Procedura guidata della copertura (copertura automatica)

Questo articolo descrive come, in StatiCAD, la procedura guidata della copertura (copertura automatica) costruisce in un solo passaggio, a partire da un poligono di copertura, una copertura completa in legno, in acciaio o in acciaio leggero, a padiglione, a capanna o mista. Per aggiungere singole capriate e arcarecci vedere gli articoli Procedura guidata della capriata di copertura e Arcarecci automatici tra le capriate.

Figura 1 – Copertura a padiglione costruita su un edificio in cemento armato di tre piani (anteprima 3D)

1. Informazioni su questo articolo

A partire da un poligono di copertura e dalle pendenze dei lati, la procedura guidata costruisce la geometria di una copertura a padiglione, a capanna o mista e aggiunge in un solo passaggio al modello di analisi l'intera orditura in legno: puntoni, arcarecci, trave di colmo, puntoni di displuvio e di compluvio, puntoni di timpano, montanti, saette e tavola di gronda. Il carico del manto di copertura viene applicato come carico lineare sui puntoni, oppure si genera la mesh di un solaio poligonale sulla superficie della copertura. Nella copertura si possono ricavare aperture per torri, cavedi o camini (Sezione 10); una macro allinea alle travi di contorno le quote superiori delle pareti disegnate sui bordi delle aperture (Sezione 11).

informazioni

Quali edizioni? La procedura guidata della copertura è disponibile in tutte le edizioni di StatiCAD (come le procedure guidate della capriata e dell'arcareccio). L'opzione di copertura in acciaio (Sezione 5.1) è disponibile in StatiCAD Ultimate e Hybrid, l'opzione di copertura in acciaio leggero solo in StatiCAD Ultimate.

Gli esempi si basano su un edificio in cemento armato di tre piani di 20 × 10 m: gli assi delle travi dell'ultimo piano sono stati assunti come poligono di copertura ed è stata costruita una copertura a padiglione con pendenza del 33%.

2. Come funziona?

2.1. Geometria della copertura

Il poligono di copertura è la linea d'appoggio: l'asse della parete o della trave su cui poggiano i piedi dei puntoni. A ogni lato si assegna una pendenza (in percentuale); un lato contrassegnato come timpano ha una superficie di copertura verticale (il muro di timpano di una copertura a capanna). La procedura guidata sposta i lati verso l'esterno di una distanza pari allo sporto di gronda per ottenere la linea di gronda e costruisce la copertura con il metodo dello scheletro rettilineo pesato (weighted straight skeleton): la superficie di ogni lato sale con la propria pendenza e le linee in cui le superfici si incontrano diventano il colmo (orizzontale), i displuvi (angoli convessi) e i compluvi (angoli concavi). Il metodo fornisce la copertura corretta anche per piante non rettangolari (a L, T, U e poligoni con lati obliqui); è possibile combinare pendenze diverse dei lati e timpani.

Lo sporto di gronda è una misura orizzontale e vale per i lati con la pendenza predefinita; sui lati con pendenza diversa lo sporto viene adattato in modo che la gronda resti alla stessa quota su tutte le falde (linea di gronda continua). I lati a timpano vengono inoltre prolungati dello “sporto del timpano”; il colmo e gli arcarecci sporgono oltre il muro di timpano e le loro estremità sono collegate dal puntone di timpano.

2.2. Elementi

Elemento	Disposizione	Collegamento
Puntone	Su ogni falda, perpendicolare alla gronda, con l'interasse indicato, simmetrico rispetto al centro della falda. Si accorcia in prossimità di displuvi e compluvi (puntoni corti).	Diviso sulla linea d'appoggio e negli incroci con gli arcarecci (trave continua). Incernierato all'estremità su colmo/displuvio/compluvio. L'estremità di gronda è a sbalzo.
Arcareccio	Linee di livello: alle stesse quote su tutte le falde, formano un anello che si chiude su displuvi e compluvi. Un arcareccio molto vicino alla sommità di una falda viene omesso (basta la trave di colmo).	Nel piano degli assi dei puntoni (concentrico). Estremità incernierate. Diviso nei punti dei montanti e delle saette.
Colmo / displuvio / compluvio	Linee dello scheletro. I tratti allineati formano un unico elemento.	Diviso sulla linea d'appoggio, alle estremità degli arcarecci e nei punti dei montanti.
Puntone di timpano	Lungo la linea esterna dello sporto del timpano.	Sezione del puntone.
Montante	Sotto gli arcarecci e il colmo; estremità inferiore alla quota superiore del piano (Sezione 6).	Incernierato in basso, continuo in alto; tipo “Montante di capriata” di StatiCAD (non riceve appoggi automatici).
Saetta	Da ogni montante verso entrambi i lati, lungo l'arcareccio/il colmo che sostiene; con l'angolo indicato rispetto al montante.	Incernierata alle due estremità (solo sforzo assiale). Se non trova posto sul montante si accorcia mantenendo lo stesso angolo.
Tavola di gronda	Lungo la linea di gronda, collega le estremità dei puntoni.	Continua.
Dormiente	Lungo la linea d'appoggio (facoltativo, disattivato per impostazione predefinita).	Coincide con la trave in cemento armato, se presente sulla linea d'appoggio.
Trave di contorno dell'apertura	Lungo il bordo di un'apertura della copertura, nel piano della falda (Sezione 10).	Divisa alle estremità degli elementi tagliati, che vi sono incernierati. In un'apertura interna a una sola falda è incernierata ai puntoni di contorno; nelle altre aperture i suoi angoli sono rigidi.
Puntone di contorno	Su entrambi i lati di un'apertura interna a una sola falda, per tutta la lunghezza lungo la pendenza (Sezione 10.3).	Come un puntone, con la sezione di contorno.
Pilastro in legno (copertura indipendente)	Sotto ogni nodo di puntone, di displuvio/compluvio e di timpano sulla linea d'appoggio, a partire dalla base del piano (Sezione 4.3).	Tipo Pilastro/Montante in Legno: la base riceve un appoggio automatico, la sommità è continua.

