CYPE 3D

Dati generali

CYPE 3D è stato sviluppato per offrire all'utente un software ad alte prestazioni per il dimensionamento di strutture in acciaio, alluminio e legno (calcolo di unioni, tiranti, ecc.).

Può funzionare sia come programma indipendente che come struttura 3D integrata all'interno dell'ambiente CYPECAD.

Esegue il calcolo di qualsiasi tipo di struttura costituita da elementi strutturali in acciaio, alluminio o legno conformemente alla normativa selezionata. È adattato a diverse normative nazionali e internazionali relative a tali materiali. Esegue il calcolo, il dimensionamento e la verifica di resistenza al fuoco di profilati in legno, e la verifica di resistenza al fuoco e il dimensionamento del rivestimento protettivo di profilati in acciaio.

Effettua l'analisi sismica della struttura (Analisi Modale Spettrale) secondo le norme nazionali e internazionali; in presenza di vento e sisma considera gli effetti del secondo ordine (P-delta).

Stati limite, ipotesi, combinazioni e carichi

Stati limite

È possibile configurare differenti stati limite per ciascun materiale.

Il programma consente inoltre di visualizzare e di stampare un elenco delle situazioni di progetto, con e senza azioni sismiche, in cui si mostrano i coefficienti parziali di sicurezza (amplificazione delle azioni) e i coefficienti di combinazione ψ per ogni tipo di azione (natura).

Ipotesi di carico e combinazione di ipotesi

CYPE 3D genera automaticamente il peso proprio degli elementi strutturali, che costituisce un'ipotesi di peso proprio. È possibile introdurre un qualsiasi numero di ipotesi aggiuntive di uguale o diversa natura (peso proprio, carico di esercizio, vento, sisma o neve).

L'utente può definire le ipotesi semplici che desidera e decidere se si combinano in maniera compatibile, incompatibile o contemporanea. Il programma genera automaticamente la combinazione di tali ipotesi conformemente a quanto sopra indicato.

Ad esempio, il programma crea automaticamente la combinazione di ipotesi corrispondente a una situazione di carico rappresentata da un carico di esercizio generico e dall'azione di un treno di carichi situati in diverse posizioni. Le posizioni del treno di carichi sono incompatibili tra di loro, ma ciascuna di esse è compatibile con il carico di esercizio generico e con il resto delle ipotesi di diversa natura.

È possibile visualizzare la combinazione di ipotesi generata tra le ipotesi delle stessa natura, in modo tale che l'utente possa verificare se le combinazioni inserite in precedenza siano o meno corrette.

Tipi di carichi

CYPE 3D contempla differenti tipi di carichi quali, ad esempio, carichi puntuali, lineari, lineari variabili in altezza, superficiali, superficiali variabili in altezza, termici (incremento e gradiente di temperatura), momenti, ecc. I carichi possono essere applicati sia sui nodi che sulle aste.

I carichi superficiali si inseriscono su campi definiti geometricamente dall'utente mediante un poligono chiuso e possono essere applicati sia su tutta la superficie del campo che sulle superfici poligonali in esso contenute. L'utente indica anche la direzione di ripartizione unidirezionale dei carichi agenti sul campo, che deve essere parallela a uno dei suoi lati.

La ripartizione di tutti i carichi applicati sul campo è isostatica, e si realizza sulle aste contenute nel campo che non sono parallele alla direzione di ripartizione. Nel caso di carichi definiti su una superficie del campo, la ripartizione influenza soltanto le aste più vicine ad essa.

Nelle strutture 3D integrate di CYPECAD esiste inoltre la possibilità di definire carichi superficiali nello stesso modo in cui si definiscono in CYPE 3D.

È possibile imporre spostamenti predefiniti in corrispondenza degli incastri e degli appoggi, e rotazioni predefinite agli incastri. Questi spostamenti e rotazioni provocano la nascita di sforzi sulle aste, per cui, quando si introducono, bisogna attribuire i loro effetti a un'ipotesi di carico.

Tipologia di nodi

La tipologia di nodi in CYPE 3D è molto completa. Si possono assegnare vincoli interni ed esterni; in particolare, questi ultimi sono rappresentati da cerniere, incastri, semi-incastri, appoggi elastici (molle), appoggi con spostamenti liberi secondo un piano o una retta da definire, ecc.

Il programma consente inoltre di definire collegamenti tra i nodi, che si usano per indicare che due o più nodi presentano spostamenti uguali in tutte le ipotesi, e di eseguire l'uguagliamento degli spostamenti in una, due o tre direzioni secondo gli assi globali X, Y e Z. Sullo schermo si mostra il numero corrispondente a ciascun gruppo o insieme di nodi i cui spostamenti risultano collegati.

Bisogna tenere in considerazione che, affinché due o più nodi presentino uguali spostamenti tra di loro, deve esistere nella struttura qualche elemento o disposizione costruttiva che materializzi efficacemente l'ipotesi di uguaglianza degli spostamenti.

Il programma non permette di assegnare collegamenti a nodi facenti parte dei bordi di telai controventati nel momento in cui lo spostamento collegato presenti una proiezione nel piano del telaio controventato.

Tipologie strutturali delle aste in CYPE 3D

CYPE 3D permette l’introduzione di aste in calcestruzzo, in acciaio, colonne composte in calcestruzzo e acciaio, in alluminio, in legno, o di qualsiasi altro materiale.

