COME GENERARE I DISEGNI
Generalità
A partire dalla versione 9.00 Sargon è stato dotato di comandi utili per generare in modo automatico dei disegni in formato DXF rappresentanti ciascun filo fisso presente nel modello. Sargon non è un programma dedicato ai collegamenti e quindi i disegni che esso produce sono necessariamente preliminari, tuttavia le tavole che vengono automaticamente create da Sargon possono grandemente facilitare il lavoro dei disegnatori e dare una idea abbastanza precisa di come la struttura dovrà essere realizzata. Tra l’altro i disegni possono, a richiesta, contenere informazioni sulle sollecitazioni di inviluppo afferenti ai giunti, consentendo di passare le informazioni necessarie alla loro progettazione già dalle fasi preliminari del lavoro di modellazione.
In quanto segue verranno chiarite le regole usate dal programma per generare le tavole. Queste funzionalità sono molto potenti: è possibile creare tutte le tavole dei fili fissi con un solo comando, e ritrovarsi quindi ad avere molti disegni già inizializzati e pronti per essere personalizzati. Non vi sono limitazioni geometriche: un filo fisso può essere un qualsiasi piano, orientato in qualsiasi modo. Il funzionamento del programma è identico. Ad esempio, è possibile rappresentare le quattro facce di un traliccio tronco-piramidale, tutti i suoi livelli, tutte le tracce di ciascun filo sul piano del filo corrente, e mediante lo stesso identico comando.
Il file DXF viene creato utilizzando differenti layers in modo da consentire di visualizzare le cose che maggiormente interessano. I layer previsti nelle tavole sono:
ALIGNMENT la rappresentazione degli allineamenti del modello
JOINT_FORCES il valore in kN e kNm delle azioni di inviluppo per I collegamenti
LABEL_SEC le etichette di sezione
MARKS le marche delle membrature
MEMBERS le membrature come solidi proiettati
MEMBERS_HIDDEN le linee nascoste delle membrature proiettate
SECTIONS le sezioni delle membrature tagliate dal luogo
TEXT il testo di alcune scritte
WIREFRAME_MEMBERS le linee d’asse delle membrature e i segni di connessione
Per avere le tavole occorre eseguire il comando Disegna-Tavole… dopo aver eseguito il comando Disegna-Genera membrature! ed aver preventivamente definito i luoghi geometrici necessari con il comando Disegna-Fili fissi….
Generazione delle membrature
Un primo fondamentale punto da comprendere è che Sargon non crea il disegno del modello agli elementi finiti bensì delle membrature. La differenza è presto detta: una membratura è un pezzo fisicamente unico che può eventualmente essere modellato mediante più elementi finiti. Per generare un modello a membrature Sargon si avvale di funzionalità proprie del programma CSE, di Castalia srl, dedicato al calcolo dei collegamenti. Sargon non gestisce direttamente le membrature, non le rappresenta e non consente quindi di lavorare su di esse poiché questi compiti sono propri di CSE. In Sargon tuttavia, è possibile creare in background il modello a membrature e giovarsene nella creazione delle tavole preliminari. Le tavole di dettaglio sono oggetto del programma CSE, che è la naturale prosecuzione di Sargon.
Nello scandire gli elementi finiti che compongono il modello Sargon ricostruisce le membrature con le seguenti regole:
•Ogni elemento biella rappresenta una membratura a sé stante.
•Ogni discontinuità nella forma sezionale, nella linea d’asse, nella orientazione della terna locale comporta la interruzione di una membratura.
•La presenza di uno svincolo o di un mero segno di connessione all’estremo di un elemento finito comporta la interruzione della membratura a cui l’elemento finito appartiene.
•Discontinuità di materiale comportano la interruzione di una membratura.
E’ dunque evidente che è l’analista, mediante la apposizione di opportuni segni di connessione in eventuale aggiunta agli svincoli, a determinare il modo in cui il programma crea le membrature a partire dal modello agli elementi finiti.