2.3. Collegamento al modello di analisi

Nel modello agli elementi finiti due elementi non sono collegati se l'estremità dell'uno non si trova sull'altro. Per questo la procedura guidata crea esplicitamente tutti i punti di collegamento:

• Aggancio dei lati: la linea nodale agli elementi finiti di una trave di bordo si trova sul suo asse di definizione e non al centro della trave (nell'esempio 12,5 cm verso l'esterno rispetto al centro). Quando l'opzione “Aggancia i lati alle linee FEM delle travi” (Snap edges to beam FEM lines) è attiva, come per impostazione predefinita, i lati del poligono vengono spostati sulla linea nodale di una trave parallela distante al massimo 30 cm; in questo modo i piedi dei puntoni e le estremità dei displuvi si collegano alla trave.
• Suddivisione: i puntoni vengono divisi negli incroci con gli arcarecci, gli arcarecci e il colmo alle estremità dei montanti e delle saette, i displuvi e i compluvi alle estremità degli arcarecci.
• Unione: le estremità distanti meno di 6 cm vengono unite (affinché le travi spostate entro la tolleranza nodale di 5 cm del programma non perdano il collegamento).
• Impronta del pilastro: il programma collega all'asse del pilastro, con una trave fittizia, l'estremità di trave che cade all'interno dell'impronta in pianta di un pilastro. Questo collegamento viene creato solo se l'estremità della trave rientra nell'intervallo di quota del pilastro; le estremità di puntoni, colmo e arcarecci che si trovano molto più in alto della sommità di un pilastro non vengono collegate al pilastro. Per questo i puntoni mantengono la lunghezza completa e l'interasse regolare anche sugli assi dei pilastri.

3. Apertura della procedura guidata e poligono di copertura

La procedura guidata si apre in tre modi: con il pulsante Copertura (Roof) della barra a sinistra, situato sotto i pulsanti Capriata (Truss) e Arcareccio (Purlin); con Disegna › Copertura (procedura guidata della copertura automatica)... (Draw › Roof (automatic roof wizard)...); con Macro › Procedura guidata della copertura (copertura automatica)... (Macros › Roof wizard (automatic roof)...). La copertura viene costruita nel piano attivo; sul piano di fondazione la procedura guidata non si apre.

Il poligono di copertura si definisce in uno dei due modi seguenti:

1. Solaio poligonale selezionato: se all'apertura della procedura guidata in pianta è selezionato un solaio poligonale, i suoi vertici diventano il poligono di copertura. Anche a finestra aperta si può usare il pulsante “Dal solaio poligonale selezionato” (From selected polygon slab). In questo caso l'opzione del manto di copertura passa automaticamente a “Genera la mesh del solaio poligonale di origine sulla copertura” (Mesh the source polygon slab onto the roof).
2. Disegno in pianta: il pulsante “Disegna in pianta” (Draw in plan) chiude la finestra; fare clic in sequenza sui vertici della linea d'appoggio in pianta (Shift: ortogonale). Un clic sul primo punto o un clic destro chiude il poligono (almeno 3 punti) e la procedura guidata si riapre. I punti intermedi allineati su una stessa retta vengono uniti.

Figura 2 – Procedura guidata della copertura: a sinistra l'anteprima in pianta (falde, elementi, numeri dei lati), a destra la scheda Copertura

4. Scheda Copertura (Roof)

4.1. Pendenza e timpani

La Pendenza predefinita (Default slope), espressa in percentuale e affiancata dall'angolo in gradi, è la pendenza dei nuovi lati; “Applica a tutti i lati (rimuove i timpani)” (Apply to all edges (clears gables)) porta tutti i lati a questa pendenza e rimuove i timpani. La tabella dei lati riporta la lunghezza, la pendenza e lo stato di timpano di ogni lato. La cella della pendenza è modificabile; il nuovo valore viene applicato con Enter o passando a un'altra cella. Spuntando la casella Timpano (Gable), oppure facendo clic su un lato nell'anteprima, si attiva o si disattiva il timpano (almeno un lato deve restare inclinato). Nell'anteprima i numeri dei lati sono indicati in un cerchio; i lati a timpano sono viola.

Figura 3 – Copertura a L: le testate delle due ali sono a timpano, nell'angolo interno c'è un compluvio; l'anteprima 3D si ruota trascinando con il mouse

4.2. Gronda e livello di appoggio

Impostazione	Descrizione
Sporto di gronda (orizzontale)	Sporgenza delle estremità dei puntoni oltre la linea d'appoggio (predefinito 50 cm).
Sporto del timpano	Sporgenza del colmo e degli arcarecci oltre i lati a timpano (predefinito 30 cm).
Livello di appoggio	Quota superiore del piano attivo (predefinito): la copertura poggia alla quota dei solai/delle travi dell'ultimo piano. Base del piano attivo (piano di copertura): su un piano di copertura separato, la copertura poggia alla base del piano (sulle travi del piano sottostante); su un piano privo di solai la procedura guidata sceglie da sola questa opzione.
Quota aggiuntiva della linea d'appoggio	Altezza dei piedi dei puntoni rispetto al livello di appoggio (ad es. un muretto d'imposta).
Aggancia i lati alle linee FEM delle travi (≤ 30 cm)	Sezione 2.3.
Legno	Materiale di tutti gli elementi della copertura (legni del progetto e della libreria).

pericolo

Piano di copertura separato e analisi modale: nell'analisi modale con diaframma rigido nessun nodo è vincolato al nodo master del diaframma di un piano di copertura privo di solai, perciò la soluzione modale può non convergere. Quando la copertura viene analizzata insieme all'edificio, costruirla sulla quota superiore dell'ultimo piano (predefinito).