Il programma dimensiona la sezione arrivando alla sua ottimizzazione massima per le aste in acciaio, alluminio, legno e calcestruzzo (nel caso la sua tipologia strutturale sia definita come pilastro o trave).

Le colonne composte in calcestruzzo e acciaio possono essere definite se la loro tipologia strutturale e di tipo pilastro e, anche se non vengano dimensionate automaticamente, sono verificate dal programma con le caratteristiche indicate dall’utente.

L’introduzione dei concetti di pilastro e trave in CYPE 3D implica la caratterizzazione delle aste di un modello come appartenenti ad una tipologia di elemento strutturale. A partire dalla versione 2016.a in CYPE 3D le aste vengono assegnate ad uno dei quattro seguenti tipi di elementi strutturali:

Elemento strutturale di tipo Generico

Gli elementi definiti in questo modo non hanno un ruolo strutturale specifico nel programma. Il materiale che gli si può assegnare è: acciaio (laminato, armato o saldato), alluminio, legno, calcestruzzo o qualsiasi altro materiale definito dall’utente (modulo di elasticità, Modulo di Poisson, coefficiente di dilatazione e peso specifico).

Il programma li dimensiona automaticamente se il materiale assegnato è acciaio laminato, armato o conformato; alluminio o legno.

Se il materiale assegnato è calcestruzzo armato o un materiale generico definito dall’utente, il programma calcolagli sforzi che agiscono su queste barre, e mostra i risultati per ipotesi semplice, per combinazione e per involucro; ma non vengono verificate ne dimensionate le sue sezioni. Se si desidera verificare e dimensionare la aste con sezioni di cemento armato in CYPE 3D, è necessario definirle come elementi strutturali tipo pilastro o tipo trave.

Alla pagina web Aste definite come elementi strutturali generici è possibile disporre di maggiori informazioni su questi elementi strutturali.

Elemento strutturale tipo Tirante

L’elemento fa parte di un telaio controventato e lavora solo a trazione. È possibile assegnargli sezioni trasversali formate da profili di tipo piattabanda laminata, angolare laminato, circolare massiccio o quadrato massiccio.

Alla pagina Aste definite come elementi strutturali di tipo tirante è possibile disporre di maggiori informazioni su questi elementi strutturali.

Elemento strutturale tipo Pilastro

L’elemento è un pilastro e deve essere disposto verticalmente. Le sezioni ammesse sono:

Calcestruzzo armato di sezioni rettangolari e circolari
Alla pagina Pilastri in calcestruzzo è possibile disporre di maggiori informazioni su questo modulo, comune a CYPE 3D e a CYPECAD, che permette a entrambi i programmi di dimensionare questi elementi strutturali.
Sezioni in calcestruzzo
Possono essere formati da profili in acciaio laminato, armato o sagomato.
Colonne composte in calcestruzzo e acciaio
Alla pagina Colonne composte in calcestruzzo e acciaio è possibile disporre di maggiori informazioni su questo modulo, comune a CYPE 3D e a CYPECAD, che permette a entrambi i programmi di dimensionare questi elementi strutturali.

Alla pagina Aste definite come elementi strutturali tipo “Pilastro” è possibile disporre di maggiori informazioni su questi elementi strutturali. .

Elemento strutturale tipo Trave

L’elemento è una trave, non può essere verticale e non deve essere ruotata attorno al suo asse longitudinale. Le sezioni ammesse sono:

Calcestruzzo armato in sezioni rettangolari, a L, a T…, reticolari o pretese
Alla pagina Travi in calcestruzzo e acciaio è possibile disporre di maggiori informazioni su questo modulo, comune a CYPE 3D e a CYPECAD, che permette a entrambi i programmi di dimensionare questi elementi strutturali.
Sezioni in acciaio
Possono essere formate da profili in acciaio laminato, armato o sagomato.
Quando un elemento viene definito come trave deve trattarsi di un singolo elemento. Ciò nonostante, il programma permette la definizione di travi continue composte da varie travi.

Alla pagina Aste definite come elementi strutturali tipo “Trave” è possibile disporre di maggiori informazioni su questi elementi strutturali.

Aste in CYPE 3D

CYPE 3D consente di inserire aste in legno, in acciaio, miste (acciaio e calcestruzzo) e in alluminio, e di dimensionare le sezioni ottenendo la loro massima ottimizzazione.

Aste in acciaio e aste miste

Per quanto concerne le aste in acciaio, il programma contempla profilati in acciaio laminato, saldato e sagomato, che gestisce tramite il suo ampio database, costituito da una grande varietà di tipologie di profilati, e attraverso i principali fabbricanti e prontuari. È possibile generare profilati composti a partire da profilati semplici mediante unioni saldate, piattabande, calastrelli, ecc. L'utente può inoltre definire fazzoletti d'angolo agli estremi, profilati di altezza variabile, travi alveolari non miste con alveoli esagonali, ottagonali o circolari, e aste miste (profilati in acciaio con soletta in calcestruzzo). Per quanto riguarda i profilati in acciaio, il programma esegue la verifica di resistenza al fuoco e il dimensionamento del rivestimento protettivo.

Gli elementi strutturali in acciaio possono essere anche dimensionati come tiranti.

Tiranti

CYPE 3D calcola e dimensiona tiranti la cui sezione trasversale è costituita da profilati del tipo a piattabanda laminata, ad angolare laminato, tondi a sezione piena o quadri a sezione piena.