Si consideri ad esempio una colonna realizzata in due tronchi. In corrispondenza al giunto di prosecuzione si potrà mettere un nodo, e assegnare ad uno dei due elementi attaccati a quel nodo un segno di connessione. Tale operazione comporterà la suddivisione in due membrature della colonna, e quindi corrispondentemente nei disegni.
Marcatura automatica delle membrature
Nel generare automaticamente le membrature il programma assegna ad ogni membratura una “marca” ovvero un identificatore univoco, che la distingue da tutte le altre.
Il criterio di assegnazione delle marche è basato sulla presenza dei fili fissi. La marca è una stringa alfanumerica costruita secondo le seguenti regole.
Se la membratura è una biella la marca comincia per “T”.
Se la membratura giace in un piano orizzontale la marca comincia con “B”.
Se la membratura è strettamente verticale (diretta come Z) la marca comincia per “C”.
Se la membratura non ha le precedenti proprietà la marca comincia con “E”.
La prima lettera di una marca prende il nome di qualificatore.
L’appartenenza ad un certo luogo relativamente alla giacitura viene verificata esaminando i nodi dell’elemento, non i suoi estremi. Pertanto se vi sono eccentricità di queste non si tiene conto.
I due nodi di estremità di ciascuna membratura sono due punti nello spazio 3D. Tali punti possono o meno appartenere ai luoghi geometrici (fili fissi) precedentemente descritti nel modello.
Un nodo si dice pienamente individuato (sottointendendo: dai luoghi del modello) se esso appartiene almeno a tre luoghi geometrici diversi. In effetti tre piani si incontrano in generale in un punto. I luoghi geometrici devono non essere complanari (non basta che abbiano versori diversi o nomi diversi).
Si dice che la membratura appartiene ad un certo luogo geometrico se entrambi i suoi nodi appartengono a quel luogo geometrico (si noti che l’appartenenza di una membratura ad un luogo è fatta analizzando i nodi senza tener conto degli offset, per consentire piccoli scostamenti dal luogo che – se non inficiano il sostanziale posizionamento “logico” della membratura – possono consentire un suo corretto posizionamento nello spazio, anche al fine di interfacciarsi con l’ambiente del calcolo dei collegamenti).
Una membratura è pienamente individuata se entrambi i suoi nodi estremi sono pienamente individuati. Ad esempio una membratura che vada da A.1.L1. ad A.1.L2. è una membratura pienamente individuata. Se i fili fissi sono stati propriamente assegnati, molte membrature risulteranno pienamente individuate. Per le membrature pienamente individuate la marca viene formata nel seguente modo:
“QUALIFICATORE”.”LUOGHI DELLA MEMBRATURA”.”LUOGHI DEGLI ESTREMI”
Per esempio la membratura “C” precedentemenete ipotizzata avrà la marca univoca:
C.A1.L1L2
Per una trave che vada dal nodo C.1.L2 al nodo D.1.L2, la marca sarà
B.1L2.CD
Se il numero di luoghi soddisfatti dai due estremi è inferiore a sei, la membratura non è pienamente individuata dai luoghi esistenti. In questo caso il programma genera una marca provvisoria, con la stessa regola precedente. Si consideri ad esempio la trave secondaria che va da un punto sul filo A del livello 3, L3, ad un punto del filo B del livello 3, senza appartenere né al filo 3 né al filo 4 (A,B,3,4 definiscano un rettangolo al livello 3). La marca iniziale sarà:
B.L3.AB
E’ da notare che tale marca sarà in comune con le altre secondarie nello stesso specchio compreso tra il filo 3 e 4 ed il filo A e B del livello 3.
Dopo aver generato tutte le marche provvisorie, il programma esamina le marche provviorie identiche e aggiunge una numerazione progressiva, da 001 a N (tre cifre). In questo modo la marca definitiva ha la seguente struttura:
“QUALIFICATORE”.”LUOGHI DELLA MEMBRATURA”.”LUOGHI DEGLI ESTREMI”.”NUMERO PROGRESSIVO”
Per esempio tutte le secondarie presenti nello specchio precedente avranno le seguenti marche, immaginando N<10:
B.L3.AB.001
B.L3.AB.002
…..