4.3. Analisi della copertura indipendente

Per analizzare la copertura da sola, indipendentemente da un edificio (ad esempio in un progetto vuoto), spuntare Analisi della copertura indipendente (senza edificio) (Standalone roof analysis (no building)). Vengono allora collocati, a partire dalla base del piano, pilastri sotto i nodi che normalmente poggerebbero sulle travi: i piedi dei puntoni dietro la gronda, gli angoli dei displuvi e dei compluvi e i nodi degli arcarecci e del colmo sulle linee dei timpani (Pilastro/Montante in Legno (Timber Column/Post) in una copertura in legno, pilastri in acciaio in una copertura in acciaio, pilastri in acciaio leggero in una copertura in acciaio leggero). Entrano nel modello come pilastri e non come montanti di capriata, perciò le loro basi ricevono appoggi automatici. La sezione dei pilastri si imposta con “Pilastro b × h” (Column b × h) (legno, predefinito 12 × 12 cm) oppure con un profilo del pilastro (acciaio, acciaio leggero).

Anche i montanti sotto gli arcarecci e il colmo scendono fino alla base del piano e diventano pilastri in legno; spuntando l'opzione, la disposizione dei montanti passa a “Interasse uniforme” (Equal spacing). La copertura poggia sulla quota superiore del piano attivo; il livello di appoggio e l'aggancio alle travi non vengono utilizzati (appaiono in grigio).

Figura 4 – Analisi della copertura indipendente: pilastri in legno dalla base del piano sotto i piedi dei puntoni, montanti che scendono fino alla base del piano; a destra l'opzione nella scheda Copertura

informazioni

Numero di pilastri e analisi: sotto ogni piede di puntone viene collocato un pilastro, perciò l'interasse dei pilastri è uguale all'interasse dei puntoni (80 pilastri nell'esempio di 12 × 8 m). In un progetto vuoto l'analisi di coperture a padiglione di 10 × 6 m e di 45 × 24 m è stata completata senza avvisi di elementi sospesi o di matrice singolare; le basi dei pilastri hanno ricevuto vincoli di incastro.

5. Scheda Elementi (Members)

Si inseriscono l'interasse e la sezione dei puntoni; gli arcarecci (attivazione, interasse orizzontale alla pendenza predefinita, sezione), la trave di colmo, i puntoni di displuvio/compluvio, il puntone di timpano, la tavola di gronda e il dormiente si attivano o si disattivano singolarmente e se ne inseriscono le sezioni (b × h, cm). Sezioni predefinite: puntone 5 × 10 (interasse 50 cm), arcareccio 10 × 12, colmo 12 × 16, displuvio/compluvio 10 × 16, montante 10 × 10, saetta 8 × 10, tavola di gronda 3 × 15.

Le quote degli arcarecci si ottengono dividendo in parti uguali l'altezza del punto più alto della copertura: l'interasse è la distanza orizzontale alla pendenza predefinita (ad es. 200 cm × 33% → passo di quota di al massimo 66 cm). La riga di riepilogo mostra il passo di quota effettivo.

Figura 5 – Schede Elementi (Members), Montanti (Posts) e Carico / manto di copertura (Load / cladding)

5.1. Coperture in acciaio e in acciaio leggero

Quando nella scheda Copertura il Tipo di materiale (Material type) è impostato su Acciaio (Steel) o Acciaio leggero (Light-gauge steel) (acciaio: Ultimate e Hybrid; acciaio leggero: solo Ultimate), le caselle b × h delle schede Elementi, Montanti e Aperture sono sostituite, per ogni gruppo di elementi, da una famiglia di profili (profile family) e da un profilo (profile); anche la sezione dei pilastri di una copertura indipendente diventa un profilo. L'elenco dei materiali mostra le classi di acciaio (predefinita S235). Cambiando il tipo, il materiale, i profili e la disposizione (interasse dei puntoni e degli arcarecci, montanti, saette) tornano ai valori predefiniti del tipo; pendenza, poligono, gronda, aperture e impostazioni dei carichi vengono mantenuti.

Tipo	Disposizione	Profili predefiniti
Acciaio	I puntoni principali sono disposti a interasse uniforme lungo ogni falda, con interasse fino a 400 cm; gli arcarecci (150 cm in pianta) poggiano sui puntoni; arcarecci, colmo e tavola di gronda poggiano sopra i puntoni con un'eccentricità dell'asse (offset, Sezione 5.2). Arcarecci, colmo e tavola di gronda sono divisi in campate in corrispondenza di ogni puntone principale e della linea d'appoggio (Lb = luce; continui nel modello FEM). Montanti e saette sono disattivati; il carico del manto di copertura va agli arcarecci (Sezione 7).	Puntone IPE 200, arcareccio IPE 120, colmo IPE 160, displuvio/compluvio IPE 200, tavola di gronda UPN 120, dormiente IPE 160, montante HE 100 A, saetta IPE 100, pilastro HE 160 A
Acciaio leggero	Equivalente della disposizione in legno: puntoni C/Σ a 60 cm, arcarecci sotto i puntoni, montanti e saette attivati; il carico del manto di copertura va ai puntoni. Ala superiore del puntone avvitata al rivestimento (vincolata) (Rafter top flange screwed to cladding (restrained)) è spuntata per impostazione predefinita (nessuna instabilità flesso-torsionale con momento positivo); togliere la spunta se il rivestimento non è avvitato.	Puntone, arcareccio, colmo, dormiente CC C150x80x20x2; displuvio/compluvio CC C200x80x16x2; tavola di gronda, montante, saetta CC C100x60x18x2; pilastro CC C150x80x21x2,5