Nella finestra di dialogo Descrivere profilo, una volta selezionata l'opzione Tirante, si apre un riquadro di dialogo in cui si mostra una spiegazione del metodo utilizzato dal programma e delle condizioni necessarie per il suo dimensionamento.

Il fatto che i tiranti siano elementi ad asse rettilineo che ammettono solamente azioni di trazione nella direzione del loro asse, implica che la loro modellazione sarebbe rigorosamente esatta solo se si eseguisse un'analisi non lineare della struttura per ciascuna combinazione di ipotesi, nella quale dovrebbero essere trascurati, in ogni calcolo, tutti quei tiranti le cui azioni assiali siano di compressione.

Inoltre, per eseguire un'analisi dinamica senza prendere in considerazione i tiranti compressi, sarebbe necessario eseguire un'analisi nel dominio del tempo con accelerogrammi.

Come approssimazione del metodo esatto, il programma propone un metodo alternativo i cui risultati, nei casi in cui soddisfino le condizioni che si precisano nel seguito, sono sufficientemente accettabili per la pratica comune del progetto di strutture con elementi tiranti.

Il metodo presenta le seguenti limitazioni, il cui soddisfacimento è verificato dal programma:

L'elemento tirante fa parte di un irrigidimento a forma di croce di Sant'Andrea delimitata nei suoi quattro bordi, oppure in tre se l'irrigidimento concorre in due vincoli esterni. Inoltre, ogni telaio irrigidito deve formare un rettangolo (i quattro angoli interni devono essere retti).
La rigidezza assiale dei tiranti (EA/L) è inferiore di circa il 20% alla rigidezza assiale degli elementi che formano la croce di Sant'Andrea.
Ogni diagonale di uno stesso telaio irrigidito deve presentare la stessa sezione trasversale, cioè, lo stesso profilato.

Aste in alluminio

Mediante il modulo Profilati in alluminio di CYPE 3D e di strutture 3D integrate di CYPECAD, è possibile calcolare e dimensionare elementi strutturali in allumino estruso delle diverse leghe e tipologie di trattamento indicate al paragrafo Leghe e tipologie di trattamento, e geometrie esposte in Profilati in alluminio, secondo l'Eurocodice 9 EN 1999-01-01.

Profilati in alluminio

Nel dialogo Descrivere profilo (menu Asta > Descrivere profilo) è ubicata l'opzione Profilato in alluminio estruso che consente di assegnare a un'asta un profilato in alluminio della libreria inclusa nel programma, oppure di definirlo geometricamente.

La libreria contiene una serie di profilati standard che l'utente può configurare ed espandere.

Sia i profilati della libreria che quelli definiti dall'utente possono essere:

a Doppio T
a C Semplice
Piattabande
a T Semplice
Angolari a lati uguali
Angolari a lati disuguali
Tubi a sezione rettangolare/quadrata
Tubi a sezione circolare
Tondi a sezione piena
Quadri a sezione piena

È stato implementato un editor delle sezioni dei profilati in alluminio estruso, il cui scopo è quello di agevolare il progetto e la verifica di profilati in lega di alluminio con sezioni trasversali singolari.

Sezioni speciali in alluminio estruso

Il processo di fabbricazione consente di produrre profilati in lega di alluminio sia con sezioni trasversali standard sia con sezioni trasversali specifiche. Il programma, oltre a calcolare una struttura costituita da profilati in alluminio estruso con sezioni standard (cioè, quelle che si possono comunemente reperire nel catalogo di un fabbricante), dispone di un editor di sezioni di profilati in alluminio estruso, la cui finalità è quella di agevolare il progetto e la verifica di profilati in lega di alluminio con sezioni trasversali singolari.

Nel dialogo Descrivere profilo (menu Asta > Descrivere profilo > selezionare asta sullo schermo > tasto destro del mouse), è ubicata l'opzione Sezione speciale in alluminio. Cliccando su di essa, nella stessa finestra di dialogo si mostrano opzioni per creare, copiare, modificare e gestire una libreria di sezioni speciali in alluminio estruso. Tramite il bottone Creare (o Modificare, nel momento in cui siano già state definite sezioni speciali) si mostra sullo schermo l'editor di sezioni in alluminio estruso.

Il progetto specifico del profilato migliora la geometria delle sezioni trasversali, in quanto consente di coniugare una forma ottimale, che semplifica il processo costruttivo della struttura, con alcune caratteristiche meccaniche, che massimizzano l'efficienza della resistenza ottenuta con il minimo peso.

Comporta inoltre la possibilità di ottenere sezioni irrigidite senza impiegare sezioni composte; ciò evita di ricorrere a saldature o a bullonature corrispondenti.

Mediante l'editor di sezioni di profilati in alluminio estruso, è possibile generare sezioni qualsiasi (aperte, cellulari, costituite da elementi piani in parete sottile, ecc.) e utilizzarle nell'analisi strutturale per procedere al calcolo di resistenza, compresa la generazione di elenchi di verifica.

L'editor mostra informazioni circa le caratteristiche meccaniche e torsionali della sezione lorda, richieste dall'analisi strutturale, che si aggiornano in seguito a qualsiasi modifica eseguita nella sezione stessa. Si mostrano, tra gli altri, i valori dell'area, dei momenti e prodotti d'inerzia, del modulo di torsione, della constante di ingobbamento e delle coordinate del centro di taglio

Usando la resistenza calcolata delle sezioni create mediante l'editor, si verifica la sezione nei confronti delle azioni derivanti dall'analisi strutturale. Quest'ultima incorpora il calcolo automatico della suscettibilità all'instabilità locale degli elementi piani in parete sottile costituenti la sezione trasversale, ipotizzando che ciascuno di essi subisca individualmente il fenomeno dell'instabilità. Per considerare qualsiasi altro modo instable, esiste la possibilità di modificare il fattore di lunghezza efficace locale, che influenza il parametro di snellezza di ciascun elemento. La classificazione della sezione avviene sulla base del calcolo precedente e, a partir de essa, si procede alla valutazione delle caratteristiche efficaci, elastiche e plastiche che si utilizzeranno nelle verifiche.

