Struttura della copertura storica di ALS Ingenieure GmbH & Co. KG
Caso di studio

Ricalcolo digitale di una struttura di copertura storica: Intervista con Patrick Hauck

Sfida

Al centro del progetto c’erano il calcolo statico e la verifica strutturale conforme alle norme della nuova copertura da realizzare della torre della cucina della fortezza di Marienberg a Würzburg. I componenti lignei esistenti erano contaminati da prodotti protettivi del legno contenenti sostanze nocive e dovevano essere completamente sostituiti. La nuova struttura doveva essere ricostruita in analogia al modello storico con Kaiserstiel, nel rispetto delle esigenze di tutela dei beni culturali e delle norme attualmente in vigore. La geometria parzialmente curva della struttura portante poneva requisiti particolari alla modellazione.

Soluzione

Gli ingegneri di ALS hanno utilizzato RSTAB per calcolare l’intera struttura di copertura come un dettagliato modello spaziale 3D a elementi asta. Grazie all’impiego di rigidezze elastiche per la modellazione di collegamenti e vincoli, è stato possibile rappresentare in modo realistico le condizioni al contorno reali e i collegamenti in parte cedevoli tra i singoli componenti. Sia la capacità portante dei singoli elementi sia il comportamento statico globale del sistema sono stati verificati in conformità alle norme.

Vantaggi

  • Modellazione realistica: La rappresentazione dei collegamenti tramite rigidezze elastiche consente di tenere conto in modo differenziato delle effettive condizioni di appoggio e di collegamento delle costruzioni storiche.
  • Verifica conforme alle norme: RSTAB fornisce la verifica completa della capacità portante dei singoli componenti e dell’intero sistema secondo le norme attualmente in vigore.
  • Efficienza negli edifici esistenti: La modellazione tridimensionale a elementi asta riduce l’impegno di calcolo anche per strutture curve geometricamente complesse.
  • Impiego combinato del software: RSTAB e RFEM si completano in modo ottimale – RSTAB per strutture a elementi asta e strutture in legno, RFEM per strutture piane in calcestruzzo armato e calcoli FE.
  • Risparmio di tempo nella pratica quotidiana: Funzioni come 'Assumere reazioni vincolari' e il tool Geo Zone accelerano in modo percepibile le attività ricorrenti nella pratica quotidiana.

RSTAB come ponte tra tutela dei monumenti e moderna progettazione strutturale

Il punto decisivo in questo progetto non è stato semplicemente un calcolo. RSTAB ha svolto la funzione di interfaccia tra il patrimonio storico esistente e la nuova costruzione conforme alle norme. Grazie alla modellazione spaziale 3D in RSTAB, i requisiti di progettazione e la realtà costruttiva hanno potuto essere riuniti in un unico modello affidabile e resistente.

Il software ha supportato la collaborazione in modo particolare: la tutela dei monumenti ha apportato le proprie prescrizioni riferite al modello storico, mentre il progettista strutturale ha potuto verificare e valutare direttamente in RSTAB le varianti in modo comprensibile. In questo modo, una prescrizione conforme ai criteri di conservazione è stata trasformata in una soluzione staticamente ottimizzata ed eseguibile. Il risultato non è solo conforme alle norme, ma anche economico – pur rimanendo fedele al carattere storico dell’opera.

Calcolare invece di approssimare – Con RSTAB nel modello spaziale 3D

Nella struttura di copertura della torre della cucina, il vantaggio di un calcolo tridimensionale dettagliato in RSTAB è emerso in modo molto evidente. La geometria strutturale storica, in parte curva, non avrebbe potuto essere rappresentata in modo realistico con approcci 2D semplificati.

Con RSTAB è stato possibile rappresentare l’intera struttura di copertura come un modello di struttura a barre spaziale – incluse le reali condizioni di vincolo e di collegamento tramite rigidezze elastiche. Questa combinazione di fedeltà del modello e verifica conforme alle norme ha reso la dimostrazione affidabile e comprensibile: sia la capacità portante di ogni singolo elemento sia il comportamento resistente globale del sistema hanno potuto essere dimostrati in sicurezza nel rispetto delle norme attualmente vigenti.

Funzioni base importanti: trasferire rigidezze elastiche e reazioni vincolari

Oltre all’impiego nei progetti, il software Dlubal offre al team di ALS Ingenieure un vantaggio tangibile soprattutto nel lavoro quotidiano: le attività ricorrenti vengono eseguite più rapidamente, in modo più standardizzato e con minore impegno manuale. Due funzioni sono particolarmente in primo piano:

  • Rigidezze elastiche per collegamenti e vincoli (RSTAB): per l’ufficio questa funzione è indispensabile nella modellazione di strutture di copertura storiche. Le reali condizioni al contorno e i collegamenti in parte cedevoli tra gli elementi possono così essere considerati in modo differenziato – un calcolo realistico delle strutture esistenti sarebbe difficilmente possibile senza questa funzione.
  • Trasferire reazioni vincolari (RFEM): nella costruzione massiccia questa funzione fa davvero risparmiare tempo: le reazioni vincolari da un sottomodello possono essere trasferite direttamente come carichi in un modello subordinato. Le fasi di lavoro che altrimenti richiederebbero manualmente diverse ore vengono così automatizzate – il flusso di lavoro rimane rapido e comprensibile.