Figura 5a – Copertura in acciaio (copertura a padiglione di 12 × 8 m, 30%): puntoni principali a interasse uniforme, arcarecci a 150 cm; profili per gruppo

Figura 5b – Copertura in acciaio leggero: puntoni C a 60 cm, ala superiore dei puntoni avvitata al rivestimento

Scegliendo “(rafter)” (puntone) nella riga della trave di contorno, la trave di contorno assume il profilo del puntone. La riga di riepilogo mostra il peso totale (kg). Gli elementi in acciaio sono sottoposti alla verifica degli elementi in acciaio, quelli in acciaio leggero alla verifica degli elementi in acciaio leggero; l'evidenziazione e il conteggio degli elementi insufficienti (Sezione 9.3) funzionano per entrambi.

pericolo

Colmo di una copertura a capanna in acciaio: in una copertura a capanna in acciaio senza montanti la trave di colmo è una trave portante tra i muri di timpano e le coppie di puntoni. In un esempio di 10 × 8 m il colmo IPE 160 predefinito (e gli arcarecci UPN 100, se scelti) risulta insufficiente; sotto un colmo lungo aggiungere montanti oppure usare un profilo di colmo più grande. Una copertura a padiglione di 12 × 8 m con i profili predefiniti non ha elementi insufficienti (rapporto massimo 0,32, puntone IPE 200; 0,28 negli arcarecci).

5.2. Eccentricità dell'asse (offset)

Le opzioni Eccentricità dell'asse (offset) (Axis eccentricity (offset)) alla fine della scheda Elementi aggiungono al modello l'eccentricità di arcarecci, trave di colmo e tavola di gronda rispetto ai puntoni. Il nodo agli elementi finiti resta in comune con il puntone (la suddivisione degli elementi e i collegamenti non cambiano); solo l'asse dell'elemento viene spostato con un offset (ofset2). L'eccentricità entra nell'analisi quando nelle Impostazioni generali del progetto (Project Settings) è attiva l'opzione “Considera Offset1 e Offset2 nella matrice di rigidezza del sistema” (Consider Offset1 and Offset2 in the system stiffness matrix) (predefinito), e la vista 3D disegna l'elemento spostato.

Opzione	Copertura in acciaio (predefinito attivo)	Copertura in legno e in acciaio leggero (predefinito disattivo)
Arcareccio	Gli arcarecci poggiano sopra i puntoni: asse alla faccia superiore del puntone + harcareccio/2	I puntoni poggiano sugli arcarecci: asse dell'arcareccio alla faccia inferiore del puntone − harcareccio/2
Colmo	La trave di colmo poggia sopra i puntoni	I puntoni poggiano sulla trave di colmo (colmo sotto)
Tavola di gronda	La tavola di gronda poggia sopra le estremità dei puntoni	(nessuna opzione: la tavola di gronda è la tavola all'estremità dei puntoni)

Le facce superiore e inferiore di un puntone inclinato distano verticalmente h_puntone/(2·cos α) dal suo asse; per gli arcarecci si usa la pendenza della falda, per il colmo e la tavola di gronda la pendenza predefinita. Esempio: puntone IPE 200, arcareccio IPE 120, pendenza 30% → asse dell'arcareccio 10,44 + 6 = 16,44 cm sopra il nodo; puntone in legno 5 × 10, arcareccio 10 × 12 → 5,22 + 6 = 11,22 cm sotto. Le opzioni vengono salvate con il progetto.

Figura 5c – Opzioni di eccentricità dell'asse di una copertura in acciaio (elementi sopra i puntoni)

6. Montanti e saette

I montanti vengono collocati sotto gli arcarecci e la trave di colmo. Sono previste due disposizioni:

Disposizione	Descrizione
Sulle linee delle travi portanti (predefinita)	Il montante viene collocato nel punto in cui, in pianta, un arcareccio/il colmo incrocia una trave alla quota superiore del piano; la sua estremità inferiore poggia sulla linea nodale della trave e nell'analisi si collega alla trave. Per un arcareccio/colmo senza trave sottostante il riepilogo mostra un avviso.
Interasse uniforme	I montanti vengono distribuiti in modo uniforme senza superare l'interasse indicato. Se sotto le loro estremità inferiori non c'è una trave, nell'analisi restano sospesi (il guscio del solaio non riceve nodi interni); il programma mostra un avviso.

Le saette vengono collocate da ogni montante verso entrambi i lati dell'elemento che sostiene, con l'angolo indicato rispetto al montante (predefinito 45°) e con la lunghezza orizzontale indicata (predefinita 60 cm). Se la lunghezza verticale non trova posto sul montante, la saetta si accorcia mantenendo lo stesso angolo; il lato troppo vicino al montante adiacente viene saltato.

suggerimento

Luce degli arcarecci: quando i montanti sono collocati solo sulle linee portanti, la luce degli arcarecci può arrivare all'interasse delle travi (6,5 m nell'esempio). Dopo le verifiche degli elementi, se necessario, scegliere l'interasse uniforme e aggiungere travi sotto i montanti, oppure aumentare la sezione degli arcarecci.