Leghe e tipologie di trattamento

Nel dialogo Descrivere materiale (menu Asta > Descrivere materiale) si seleziona la lega di alluminio estruso per i profilati in alluminio che l'utente ha intenzione di utilizzare nel proprio progetto, così come la sua tipologia di trattamento. Le leghe disponibili con le loro corrispondenti tipologie di trattamento sono elencate nella tabella sottostante:

Lega di Alluminio	Tipologia di trattamento
EN AW-5083	F, H111 e H112
EN AW-6060	T5, T6, T64 e T66
EN AW-6061	T4 e T6
EN AW-6063	T5, T6 e T66
EN AW-6005A	T6
EN AW-6106	T6
EN AW-6082	T4, T5 e T6
EN AW-7020	T6

Aste in legno

Madiante il modulo Profilati in legno, CYPE 3D dimensiona profilati in legno costituiti da legno segato (specie di conifere e pioppo, specie frondose), legno lamellare omogeneo incollato e legno lamellare combinato incollato. È possibile definire profilati rettangolari, con sezione costante o variabile, e profilati circolari. Il programma dispone inoltre di una libreria contenente profilati in legno che l'utente può configurare ed espandere; se quest'ultimo attiva la verifica di resistenza al fuoco di profilati in legno, il programma dimensiona le sezioni in legno nei confronti dell'azione del fuoco affinché siano conformi alla normativa selezionata o all'Eurocodice 5.

Aste in calcestruzzo e aste generiche

In CYPE 3D è possibile definire aste in calcestruzzo o aste realizzate in qualsiasi altro materiale.

Aste in calcestruzzo

Le aste in calcestruzzo a sezione rettangolare e circolare possono presentare altezza costante o altezza variabile. Il programma calcola le azioni interne in esse, e mostra i risultati classificati in base alle ipotesi semplici, alle combinazioni e agli inviluppi; non esegue la verifica della resistenza di aste in calcestruzzo, cioè, non verifica né dimensiona le loro sezioni (questa operazione viene svolta da CYPECAD).

Aste realizzate in altri materiali

È possibile introdurre aste generiche realizzate in qualsiasi materiale. Il programma calcola le azioni cui esse sono soggette, e mostra i risultati in base alle ipotesi semplici; non esegue la verifica di resistenza di aste generiche, cioè, non verifica né dimensiona le loro sezioni. L'utente deve definire le seguenti caratteristiche delle aste, dopo averle collocate nella struttura:

Geometria della sezione. Distanze tra il centro di gravità e il contorno avvolgente della sezione misurate nei quattro sensi delle due direzioni degli assi locali della sezione:
- Larghezza sinistra (distanza tra il centro di gravità e il lembo sinistro della sezione)
- Larghezza destra (distanza tra il centro di gravità e il lembo destro della sezione)
- Larghezza inferiore (distanza tra il centro di gravità e il lembo inferiore della sezione)
- Larghezza superiore (distanza tra il centro di gravità e il lembo superiore della sezione)

Caratteristichemeccaniche
- Area
- Area resistente a taglio Avy
- Area resistente a taglio Avz
- Inerzia a flessione Iyy
- Inerzia a flessione Izz
- Inerzia a torsione It

Caratteristiche del materiale
- Modulo di elasticità
- Modulo di Poisson
- Coefficiente di dilatazione termica
- Peso specifico

Instabilità piana e instabilità laterale

All'interno del programma, l'utente può specificare il fattore di lunghezza efficace β o, alternativamente, la lunghezza libera di inflessione e il coefficiente di momento di ogni asta (se la norma selezionata lo contempla). CYPE 3D calcola automaticamente la lunghezza libera di inflessione secondo un metodo approssimato, basato su formule comunemente riconosciute, che richiede all'utente di classificare la struttura come a nodi fissi o a nodi mobili. È inoltre possibile attivare in qualsiasi asta la verifica nei confronti dell'instabilità laterale.

Limitazioni relative alla freccia

Il programma consente di limitare la freccia delle aste affinché il dimensionamento delle sezioni tenga in considerazione la restrizione imposta (oltre a quella relativa alla tensione, alla snellezza, all'instabilità locale, ecc.). L'utente può imporre limiti alle frecce massima e relativa, sia per quanto concerne i loro valori assoluti, sia per quanto riguarda i loro valori relativi alla distanza tra gli estremi e i punti di flesso della deformata. La freccia può essere definita come secante o tangente a uno degli estremi. Si può anche definire un elemento composto da diverse aste allineate; in questo caso il programma verifica la sua freccia come se si trattasse di un'unica asta. I riquadri di dialogo in cui è possibile limitare le frecce degli elementi dispongono di help che definiscono perfettamente i tipi di freccia che l'utente può limitare e la lunghezza da usare come riferimento per la freccia relativa.

