ANALISI STRUTTURALE
L'analisi strutturale (detta anche calcolo strutturale o, comunemente, con dizione inglese, structural analysis) indica tutti gli strumenti e le tecniche (numeriche, informatiche…) sviluppate per risolvere problemi ingegneristici di "meccanica delle strutture", in particolare in ambito aerospaziale, meccanico e civile, e ha lo scopo di determinare la distribuzione delle forze interne e dei momenti o delle tensioni, delle deformazioni e degli spostamenti, nell'intera struttura o in una parte di essa.
L'analisi deve essere svolta idealizzando la geometria, mediante la creazione di un modello di calcolo, e il comportamento, legato principalmente alla natura dei materiali prescelti. Tali idealizzazioni devono essere appropriate per il problema in questione. In merito all'idealizzazione del comportamento generalmente vengono eseguite le seguenti analisi:
- a comportamento elastico lineare con o senza ridistribuzione;
- a comportamento plastico comprendente la modellazione tirante - puntone;
- comportamento non lineare.
Si parte pertanto da un progetto, che deve comunque soddisfare l'insieme di requisiti che sono richiesti al prodotto finito. Si scelgono poi i materiali più idonei da utilizzare per la costruzione. Il lavoro del progettista è determinante nella fase di realizzazione del modello di calcolo e del suo predimensionamento dell'opera: da ciò dipendono i tempi di realizzazione e la riuscita dell'intero progetto.
La struttura viene studiata inizialmente nella sua globalità, per giungere al miglior compromesso possibile tra esigenze e costi.
Per il dimensionamento degli elementi strutturali (fondazioni, pilastri, travi, ecc.) si pone il bivio tra un approccio di tipo classico, o un approccio di tipo moderno, con l'utilizzo di appositi software. Nella maggioranza dei casi l'approccio di calcolo è di tipo misto, scelto a seconda dei casi affrontati; se la struttura è molto complessa, per tipologia o per configurazioni di carico applicate, i calcoli di tipo classico sono molto onerosi, difficili ed estremamente lunghi (tenuto conto che la soluzione ai problemi in questione si trova in generale con metodi iterativi). Si ricorre ormai sempre più frequentemente a software apposito.
Funzionalità e metodi dell'Analisi Strutturale
Esistono vari metodi utilizzati per eseguire l'analisi strutturale, a seconda del livello di precisione richiesto dall'ingegnere. Possiamo definire l'analisi strutturale come uno dei seguenti metodi:
Calcoli Manuali
I calcoli manuali semplici sono un modo estremamente veloce e facile per valutare gli effetti di forze semplici su strutture semplici. Un esempio potrebbe essere il calcolo delle forze del momento flettente su una trave orizzontale. Questi retro della busta i calcoli sono una pratica standard nell'ingegneria civile, per chi non vuole dedicare lunghe ore alla progettazione della struttura - ma piuttosto desiderare di conoscere le forze approssimative che una trave subirà a causa dei carichi applicati.
Calcoli agli Elementi Finiti (F.E.M.)
Analisi agli elementi finiti è un metodo numerico complesso utilizzato per risolvere problemi complicati che contengono un numero di input variabili come le condizioni al contorno, carichi applicati e tipi di supporto. È molto più complicato, ma metodo accurato per eseguire l'analisi strutturale rispetto ai calcoli manuali. FEA richiede che la struttura sia suddivisa in parti più piccole (o elementi) che possono essere valutati individualmente per una stima più accurata della soluzione. Questo può essere un processo estremamente difficile e dispendioso in termini di tempo da configurare ed eseguire. È comune che un modello FEA comprenda migliaia di matrici di voci - rendendo praticamente impossibile essere valutato da calcoli umani.
Software di Analisi Strutturale
Esiste un gran numero di software di analisi strutturale in grado di eseguire calcoli FEA accurati senza la difficoltà di dover impostare manualmente il complesso processo, tra cui:
- Ansys;
- Edilus;
- Femap;
- Patran.