7. Scheda Carico / manto di copertura (Load / cladding)

Opzione	Descrizione
Come carico lineare sui puntoni	Ogni puntone riceve, su una larghezza pari al suo interasse, il carico del manto di copertura G (sulla superficie della copertura, kg/m²) e il carico da neve (sulla proiezione in pianta, kg/m² × cos α) come carichi lineari (carichi aggiuntivi G e Q della trave, kg/m). Valori predefiniti: G = 50, neve = 75 kg/m².
Genera la mesh del solaio poligonale di origine sulla copertura	Se il poligono di copertura è stato ricavato da un solaio poligonale, il solaio viene adattato alla superficie della copertura con una mesh triangolare basata sulle quote di estremità delle travi (come con Macro › Genera la mesh del solaio poligonale in base alle quote di estremità delle travi (TIN - rivestimento di copertura) (Macros › Mesh polygon slab by beam end elevations (TIN - roof cladding)); vedere Regolazione automatica delle quote del rivestimento di copertura e dei montanti). I carichi sono i valori G/Q del solaio stesso; per il rivestimento usare un solaio sottile e leggero (ad es. OSB). I nodi al di sotto della superficie della copertura (piedi dei montanti, saette, correnti inferiori delle capriate, travi di piano sotto la copertura) non vengono usati nella mesh; il loro numero è riportato nel riepilogo. Le aperture della copertura che ricadono all'interno del solaio vengono escluse dalla mesh (Sezione 10.2).
Nessun carico	Agli elementi della copertura non viene applicato alcun carico aggiuntivo (solo peso proprio).

In una copertura in acciaio l'opzione “Come carico lineare sui puntoni” carica gli arcarecci: ogni arcareccio riceve i carichi lineari del manto di copertura (sulla superficie della copertura) e della neve (in pianta) relativi al proprio interasse, la trave di colmo riceve la fascia di colmo (metà interasse su entrambe le falde) e la tavola di gronda la fascia di gronda (sporto di gronda + metà interasse). Se la tavola di gronda o la trave di colmo sono disattivate, la relativa fascia viene aggiunta all'arcareccio più basso o più alto; una copertura senza arcarecci carica i puntoni principali. Nell'esempio a padiglione di 12 × 8 m il carico totale del manto di copertura è 6299 kg (superficie della copertura 122 m² × 50 kg/m² = 6108 kg; la differenza è dovuta alla metà interasse accanto alla linea d'appoggio, assegnata anch'essa alla tavola di gronda, a favore di sicurezza).

Gruppo di selezione: tutti gli elementi vengono raccolti in un unico gruppo di selezione (ROOF-01, ROOF-02 …; il prefisso può essere modificato); il gruppo può essere selezionato ed eliminato. Se è spuntato “Elimina e sostituisci la copertura precedente” (Delete and replace the previous roof), la copertura aperta (oppure la copertura precedente sullo stesso poligono) viene eliminata e quella nuova viene costruita con lo stesso nome (Sezione 9).

8. Creazione della copertura e risultato

“Crea la copertura” (Create roof) aggiunge gli elementi al modello; la finestra dei risultati mostra il nome del gruppo, il numero di travi e di montanti, l'elenco degli elementi e gli avvisi. Prima e dopo l'operazione viene registrato un punto di annullamento: Annulla (Undo) rimuove la copertura in un solo passo.

Figura 6 – Copertura a padiglione di esempio (anteprima 3D): anello degli arcarecci, colmo, displuvi, montanti sulle linee delle travi e saette

9. Apertura e modifica di una copertura salvata

Il poligono e tutte le impostazioni di ogni copertura costruita dalla procedura guidata vengono salvati nel file del progetto (V10.0.7.1 e successive; .sbd e .sy4). Quando il progetto viene chiuso e riaperto, il pulsante Copertura non apre una procedura guidata vuota: si possono modificare impostazioni come puntoni, arcarecci e montanti e ricostruire la stessa copertura.

9.1. Apertura di una copertura salvata

All'apertura della procedura guidata la copertura viene scelta in quest'ordine:

1. Se in pianta o nella vista 3D è selezionato un elemento della copertura (puntone, arcareccio, montante…), viene aperta quella copertura.
2. Se sul solaio poligonale selezionato è stata costruita una copertura, viene aperta quella copertura.
3. Altrimenti viene aperta l'ultima copertura costruita o aperta sul piano attivo in questa sessione.
4. Altrimenti viene aperta l'ultima copertura salvata del piano attivo; se il piano non ha coperture, la procedura guidata si apre vuota per una nuova copertura.

L'elenco Copertura (Roof) sopra l'anteprima mostra tutte le coperture salvate del progetto (nome del gruppo e piano); scegliendo un'altra copertura se ne caricano il poligono e le impostazioni. — Nuova copertura — (— New roof —) svuota il poligono (le impostazioni restano) in modo da poter disegnare una nuova copertura.

Figura 7 – Dopo la riapertura del progetto il pulsante Copertura apre la copertura salvata CATI-01 con il suo poligono e le sue impostazioni; il pulsante diventa “Aggiorna copertura” (Update roof)

9.2. Aggiornamento della copertura

Con una copertura salvata aperta, Aggiorna copertura (Update roof) elimina tutti gli elementi della copertura precedente e la ricostruisce con le nuove impostazioni con lo stesso nome del gruppo (ad es. ROOF-01); un solo Annulla (Undo) la ripristina. Se “Elimina e sostituisci la copertura precedente” (Delete and replace the previous roof) non è spuntato, la copertura precedente resta e viene costruita una seconda copertura (ROOF-02) con le nuove impostazioni.

pericolo

Modifiche manuali: a ogni aggiornamento la copertura viene rigenerata dalle sue impostazioni. Le modifiche manuali agli elementi della copertura (elementi spostati, eliminati o con sezione modificata) vanno perse con l'aggiornamento; modificare le sezioni nella scheda Elementi (Members) della procedura guidata.