Adattamenti, spostamenti e rotazioni

Nel momento in cui si inseriscono aste, è possibile impostare adattamenti, spostamenti e rotazioni rispetto all'asse di inserimento delle stesse. L'eccentricità prodotta da queste rotazioni e spostamenti è tenuta in considerazione nel calcolo, in modo tale che il programma consenta all'utente di considerare la vera posizione relativa tra le aste.

Coefficienti di vincolo e rigidezze rotazionali

Il programma consente di assegnare agli estremi degli elementi (aste o insieme di aste allineate che compongono un unico elemento) i coefficienti di vincolo o le rigidezze rotazionali nei piani xy e xz. La definizione della rigidezza rotazionale permette di modellare le unioni la cui rigidezza alla rotazione è fondamentale da considerare, come ad esempio nel caso di unione bullonate.

In ogni unione bullonata dimensionata, il programma calcola (per tutte le combinazioni di azioni agenti) la rigidezza rotazionale di ogni elemento su cui è applicata l'unione e propone all'utente un valore di rigidezza rotazionale da assegnare a ogni suo estremo per un ricalcolo della struttura.

Dopo aver eseguito il calcolo, il programma emette un avviso nel caso in cui la rigidezza rotazionale inserita dall'utente negli elementi vincolati alle unioni bullonate differisca di oltre il 20% da quella proposta dal programma, oppure nel momento in cui la stessa non sia stata definita.

CYPE 3D consente all'utente sia di assegnare automaticamente le rigidezze rotazionali proposte dal programma, sia il valore della rigidezza rotazionale che desidera adottare in ogni caso.

È possibile ottenere ulteriori informazioni relative alle considerazioni che CYPE 3D effettua circa le rigidezze rotazionali nella sezione Rigidezze rotazionali agli estremi di elementi della pagina Unioni bullonate.

Lamine in CYPE 3D

CYPE 3D include la possibilità di definire elementi tipo piastra. Le lamine sono elementi piani bidimensionali di spessore costante e senza aperture, il cui perimetro è definito da un poligono.

Agli effetti del calcolo, le lamine vengono introdotte nella matrice di rigidezza globale della struttura mediante un modello di elementi finiti tridimensionali della lamina piana triangolare a sei nodi (quadratica). Il tipo di elemento utilizzato si basa nella sovrapposizione di due elementi disaccoppiati localmente: uno apporta la rigidezza assiale (sforzi di membrana) e l’altro la rigidezza a flessione (sforzi di placca).

Per ogni lamina è possibile definire:

Spessore e modulo di balasto
E nella direzione Z locale
Materiale
Calcestruzzo armato, acciaio laminato, acciaio conformato, alluminio e generico (specificando il modulo di elasticità e il coefficiente di Poisson).
Posizione
Rispetto al piano di inserimento.
Discretizzazione
È possibile controllare la densità della maglia di discretizzazione definendo le dimensioni massime del triangolo nelle direzioni x e y locali.
Orientamento degli assi
Vincoli interni
Vincoli interni degli spigoli con altri elementi della struttura.
Vincoli esterni
È inoltre possibile definire i vincoli esterni degli spigoli, ma in questo caso, verranno applicati a tutte le lamine che condividono lo spigolo. Le possibilità di vincoli esterni sono le stesse di quelle disponibili per i nodi in CYPE 3D.
Bande di integrazione
Le bande di integrazione nelle lamine definiscono linee sopra le quali, per una larghezza di banda data, vengono integrati gli sforzi corrispondenti alla lamina per ottenere gli sforzi di barra.

Per poter utilizzare le lamine in CYPE 3D è necessario che la licenza d’uso disponga dei permessi del programma CYPE 3D.

Di seguito vengono mostrati alcuni esempi grafici di strutture realizzate con lamine in CYPE 3D:

Verifica di resistenza al fuoco

Mediante il modulo Verifica di resistenza al fuoco, CYPE 3D esegue la verifica di resistenza al fuoco e dimensiona il rivestimento protettivo delle aste in acciaio costituenti la struttura secondo la norma CTE DB SI 6 e l'Eurocodice (EN 1992-1-2:2004 e EN 1993-1-2:2005).

La verifica di resistenza al fuoco per elementi strutturali in legno viene eseguita in modo un po' diverso rispetto a quanto previsto nel modulo Profilati in legno, che dimensiona le sezioni in legno nei confronti dell'azione del fuoco, affinché siano conformi alla normativa selezionata (CTE DB SE-M –Spagna-, NBR 7190 o Eurocodice 5).

È possibile trovare ulteriori informazioni relative a tale verifica nella sezione Verifica di resistenza al fuoco.

Unioni saldate e bullonate

I moduli relativi alle unioni progettati da CYPE (Unioni I. Saldate. Capannoni con profilati laminati e saldati a doppio T, Unioni II. Bullonate. Capannoni con profilati laminati e saldati a doppio T, Unioni III. Saldate. Telai per edifici con profilati laminati e saldati a doppio T, Unioni IV. Bullonate. Telai per edifici con profilati laminati e saldati a doppio T, Unioni V. Travature reticolari piane con profilati tubolari) si possono utilizzare sia in CYPECAD sia in CYPE 3D (comprese le strutture 3D integrate di CYPECAD).