B.L3.AB.00N
Questo sistema di marcatura ha il pregio di individuare gli elementi per quanto possibile sulla base della loro posizione (e quindi eventuali rifacimenti di mesh o di modello non generano cambiamenti generalizzati ma solo localizzati, se i luoghi conservano la loro definizione), consentendo al tempo stesso di non dover individuare mediante l’aggiunta ad oltranza di luoghi, tutte le membrature. La lettura della marca consente di ricostruire la posizione dell’elemento con ottima approssimazione anche per le membrature non pienamente individuate.
Se si vuole avere un buon sistema di marcatura, comunque, è opportuno che i luoghi siano stati attentamente descritti, prima di eseguire le tavole. In caso contrario il ricorso al gruppo finale con i numeri progressivi può essere maggiore di quanto strettamente necessario.
Oltre alle membrature pienamente individuate ed alle membrature non pienamente individuate vi sono le membrature non individuate. Gli estremi di queste membrature non appartengono (nessuno dei due) ad alcuno dei luoghi precedentemente definiti nel modello. Tali membrature hanno una marca provvisoria definita dal solo qualificatore, e vengono distinte mediante il numero progressivo. E’ chiaro che queste membrature dovrebbero, per quanto possibile, evitarsi.
Luoghi geometrici
Come abbiamo visto la definizione dei luoghi geometrici è fondamentale ai fini della marcatura delle membrature ed anche ai fini della creazione delle tavole. Un generico luogo è individuato dal piano di equazione
ax+by+cz=d
Il versore normale al piano è il vettore
È da notare che il piano
-ax-by-cz=-d
è complanare al precedente ma comporta un diverso effetto ai fini delle tavole. Infatti il versore del piano è opposto e la vista riportata su tavola è sempre realizzata in modo tale che l’osservatore guardi dal secondo estremo del versore verso l’origine. Il verso del versore del luogo influenza il modo in cui verranno visualizzate le linee delle membrature, poiché le linee nascoste cambiano. Questa è la ragione per cui i luoghi creati automaticamente dal programma sono del tipo
x=costante
-y=costante
z=costante
in quanto in tale modo le viste associate a questi luoghi (versori (1,0,0), (0,-1,0), (0,0,1)) sono di fatto le viste ortogonali classichedei disegni. Nulla vieta di aggiungere un nuovo luogo del tipo
-x=costante
Ad esempio, se si vuole avere anche la tavola con la vista dall’altra parte.
Sollecitazioni afferenti alle giunzioni
Tra le funzionalità disponibili nella creazione delle tavole, v’è quella di rappresentare, agli estremi delle membrature, i valori delle forze e delle coppie di inviluppo afferenti ai collegamenti. Per ragioni di leggibilità la unità di misura di queste forze e coppie è predeterminata in kN per le forze e kNm per le coppie. Inoltre ogni valore è arrotondato all’intero e privo di segno.
I valori sono riportati in modo diverso per le travi e le bielle. Per le travi si ha ad esempio
12,45,23 kN
(0,32,0) kNm
Dove i valori tra parentesi sono le coppie, ordinatamente M1, M2, ed M3, mentre i valori non tra parentesi sono le forze, ordinatamente N, T2, T3. Le azioni sono quindi riportate nel sistema di riferimento locale della membratura corrispondente.
Per le bielle è riportato il solo valore di azione assiale, arrotondato al kN e non tra parentesi.
Questa funzionalità è molto importante ed utile per consentire di progettare le unioni in modo indipendente dal modello di calcolo e con grande anticipo rispetto ai tempi finali di lavorazione del modello.
Viste solide proiettate
Tra le funzionalità disponibili nella creazione delle tavole vi è anche quella di far vedere le membrature come oggetti solidi proiettati. La rappresentazione è sensibile al versore dell’allineamento utilizzato. Le linee nascoste sono posizionate in un layer diverso (denominato MEMBERS_HIDDEN), rispetto alle linee visibili (layer MEMBERS). Non vi sono limitazioni di giacitura o di forma sezionale. Le membrature sono rappresentate tenendo conto delle loro eccentricità.