In un precedente articolo, scritto a 4 mani con l'ing. Luigi Ruggeri di Mentana, e' stato chiarito il ruolo che secondo le vigenti normative tecniche sulle costruzioni (Dm 14.01.2008) devono assumere i tecnici nei confronti dei software di progettazione sia strutturale e sia geotecnica.
In buona sostanza, nonostante non siano disponibili i codici dei programmi di calcolo (che ovviamente le software house custodiscono gelosamente), la responsabilita' dei risultati e' dei soli utenti, ovvero di noi tecnici.
In un ulteriore articoloho costruito un modello di analisi per valutare gli effetti dell'inclinazione dei tiranti nelle paratie, successivamente testato da diversi tecnici sulla quasi totalita' dei programmi in uso in Italia. Con quali risultati?
Che programmi del costo di svariate migliaia di euro non tengono conto di tali effetti. Ad esempio, il pacchetto "paratie" di un noto programma strutturale fornisce variazioni dei momenti flettenti dell'ordine del 2% al variare dell'inclinazione dei tiranti da 0 a 50 gradi. Chiaro che qualcosa non funziona, e non parlo dei calcoli (per palesita' del dato). PARLO DELLA PARATIA.
Ma andiamo avanti.
La figura in alto illustra i risultati ottenibili con un programma per l'interpretazione delle prove Cone Penetration Test (CPT) molto diffuso in Italia.
Prendiamo ad esempio i moduli elastici degli strati 2 e 3:
Strato 2:
- modulo elastico efficace: 18,2 kg/cmq
- modulo edometrico: 48,3 kg/cmq
- modulo elastico non drenato: 500,8 kg/cmq
- modulo di taglio: 140,7 kg/cmq.
Strato 3:
- modulo elastico efficace: 15,2 kg/cmq
- modulo edometrico: 46,4 kg/cmq
- modulo elastico non drenato: 386,1 kg/cmq
- modulo di taglio: 125,7 kg/cmq.
Ritenendo di conoscere molto bene la meccanica del continuo (oltre che quella delle terre), mi e' subito saltata all'occhio l'incongruenza dovuta al modulo di taglio che risulta sempre maggiore del corrispondente modulo elastico efficace. A seguire, l'elevatissimo valore del modulo elastico non drenato.
Per cercare di fare chiarezza sul problema ho utilizzato le equazioni (3.47) e (5.224) del Manuale avanzato di Meccanica delle Terre nonche' le equazioni (4.14) e (6.92) della Meccanica del Continuoche legano tra di loro tali parametri.
I risultati mi hanno fornito:
Strato 2: coefficiente di Poisson = -0,935; -0,945!
Strato 3: coefficiente di Poisson = -0,940; -0,941!
E' evidente che chi produce e vende tale software non conosce affatto le basi delle meccanica, perche' non sa che il coefficiente di Poisson delle terre (ma anche del calcestruzzo, dell'acciaio e di molto altro) varia nel range 0-0,5 (in valore assoluto). Un coefficiente negativo (lo possiede il Gore-tex) significa che durante l'applicazione di un carico verticale (come ad esempio in una prova di compressione cilindrica in laboratorio con le pressioni laterali costanti) il terreno si comprime nella stessa direzione e si contrae anche nella direzione trasversale invece che dilatarsi (come dimostra la figura seguente).
Strato 2: coefficiente di Poisson: 0,388
Strato 3: coefficiente di Poisson: 0,392.
Domanda: non sarebbe forse il caso di leggere bene i manuali e gli esempi di calcolo (ammesso che siano messi in chiaro nei siti delle ditte produttrici) prima di acquistare un software?
Un'ultima nota. Non dovete per forza comprarvi i miei libri per avere la conferma di quanto affermato. Almeno leggete gli articoli che trovate nel mio sito sui legami matematici tra i vari moduli a partire dal primo. Inoltre, usate il foglio di calcolo in Excel che ho messo in chiaro nel mio sito dal 2013 e che viene scaricato diverse centinaia di volte al mese. Potete sempre completarlo con le equazioni che trovate negli articoli citati ed evitare di comprarvi un software.
Alla luce di quanto ho scoperto, se sei un geologo ed utilizzi il software di cui sopra quale modulo elastico fornirai a chi poi dovra' occuparsi dei calcoli strutturali? Quello efficace, quello non drenato o quello edometrico?
Se invece sei un progettista, quale modulo dovrai inserire nel software tenuto anche conto degli errori che ho evidenziato?
Quest'ultimo aspetto lo chiarisco sempre nei corsi di formazione che tengo ai geologi e in quelli per ingegneri in affiancamento al Prof. Aurelio Ghersi: per le simmetrie che sottendono lo sviluppo delle equazioni integro-differenziali implementate negli elementi finiti vale la condizione E' = Ed, ossia il modulo elastico e quello edometrico coincidono. Pertanto, se il tuo software ti chiede due valori tu inserisci sempre lo stesso (quello efficace) ed impreca contro chi lo ha prodotto.
Nell'analisi dei risultati del calcolo, il tabulato riportava coefficienti di sicurezza non corretti.
Ho scritto una mail alla società di software, di cui, comunque continuo ad aver fiducia, e mi è stato immediatamente risposto che i miei dubbi non erano infondati, tanto è che mi inviano un link con l'aggiornamento del programma di calcolo.
Ripeto che ho molta considerazione della società di software di cui utilizzo gran parte dei programmi di calcolo e, tenuto conto che alcuni ingegneri dello staff li conosco personalmente, evidenzio la serietà e competenza professionale.
In occasione del SAIE 2014, ad uno di loro ho accennato il problema sollevato e, quasi incredulo, poi, mi ha fornito una spiegazione plausibile all'incongruenz a evidenziata, analizzando i risultati del calcolo della paratia tirantata.
Questo è il mondo in cui viviamo. Pieno di incertezze anche nei software. Da Luigi ho apprezzato il "vecchio stile" di fare i calcoli strutturali a mano e solo dopo di passare al computer. A quanto pare, anche Raffaele fa altrettanto nel campo della geologia e geotecnica.
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