La tipologia di unioni risolte mediante i moduli Unioni I, Unioni II e Unioni V presenta un maggior campo di applicazione nell'ambito del progetto di capannoni eseguito mediante CYPE 3D e le strutture 3D integrate di CYPECAD, mentre la tipologia di unioni dimensionate dai moduli Unioni III e Unioni IV presenta un maggior campo di applicazione nelle strutture per l'edilizia composte da telai calcolati mediante CYPECAD. In ogni caso, un'unione dimensionata da qualsiasi modulo sopraelencato è risolta nello stesso modo da un programma o dall'altro. Infatti, i moduli Unioni I, Unioni II, Unioni III e Unioni IV presentano tipologie di unioni comuni.

In ciascuno dei seguenti link è possibile trovare informazioni dettagliate circa le caratteristiche di questi moduli:

Unioni I. Saldate: Capannoni con profilati laminati e saldati a doppio T

Unioni II. Bullonate: Capannoni con profilati laminati e saldati a doppio T

Unioni III. Saldate: Telai per edifici con profilati laminati e saldati a doppio T

Unioni IV. Bullonate: Telai con profilati laminati e saldati a doppio T

Unioni V: Travature reticolari piane con profilati tubolari

Piastre di ancoraggio

CYPE 3D presenta diversi moduli che consentono di calcolare e di dimensionare le piastre di ancoraggio: i moduli Unioni I, Unioni II, Unioni III, Unioni IV, e il modulo Piastre di ancoraggio. Le caratteristiche delle piastre di ancoraggio dimensionate mediante il modulo Unioni e di quelle dimensionate tramite il modulo Piastre di ancoraggio vengono esposte nel seguito.

Piastre di ancoraggio dimensionate mediante i moduli Unioni I, Unioni II, Unioni III e Unioni IV

I moduli Unioni I, Unioni II, Unioni III e Unioni IV consentono di dimensionare piastre di ancoraggio saldate con le seguenti caratteristiche:

Tipi di piastre: Si dimensionano piastre di ancoraggio saldate di pilastri realizzati con profilati laminati e saldati a doppio T.
Saldature: Comprende il calcolo e il dimensionamento delle saldature tra piastra, irrigidimenti, pilastro e bulloni.
Uguagliamento automatico: Uguaglia automaticamente tutte le piastre di ancoraggio di uno stesso progetto (tenendo in considerazione il tipo di profilato, le azioni interne e i vincoli esterni). In questo modo, senza l'intervento da parte dell'utente, si riduce il numero dei diversi tipi di piastre, ottenendo risultati maggiormente uniformi.
Vista 3D di elementi e saldature differenziate: È possibile ottenere una vista 3D con colori diversi per la piastra, il pilastro, gli irrigidimenti, i bulloni, le saldature realizzate in officina e le saldature realizzate in opera, in maniera simile a come si rappresentano le unioni tra profilati a doppio T.
Esploso della piastra di ancoraggio: Si genera l'esploso della piastra in cui si indicano i dettagli delle saldature dimensionate, e degli irrigidimenti. Tale esploso può essere incluso nei disegni esecutivi del progetto.
Elenchi di verifica e misurazione: Si generano elenchi di verifica e misurazione delle piastre di ancoraggio risolte, integrati con il resto delle unioni calcolate.

Piastre di ancoraggio dimensionate con il modulo Piastre di ancoraggio

Il modulo Piastre di ancoraggio calcola e dimensiona piastre di ancoraggio con le seguenti caratteristiche:

Tipi di piastre: Risolve piastre di ancoraggio per qualsiasi disposizione del pilastro in acciaio (profilati semplici e composti).

Saldature: Non include né il calcolo né il dimensionamento delle saldature fra piastra, irrigidimenti, pilastro e bulloni.

Uguagliamento manuale: È possibile generare manualmente piastre di ancoraggio copiandole sopra altre. Una volta copiata, il programma esegue la verifica della piastra assegnata.

Modifica delle piastre di ancoraggio: Usando il programma, l'utente può modificare manualmente le piastre di ancoraggio e verificare la geometria di ogni piastra, la disposizione dei suoi bulloni e irrigidimenti, e la posizione del pilastro rispetto a quest'ultima (d'angolo o zoppa).

Esploso della piastra e visualizzazione 3D: L'utente può ottenere una vista 3D e un esploso della piastra. Gli esplosi possono essere inoltre generati nei disegni esecutivi del progetto.

Elenchi di verifica e misurazione: Si generano gli elenchi di verifica e misurazione delle piastre di ancoraggio risolte.

Opzioni di calcolo per piastre di ancoraggio

Le opzioni di calcolo per le piastre di ancoraggio sono configurate nel dialogo Opzioni (menu Piastre di ancoraggio > Opzioni). I valori qui stabiliti influenzano il calcolo delle piastre di ancoraggio effettuato dai moduli predisposti al loro dimensionamento (Unioni I, Unioni II, Unioni III, Unioni IV e Piastre di ancoraggio), ad eccezione del tipo di ancoraggio del bullone alla piastra, che interviene solo nel calcolo eseguito dal modulo Piastre di ancoraggio.