9.3. Elementi insufficienti

Dopo un'analisi, gli elementi della copertura aperta che nell'ultima analisi non superano la verifica delle travi/dei pilastri in legno vengono disegnati in rosso nell'anteprima (pianta e 3D) e il loro numero è indicato sopra l'anteprima, ad es. “Ultima analisi: 49 / 177 elementi insufficienti” (Last analysis: 49 / 177 members insufficient). Le linee rosse sono le posizioni degli elementi esistenti nel modello; la visualizzazione si disattiva non appena si modifica un'impostazione, perché con le nuove impostazioni gli elementi si spostano. Senza un'analisi la procedura guidata mostra “Eseguire l'analisi per visualizzare gli elementi insufficienti” (Run the analysis to show insufficient members).

Figura 8 – Puntoni, arcarecci e puntoni di displuvio insufficienti di una copertura con sezioni deboli, mostrati in rosso dopo l'analisi

informazioni

Procedure guidate della capriata e dell'arcareccio: anche le impostazioni delle procedure guidate della capriata e dell'arcareccio vengono salvate nel file. Macro › Modifica la capriata selezionata (Edit selected truss) apre una capriata salvata con le sue impostazioni (il titolo della finestra indica il numero di elementi insufficienti nell'ultima analisi). Se la procedura guidata dell'arcareccio viene aperta con un arcareccio selezionato, si apre quel gruppo di arcarecci con le sue impostazioni e con le capriate su cui poggia già spuntate; Aggiorna arcarecci (Update purlins) ricostruisce il gruppo con lo stesso nome.

suggerimento

Coperture costruite con una versione precedente: le coperture costruite prima della V10.0.7.1 non hanno impostazioni nel file; se si seleziona un elemento di una copertura di questo tipo e si apre la procedura guidata, viene mostrata una nota. Per modificarla con la procedura guidata, costruire una nuova copertura ed eliminare il gruppo precedente.

10. Aperture nella copertura

Per una torre, un vano ascensore o un vano scala, un camino o una finestra da tetto si ricava nella copertura un'apertura. Una copertura può avere un numero qualsiasi di aperture. Le aperture vengono scritte nei dati salvati della copertura (Sezione 9) e vengono applicate di nuovo a ogni aggiornamento della copertura.

10.1. Disegno di un'apertura

Le aperture sono elencate nella scheda Aperture (Openings), l'ultima scheda della procedura guidata (O1, O2 …: numero di vertici e dimensioni in pianta). Prima di disegnare un'apertura deve essere definito il poligono di copertura.

1. Premere Disegna un'apertura in pianta (Draw an opening in plan); la finestra si chiude. Fare clic in sequenza sui vertici dell'apertura in pianta (Shift: ortogonale). Un clic sul primo punto o un clic destro chiude il poligono (almeno 3 punti).
2. La procedura guidata si riapre con l'apertura nell'elenco e gli elementi tagliati nell'anteprima. L'apertura deve essere disegnata nello stesso piano in cui è costruita la copertura; un'apertura disegnata in un altro piano non viene aggiunta.
3. Crea la copertura (Create roof) o Aggiorna copertura (Update roof) costruisce la copertura con le sue aperture.

Elimina selezionata (Delete selected) rimuove l'apertura selezionata nell'elenco, Elimina tutte (Delete all) rimuove tutte le aperture. Un'apertura può sporgere oltre il bordo della copertura (una torre che interrompe la gronda): la parte esterna alla copertura è mostrata nell'anteprima con una linea rossa tratteggiata e non riceve elementi.

Figura 9 – Scheda Aperture: O1 interna a una sola falda (puntoni di contorno su entrambi i lati), O2 sul colmo, O3 una torre che interrompe la gronda; travi di contorno in magenta, in basso il riepilogo e l'avviso

10.2. Elementi tagliati e travi di contorno

• Puntoni, arcarecci, colmo, displuvi, compluvi, puntoni di timpano, tavola di gronda e dormienti che attraversano un'apertura vengono tagliati sul suo bordo; le estremità tagliate sono incernierate. All'interno di un'apertura non viene collocato alcun montante.
• Lungo il bordo dell'apertura, nel piano della falda, corre una trave di contorno dell'apertura. Gli elementi tagliati terminano sulla trave di contorno, che viene divisa in quei punti; per questo nell'analisi risultano collegati. La sua sezione si imposta con Sezione di contorno b × h (Trimmer section b × h); se il campo resta vuoto, si usa la sezione del puntone.
• Nella modalità con carico lineare sui puntoni, nell'apertura non viene applicato alcun carico del manto di copertura (i puntoni terminano sul suo bordo). Se il manto di copertura è un solaio poligonale di cui si genera la mesh sulla superficie della copertura (Sezione 7; Macro › Genera la mesh del solaio poligonale in base alle quote di estremità delle travi), le aperture che ricadono all'interno del poligono del solaio vengono escluse dalla mesh: lungo il bordo dell'apertura vengono inseriti nodi, la mesh segue il bordo e nell'apertura non restano né triangoli né carico del manto. In un'apertura che interseca il contorno del solaio (ad es. una torre che interseca la linea d'appoggio) il contorno della mesh viene intagliato lungo il bordo dell'apertura. Solo un'apertura che contiene un vertice del poligono del solaio non viene esclusa; la finestra dei risultati lo segnala con un avviso: per un'apertura di questo tipo far passare il poligono del solaio all'esterno dell'apertura oppure usare la modalità con carico lineare sui puntoni.

Il riepilogo conta gli elementi tagliati, ad esempio: “3 aperture: 7 puntoni tagliati, 2 puntoni di contorno; 1 arcareccio tagliato, il suo carico è portato dal telaio dell'apertura; 1 linea di colmo/displuvio/compluvio/timpano tagliata” (3 opening(s): 7 rafter(s) cut, 2 trimmer rafter(s); 1 purlin(s) cut, their load is carried by the opening frame; 1 ridge/hip/valley/verge line(s) cut).

