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

Struttura di copertura storica calcolata digitalmente: intervista con Patrick Hauck

Sfida

Il progetto si è concentrato sull’analisi strutturale e sulla verifica secondo le norme della nuova struttura di copertura della torre della cucina della Fortezza di Marienberg a Würzburg. I componenti in legno esistenti erano contaminati da preservanti del legno contenenti sostanze nocive ed è stato necessario sostituirli completamente. La nuova struttura doveva essere ricostruita sulla base del modello storico in stile imperiale—in conformità ai requisiti della conservazione dei beni storici e alle norme attualmente vigenti. La geometria strutturale parzialmente curva ha posto sfide particolari per la modellazione.

Soluzione

Gli ingegneri di ALS hanno utilizzato RSTAB per calcolare l’intera struttura di copertura come modello spaziale a traliccio 3D dettagliato. Utilizzando rigidezze a molla per modellare collegamenti e vincoli, è stato possibile modellare in modo realistico sia le condizioni al contorno reali sia i collegamenti parzialmente flessibili tra i singoli componenti strutturali. Sia la capacità portante dei singoli componenti sia il comportamento strutturale complessivo del sistema strutturale sono stati verificati secondo le norme.

Vantaggi

  • Modellazione realistica: la modellazione dei collegamenti tramite rigidezze a molla consente una considerazione dettagliata delle reali condizioni di vincolo e di collegamento nelle strutture storiche.
  • Verifica secondo le norme: RSTAB consente una verifica completa allo SLU dei singoli componenti strutturali e della struttura globale secondo le norme attualmente vigenti.
  • Efficienza nelle strutture esistenti: la modellazione a traliccio tridimensionale riduce l’impegno di calcolo anche per strutture geometricamente complesse e curve.
  • Uso combinato del software: RSTAB e RFEM si completano perfettamente — RSTAB per strutture a telai e capriate e strutture in legno, RFEM per calcestruzzo armato e calcoli FE.
  • Risparmio di tempo nel lavoro quotidiano: funzioni come “Importa reazioni vincolari” e lo strumento Geo-Zone accelerano in modo significativo le attività ricorrenti nella pratica quotidiana.

RSTAB come ponte tra conservazione dei beni storici e progettazione strutturale moderna

L’aspetto chiave di questo progetto non è stato semplicemente un calcolo. RSTAB ha svolto il ruolo di interfaccia tra la struttura storica e la nuova progettazione conforme alle norme. Grazie alla modellazione spaziale 3D in RSTAB, i requisiti di progetto e la realtà strutturale hanno potuto essere integrati in un unico modello solido e robusto.

Il software ha supportato la collaborazione in modo unico: il team di conservazione dei beni storici ha fornito le proprie specifiche sulla base del modello storico, mentre il progettista strutturale ha potuto testare e valutare diverse varianti direttamente in RSTAB in modo trasparente. In questo modo, una specifica conforme ai requisiti della conservazione dei beni storici è stata trasformata in una soluzione strutturalmente ottimizzata e realizzabile. Il risultato non è solo conforme alle norme, ma anche efficiente—pur rimanendo fedele al carattere storico dell’edificio.

Calcolo invece di approssimazione – utilizzo di RSTAB nel modello spaziale 3D

Il vantaggio di un calcolo tridimensionale dettagliato in RSTAB è stato particolarmente evidente nella struttura di copertura della torre della cucina. La geometria strutturale storica, parzialmente curva, non avrebbe potuto essere modellata con precisione utilizzando approcci semplificati 2D.

Utilizzando RSTAB, l’intera struttura di copertura ha potuto essere modellata come modello spaziale a traliccio — includendo le reali condizioni di vincolo e di collegamento mediante rigidezze a molla. Questa combinazione di accuratezza del modello e verifica secondo le norme ha reso l’analisi robusta e trasparente: sia la capacità portante di ciascun singolo componente strutturale sia il comportamento strutturale complessivo del sistema strutturale hanno potuto essere analizzati in modo affidabile, in conformità alle norme attualmente vigenti.

Funzioni principali: importazione delle rigidezze a molla e delle reazioni vincolari

Oltre alle applicazioni specifiche di progetto, il software Dlubal offre al team di ALS Ingenieure un vantaggio concreto, soprattutto nelle attività quotidiane: le operazioni ricorrenti vengono completate più rapidamente, in modo più standardizzato e con meno lavoro manuale. Due funzioni spiccano in particolare:

  • Rigidezza a molla per giunti e vincolo esterno (RSTAB): per lo studio di ingegneria, questa funzione è indispensabile nella modellazione di strutture di copertura storiche. In questo modo è possibile considerare in maniera accurata le condizioni al contorno reali e i collegamenti parzialmente flessibili tra i componenti strutturali—un calcolo della struttura esistente vicino alla realtà sarebbe praticamente impossibile senza questa funzione.
  • Importazione delle reazioni vincolari (RFEM): nelle strutture in calcestruzzo, questa funzione è un vero risparmio di tempo: le forze vincolari di un sottomodello possono essere importate direttamente come carichi in un modello a valle. Operazioni che altrimenti richiederebbero diverse ore di lavoro manuale vengono così automatizzate — mantenendo il workflow rapido e trasparente.