Verifiche in piastre di ancoraggio

I moduli Unioni I, Unioni II, Unioni III, Unioni IV e Piastre di ancoraggio eseguono le seguenti verifiche per dimensionare le piastre di ancoraggio (assumendo l'ipotesi di piastra rigida):

Nel calcestruzzo su cui appoggia la piastra si verifica:
- La tensione di compressione: La tensione di compressione in corrispondenza dell'interfaccia calcestruzzo-piastra di ancoraggio deve essere inferiore alla tensione ammissibile del calcestruzzo, che dipende dalla natura di ogni combinazione.
Nei bulloni di ancoraggio si verificano:
- La resistenza del materiale dei bulloni: Si scompongono le azioni interne agenti sulla piastra in azioni assiali e tagli e si verifica che queste ultime, separatamente e con interazione tra di esse (tensione di Von Mises), producano tensioni inferiori alla tensione limite del materiale dei bulloni.
- L'ancoraggio dei bulloni: Si verifica l'ancoraggio tra i bulloni e il calcestruzzo affinché non si producano né scorrimento per aderenza né frattura per taglio (schiacciamento).
- Lo schiacciamento: In ogni bullone si verifica che non si ecceda il taglio che la piastra produrrebbe contro il bullone.
Nella piastra di ancoraggio si verificano:
- Le tensioni globali: In piastre con sbalzi, si analizzano quattro sezioni nel perimetro del profilato, e si verifica in tutte queste che le tensioni di Von Mises siano minori della tensione limite prevista dalla norma.
- Le frecce globali relative: In corrispondenza degli aggetti delle piastre si verifica che non esistano frecce maggiori di 1/250 dell'aggetto stesso.
- Le tensioni locali: Si verificano le tensioni di Von Mises in tutte le piastre locali nelle quali sia il profilato sia gli irrigidimenti dividono la piastra di ancoraggio. Le azioni interne in ciascuna sottopiastra si ottengono a partire dalla tensione di contatto con il calcestruzzo e dalle azioni assiali nei bulloni. Il modello generato si risolve per differenze finite.

Fondazione

CYPE 3D esegue il calcolo e il dimensionamento di plinti e di plinti su pali di fondazione. Entrambi gli elementi di fondazione possono essere isolati o combinati, cioè, possono sostenere qualsiasi numero di pilastri.

I plinti possono essere realizzati in calcestruzzo armato o non armato, possono presentare altezza costante o variabile, e il programma può dimensionarli in modo tale che siano quadrati, rettangolari, eccentrici, d'angolo o zoppi. Il calcolo e il dimensionamento di plinti fa parte di un modulo di CYPE 3D.

I plinti su pali di fondazione ammettono pali multipli. La loro tipologia è molto ampia. Si possono avere plinti su 1, 2, 3 e 4 pali, plinti su pali lineari e rettangolari poggianti su un qualsiasi numero di pali (da 3 a 30 pali per lato), pentagonali su 5 e 6 pali, esagonali su 6 e 7 pali.

Sia nei plinti che nei plinti su pali possono concorrere cordoli e travi di collegamento. Il dimensionamento di queste ultime è compreso nel modulo relativo ai plinti e ai plinti su pali.

È possibile trovare ulteriori informazioni circa le fondazioni dimensionate da CYPE 3D e CYPECAD in Calcolo e dimensionamento di fondazioni.

Il programma consente di scegliere il tipo di centramento delle travi selezionando il tipo di distribuzione delle tensioni che agiscono al di sotto del plinto in qualità di risposta del terreno, in modo tale da calcolare le azioni interne nella trave di collegamento e le tensioni esercitate dal terreno.

Distribuzione rettangolare di tensioni alla base del plinto:
Se si seleziona questa opzione si ipotizza che il centramento della trave sia perfetto, dando luogo a una distribuzione rettangolare delle tensioni del terreno.

Distribuzione trapezoidale di tensioni alla base del plinto:
Si ipotizza che il centramento della trave non sia perfetto, cioè che si verifichi una certa rotazione del plinto che dà luogo a una distribuzione trapezoidale delle tensioni e, pertanto, a un rilassamento delle azioni agenti sulla trave. Se la distribuzione delle tensioni al di sotto del plinto è trapezoidale, la risultante si sposta verso il pilastro, con conseguente riduzione del momento sulla trave di circa il 10%.

Help per l'inserimento dei dati

Assistente per l'inserimento dei dati

Quando si crea un progetto in CYPE 3D, si mostra un assistente che consente all'utente di inserire i suoi dati generali:

Norme (Calcestruzzo per fondazioni, Acciaio laminato e saldato, Acciao sagomato, Legno e alluminio estruso...) e attivazione della norma relativa al sisma (analisi dinamica spettrale).
Ipotesi aggiuntive.
Stati Limite (combinazioni di azioni).
Dati relativi all'acciaio (laminato o sagomato o saldato).
Dati relativi al legno.
Dati relativi all'alluminio estruso.
Dati relativi alla fondazione.

I dati dei materiali inseriti nell'assistente sono quelli attribuiti di default a ogni elemento strutturale definito. Mediante l'opzione Descrivere materiale del menu Asta, è possibile assegnare a qualsiasi elemento un materiale diverso da quello definito di default.

Tutti i dati inseriti nell’assistente possono essere modificati dopo aver completato la procedura guidata fornita dall'assistente sia nel menu Struttura della linguetta Struttura che nel menu Fondazione > Dati Generali della linguetta Fondazione. È stata aggiunta l’opzione Profilati in alluminio estruso al menu Struttura, in modo tale da poter modificare i dati relativi a questo materiale definiti di default nel progetto.

Importazione di file IFC

CYPE 3D consente di importare modelli di analisi strutturale da file IFC; i file IFC che dispongono solamente del modello fisico e non del modello di analisi strutturale non contengono nessuna informazione che CYPE 3D è in grado di leggere.

Nei file in formato IFC, il modello di analisi strutturale è costituito da entità quali nodi, aste, carichi ecc. Si definiscono inoltre le relazioni tra nodi e aste in maniera esplicita attraverso condizioni di vincolo, analogamente al modello che l’utente definisce in CYPE 3D.