10.3. Tipi di apertura

Apertura	Posizione	Percorso dei carichi
Apertura interna a una falda (finestra da tetto, piccolo camino)	All'interno di una sola falda, ad almeno 10 cm dal suo contorno.	Su entrambi i lati dell'apertura corrono lungo la pendenza i puntoni di contorno a tutta lunghezza (con la sezione di contorno). Le travi di contorno sono incernierate a questi ultimi e i puntoni e gli arcarecci tagliati poggiano su questo telaio. Un puntone normale più vicino di 10 cm a un puntone di contorno viene omesso e il suo carico passa al puntone di contorno. La copertura si sostiene da sé; nell'apertura non serve alcuna parete.
Apertura generale (torre, cavedio, grande camino)	Interseca una linea di colmo, di displuvio, di compluvio, di timpano o di gronda, oppure si sovrappone a un'altra apertura lungo la pendenza.	Nessun puntone di contorno. La trave di contorno viene divisa dove attraversa il confine tra due falde e ogni tratto giace nella propria falda; gli angoli sono rigidi. Le travi di contorno devono essere sostenute da pareti, setti o da un telaio disegnati nell'apertura (Sezione 10.4); il riepilogo lo segnala con un avviso.

Figura 10 – La stessa copertura nell'anteprima 3D: le travi di contorno giacciono nei piani delle falde; nell'apertura sul colmo (O2) la trave di contorno si spezza sul colmo

10.4. Pareti, setti o telai nell'apertura

In un'apertura generale gli elementi che sostengono le travi di contorno vanno disegnati dall'utente: pareti in muratura, setti in cemento armato oppure un telaio trave–pilastro. Affinché nell'analisi i nodi delle travi di contorno si colleghino a questi elementi:

1. Asse: disegnare la parete o il setto sul bordo dell'apertura; il suo asse nel modello di analisi deve trovarsi sulla linea della trave di contorno. Se l'asse dista dalla trave di contorno più della tolleranza nodale agli elementi finiti (predefinita 5 cm), i nodi non si uniscono. Se gli assi delle pareti sono noti, il modo più semplice è disegnare l'apertura su questi assi.
2. Quota superiore: il bordo superiore della parete deve trovarsi alla quota della trave di contorno. Con una trave di contorno inclinata le due estremità della parete hanno quote superiori diverse; invece di inserirle a mano, usare Macro › Allinea le quote superiori delle pareti selezionate alle quote delle travi (Macros › Match top elevations of selected walls to beam elevations) (Sezione 11).
3. Telaio: se le travi di contorno sono sostenute da pilastri, collocarli agli angoli dell'apertura e portarne le sommità alle travi di contorno con Macro › Allinea le quote superiori dei montanti/pilastri selezionati alle quote delle travi (Macros › Match top elevations of selected posts/columns to beam elevations).

Esempio: quando sui bordi di un'apertura interna a una falda e di un'apertura sul colmo si disegnano pareti in muratura e se ne allineano le quote superiori con la macro (che divide sul colmo le pareti che lo attraversano), tutti i nodi della copertura sui bordi delle aperture risultano collegati alle pareti sia nel modello di parete a guscio sia nel modello di parete ad asta, e l'analisi non segnala elementi sospesi.

Figura 11 – Modello agli elementi finiti (dall'analisi): (a) apertura interna a una falda, le sommità delle pareti seguono la pendenza della trave di contorno; (b) apertura sul colmo, pareti divise sul colmo. Grigio: gusci delle pareti, magenta: travi di contorno e puntoni di contorno, marrone: altri elementi della copertura, verde: nodi del bordo dell'apertura collegati alle pareti

11. Allineamento delle quote superiori delle pareti alle travi

Macro › Allinea le quote superiori delle pareti selezionate alle quote delle travi (Macros › Match top elevations of selected walls to beam elevations) (subito sotto la macro dei montanti/pilastri) porta la quota superiore delle pareti e dei setti selezionati alla quota della trave che corre lungo il loro asse. L'impiego principale riguarda le pareti sui bordi di un'apertura della copertura: il bordo superiore della parete segue la trave di contorno inclinata e nell'analisi la trave di contorno è appoggiata sulla parete. La macro è disponibile in tutte le edizioni.

11.1. Uso

1. Rendere attivo il piano delle pareti e selezionare le pareti e i setti da regolare. Se non ne è selezionato nessuno, la macro chiede conferma per elaborare tutte le pareti del piano attivo.
2. Eseguire la macro. Per ogni parete vengono cercate le travi dello stesso piano lungo l'asse della parete nel modello di analisi: parallele alla parete in pianta, con entrambe le estremità vicine all'asse (entro metà dello spessore della parete, almeno la tolleranza nodale) e sovrapposte alla parete. Contano travi di contorno, puntoni, arcarecci e travi in cemento armato.
3. Le quote superiori delle estremità sinistra e destra della parete vengono portate alla quota della trave in quei punti. Se sull'asse si trovano più travi si usa la più alta; tra travi alla stessa quota prevale quella più vicina all'asse (la trave di contorno, non un puntone che passa accanto all'apertura nella stessa falda). Le quote sono riferite alla quota superiore del piano, come nei campi della quota superiore della parete.
4. La finestra dei risultati elenca le quote vecchie e nuove di ogni parete e le travi su cui poggia (Figura 12). Annulla (Undo) annulla l'operazione in un solo passo.

