità (frecce), resistenza al fuoco.

Una verifica soddisfatta viene evidenziata in verde in un'apposita barra dei messaggi e nelle icone delle schede riportate nella finestra Risultati; nel caso di verifica non soddisfatta, il colore verde è sostituito dal rosso: nella finestra Risultati, le icone rosse evidenziano quale gruppo di risultati presenta almeno una verifica non soddisfatta, ossia almeno un coefficiente di sicurezza minore di 1.000.

 

 

Attraverso un apposito comando, i risultati sono visualizzabili anche in forma estesa, per il dettaglio di tutte le operazioni di calcolo e verifica.
Il pulsante Riepilogo assembla le diverse verifiche, e presenta quindi, nei risultati estesi, i contenuti che confluiranno, insieme ai dati e alla descrizione della metodologia, nell'elaborazione di una successiva Relazione di Calcolo.

 

 

La Relazione di Calcolo si compone di Introduzione (descrizione delle metodologie), Dati e/o Risultati. Nei risultati vengono mostrate in dettaglio le operazioni che determinano i diversi coefficienti di sicurezza. Alcuni estratti dalle relazioni di calcolo sono riportati negli Esempi Applicativi.

 

3. GRAFICA

 

Le opzioni grafiche di SLC consentono la rappresentazione dei dati relativi al solaio corrente, aggiornati interattivamente con le modifiche effettuate in input.
I tipi di disegno che possono essere eseguiti sono illustrati nelle immagini di seguito riportate.

 

 

Pianta: questo disegno rappresenta tre ‘travi’ principali, di cui: la centrale è la trave principale analizzata; le due laterali sono disegnate per rappresentare l’interasse delle travi principali. Se non presenti (ad esempio perché la trave considerata è di bordo o è unica nella maglia di solaio analizzata), possono idealmente pensarsi coincidenti con elementi portanti perimetrali (ad es. pareti in muratura parallele alla trave principale, sulle quali si innestano i travetti secondari).

Questo disegno contiene la disposizione dei connettori in pianta, rappresentati sulla trave principale centrale e su tutti i travetti che si appoggiano sulla trave principale medesima.
Nella pianta sono simbolicamente riportate le linee di sezione che generano le altre quattro rappresentazioni grafiche disponibili.

 

 

Sezione A-A: effettuata ortogonalmente alla trave principale in corrispondenza di uno spazio tra due travetti successivi, rappresenta la Sezione della Trave principale.

 

 

Sezione B-B: effettuata ortogonalmente ai travetti in corrispondenza di uno spazio tra due travi principali successive, è utilizzata per rappresentare la Sezione del Travetto.

 

 

Sezione C-C: effettuata ortogonalmente ai travetti in corrispondenza della trave principale, rappresenta lo sviluppo longitudinale della trave contenente la disposizione dei connettori in vista laterale (Prospetto della Trave).

 

 

Sezione D-D: effettuata ortogonalmente alla trave principale in corrispondenza di un travetto, è utilizzata per rappresentare lo sviluppo longitudinale del travetto, contenente la disposizione degli eventuali connettori, in vista laterale (Prospetto del Travetto).
 

Il software SLC viene fornito con alcuni esempi applicativi a corredo, ritenuti significativi per le varie casistiche. Nella documentazione di SLC dati e risultati degli esempi vengono illustrati in dettaglio anche a fini di validazione del software:
1) esempio svolto nella Teoria del Manuale d'uso di SLC; dal confronto dei risultati prodotti dall'elaborazione con SLC con quelli ottenuti manualmente, si ricava una prima validazione;
2) esempio applicativo guidato;
3) esempio tratto dalla bibliografia di riferimento; costituisce anch'esso una procedura di validazione;
4) esempio riportato nelle Istruzioni CNR-DT 206 R1/2018. Il confronto fra il testo normativo e i risultati ottenuti con SLC fornisce un'ulteriore validazione del software.

Si focalizza l'attenzione sull'esempio guidato (il n°2), riferito ad una reale di progettazione. 
Si tratta di un edificio in muratura di pietrame squadrato in buone condizioni, ma con solai in legno non più in grado di garantire le caratteristiche prestazionali necessarie (resistenza, deformabilità), in seguito ad una prevista ristrutturazione del fabbricato con conseguente incremento del carico di esercizio.
Si suppone, infatti, di cambiare l’attuale destinazione del solaio (civile abitazione, categoria A) in negozio (categoria D1: il carico variabile aumenta da 2.00 a 4.00 kN/m2). L’edificio è un fabbricato di pregio, sottoposto a vincolo architettonico inerente il mantenimento delle caratteristiche originarie e posto in zona sismica.

Si ponga attenzione sui due vani a piano primo: (A) e (B).
Il vano (1), di grandi dimensioni (7.80 x 9.50 m), presenta un solaio in legno notevolmente deteriorato e con una freccia permanente che ne sconsiglia il consolidamento. Si prevede quindi di rimuoverlo, sostituendolo con un nuovo solaio, ancora in legno in modo da rispettare le caratteristiche originarie dell’edificio, e con sovrastante soletta in calcestruzzo in grado di garantire la richiesta rigidità d’impalcato, sia nei confronti delle azioni orizzontali di natura sismica, sia anche per la deformabilità corrispondente ai carichi verticali.
Nel vano adiacente (2) la situazione è un po’ diversa: il solaio esistente, date anche le più ridotte dimensioni del vano stesso, presenta travi ancora accettabili, addirittura in buone condizioni, e quindi appare appropriato, in questo caso, utilizzare le travi medesime per il consolidamento, collegandole - attraverso i connettori - ad un getto di calcestruzzo sovrastante.

 

 

Per la trave principale del solaio (1) si usano connettori Φ16 accoppiati lungo tutta la trave, ma diradati in mezzeria; per la trave principale del solaio (2) si usano connettori Φ12 a interasse costante, ma accoppiati agli appoggi e non in mezzeria.
Il dettaglio dei dati e dei parametri di calcolo è fornito nella documentazione di SLC.
Di seguito si riporta un estratto dalla relazione, riguardante la verifica di resistenza per la trave principale del solaio n°1, per la Combinazione di Carico (1) (media durata: tutti i carichi) e per la verifica a tempo t=0.