Le entità che CYPE 3D importa da file IFC sono:

Nodi (IFCStructuralPointConnection), con le loro condizioni di vincolo esterno.
Aste (IFCStructuralMemeber), con le loro condizioni di incastro agli estremi e le loro descrizioni.

Inserimento delle aste nella struttura

CYPE 3D consente di importare file generati da software CAD in formato DWG e DXF in due e in tre dimensioni.

Mediante essi è possibile generare in modo automatico la geometria della struttura (compresa la selezione di elementi da importare classificati per layer, entità, colori o tipi di linea).

Dispone anche di altri strumenti che agevolano l'immissione dei dati: Zoom, Ridisegnare, Ortogonalità, Annullare, Eseguire, Ripetere l'ultima selezioni di elementi, ecc. È possibile eseguire catture (punto medio, estremo, perpendicolare, punto più vicino e intersezione...) e tracciamenti (estensione, perpendicolare, ortogonale..) su elementi della struttura.

Tramite la generazione di viste, è possibile lavorare con finestre in 2D e 3D in maniera totalmente interattiva e con piena connettività. A fianco delle viste 3D visualizzabili sullo schermo compare anche il piano della vista 2D in cui si posiziona il cursore.

CYPE 3D contiene inoltre strumenti per generare automaticamente nodi, elementi e mesh spaziali formate da tetraedri ed è in grado di creare un numero illimitato di telai paralleli a partire da un unico telaio.

Gli elementi si quotano senza la necessità di dover inserire né coordinate né mesh rigide. Quando si introduce un nodo o un elemento, il programma assegna loro le coordinate che dipendono dalla posizione del cursore lungo la linea o le linee di riferimento catturate. Pertanto, l'utente può quotare i nodi o lasciare le coordinate assegnate.

Calcolo con multiprocessori

CYPECAD e CYPE 3D utilizzano per il calcolo delle strutture il potenziale offerto dai sistemi multiprocessori.

Per accedere a queste prestazioni, tali programmi dispongono di due nuovi moduli comuni che consentono di risparmiare una notevole quantità di tempo di calcolo:

Calcolo in parallelo con due processori
Calcolo in parallelo (fino a otto processori)

È possibile trovare ulteriori informazioni relative a questi moduli e uno studio comparativo che mostra la sostanziale differenza nelle tempistiche di calcolo con e senza il loro utilizzo nella sezione Calcolo con multiprocessori.

Risultati, disegni esecutivi ed elenchi

È possibile consultare sullo schermo per via grafica e analitica le distribuzioni e gli inviluppi delle azioni e delle deformazioni.

Lo strumento per la verifica delle aste sullo schermo (tensione, instabilità locale, snellezza, freccia...) consente la correzione manuale o automatica fino a giungere al dimensionamento finale.

I disegni esecutivi possono essere visualizzati in qualsiasi vista della struttura, con le informazioni che si desiderano, compresi prospetti con le dimensioni reali della sezione, e possono essere esportati in formato DXF e DWG e stampati mediante stampante o plotter.

CYPE 3D genera viste 3D in prospettiva conica o isometrica con le sezioni in grandezza reale, che possono anche essere stampate ed esportate nei formati DXF, DWG, EMF, BMP e JPG.

Si consente piena libertà di movimento all'interno della struttura in prospettiva conica.

È possibile ottenere elenchi di dati concernenti nodi, aste e carichi, con i valori relativi a spostamenti, reazioni, azioni, tensioni, frecce, plinti, piastre di ancoraggio ecc. della struttura, ed elenchi relativi alle misurazioni, che possono essere esportati nei formati TXT, HTML, PDF e RTF. il programma consente inoltre di visualizzare un'anteprima di stampa di tali elenchi.

Elenchi dettagliati relativi alle verifiche agli stati limite ultimi

CYPECAD, CYPE 3D e strutture 3D integrate di CYPECAD generano elenchi dettagliati delle verifiche agli stati limite ultimi dei profilati in acciaio e in alluminio.

Essi contengono il riepilogo di tutte le verifiche eseguite dal programma per dimensionare le sezioni e rappresentano un importante documento con cui l'utente può:

Verificare il dimensionamento dei profilati.
Ottimizzare il dimensionamento dei profilati.

Il livello di dettaglio di questi elenchi conferisce loro un carattere didattico che consente all'utente di conoscere tutte le verifiche alle quali è sottoposto un profilato.

È possibile trovare ulteriori informazioni relative a questi documenti (modalità di ottenimento, tipi di profilati e norme in conformità alle quali si possono generare, ecc.) nella sezione Elenchi dettagliati relativi alle verifiche agli stati limite ultimi.

Interoperabilità con altri sistemi

CYPECAD, strutture 3D integrate di CYPECAD e CYPE 3D possono esportare la struttura calcolata e dimensionata in TEKLA Structures. È possibile disporre di maggiori informazioni sulle opzioni di esportazione in Come esportare da CYPE a Tekla® Structures?

Licenze e moduli correlati

Il software CYPE viene attivato mediante licenze elettroniche che possono contenere uno o più moduli. L'elenco dei moduli compatibili con ciascun programma può variare a seconda del prodotto acquistato e del tipo di licenza.

Per consultare l'elenco dei moduli compatibili con questo programma, si può accedere a “Moduli dei programmi CYPE”.

È importante tenere presente che l'elenco dei moduli disponibili nella licenza dipende dal prodotto acquistato.