Figura 12 – Le 8 pareti sui bordi di O1 e O2 nella copertura della Figura 9: le pareti di O1 (WB05–WB08) seguono ora le travi di contorno; in O2 le pareti parallele al colmo (WB09, WB11) sono portate a 122,5 cm, le pareti che attraversano il colmo (WB10, WB12) sono divise in due sul colmo (nuove parti WB13, WB14) e ogni parte segue la trave di contorno nella propria falda

pericolo

Inserimento manuale di una sommità inclinata: l'estremità “sinistra” di una parete è la prima estremità che il programma memorizza per essa (su una parete orizzontale quella con la x minore, su una parete verticale quella con la y maggiore); non dipende dal verso di disegno. Se le estremità vengono scambiate, la parete viene costruita con la pendenza opposta e una parte dei nodi della trave di contorno non si collega a essa. La macro abbina le estremità da sola.

11.2. Pareti non modificate

Nella finestra dei risultati	Significato	Cosa fare
“già uguale” (already equal)	Le quote superiori sono già alla quota della trave.	—
“senza trave sull'asse” (without a beam on the axis)	Lungo l'asse della parete non è stata trovata alcuna trave; le pareti sono elencate per nome alla fine della finestra.	Verificare che la parete si trovi sulla linea della trave di contorno e che la copertura sia costruita nello stesso piano della parete.
“rimarrebbe sotto la quota inferiore” (would fall below the bottom level)	La quota della trave è al di sotto della base della parete.	Verificare il piano della parete e della copertura.
“quota della trave spezzata lungo la parete” (broken beam level along the wall)	La trave ha due pendenze diverse lungo la parete: l'apertura attraversa il colmo o un displuvio. La macro divide da sola una parete di questo tipo nel punto di rottura (Sezione 11.3); questa riga compare solo per una parete che non può essere divisa perché una delle parti risulterebbe più corta di 10 cm.	Modificare la parete o l'apertura in modo che il punto di rottura non cada all'estremità della parete.
“trave solo su una parte della parete” (beam over part of the wall only)	La trave copre solo una parte della lunghezza della parete (ad es. il 25%); è indicato il punto in cui la trave termina.	Dividere la parete in quel punto ed eseguire la macro per la parte sotto la trave.

Sulla riga di una parete modificata possono comparire tra parentesi quadre due note:

• sull'asse c'è anche una trave più bassa, è stata assunta la più alta (a lower beam also lies on the axis, the highest was taken): sotto la trave di contorno, sulla stessa linea, si trova un'altra trave (ad es. una trave di piano o un cordolo); la parete viene prolungata fino alla trave più alta.
• l'asse della trave dista … cm dalla linea FEM della parete (the beam axis is … cm from the wall FE line): la quota è stata allineata, ma l'asse della trave dista dall'asse della parete più della tolleranza nodale e i nodi non si uniscono. Portare la parete o l'apertura sulla stessa linea.

11.3. Divisione delle pareti sul colmo

In un'apertura che attraversa il colmo o un displuvio la trave di contorno passa su due falde, perciò sulle pareti perpendicolari al colmo la quota si spezza sul colmo. Poiché un bordo superiore rettilineo non può seguire due pendenze, la macro divide una parete di questo tipo in due pareti nel punto di rottura (il colmo) e porta la sommità di ciascuna parte alla trave di contorno nella propria falda. La finestra dei risultati elenca le due parti con la nota “divisa” (split) e il punto di divisione (WB10 e WB12 nella Figura 12).

• La divisione avviene come con il pulsante Div. pareti (Wall div.) del programma (divide le pareti del piano nelle intersezioni): la nuova parte assume tutte le proprietà della parete (materiale, spessore, carichi, armatura) e riceve il nome dell'ultima parete del piano. I prolungamenti di estremità delle parti nel punto di divisione vengono azzerati.
• Una parete che si spezza in più punti (ad es. per un'apertura che attraversa sia il colmo sia un displuvio) viene divisa in ciascun punto.
• Annulla (Undo) annulla in un solo passo le divisioni e le modifiche delle quote.
• Se la trave copre solo una parte della parete, la macro non la divide; indica il punto in cui la trave termina.

Il modello della Figura 11(b) è stato costruito in questo modo: i bordi superiori delle parti si incontrano sul colmo.

12. Note sull'analisi

• Per le coperture di esempio a padiglione e a capanna l'analisi è stata completata senza avvisi: nessun gruppo di elementi sospesi, matrice di rigidezza non singolare, analisi modale regolare.
• Il tasso di “errore parziale durante il trasferimento dei carichi” (Partial error occurred during the load transfer) può variare con la copertura: si tratta di un controllo sui totali nel percorso classico dei carichi (carico totale del piano rispetto al carico che arriva agli elementi verticali del piano terra). Poiché i montanti poggiano sulle travi, nel percorso classico il carico della copertura non viene seguito; la soluzione agli elementi finiti non ne risente.
• La nota “assi di calcolo con griglia in legno ma senza definizione di vibrazione” (calculation axes containing a timber joist grid but no vibration definition) deriva dalle travi in legno situate sopra i solai dell'ultimo piano; per la copertura non è richiesta la verifica delle vibrazioni.
• Puntoni, arcarecci e gli altri elementi vengono verificati con la progettazione delle travi e dei pilastri in legno; aggiornare le sezioni in base ai risultati.

13. Limiti

• Le impostazioni vengono salvate con il progetto (V10.0.7.1 e successive). Poiché a ogni aggiornamento la copertura viene rigenerata dalle sue impostazioni, le modifiche manuali ai suoi elementi non vengono mantenute. Le coperture costruite con una versione precedente non hanno impostazioni nel file.
• Abbaini, listelli, catene alte (copertura senza arcarecci) e controventi dei montanti non sono ancora disponibili.
• Coperture in acciaio e in acciaio leggero: nessuna verifica dei collegamenti (fazzoletti, saldature, bulloni; viti nell'acciaio leggero); nessun controvento di stabilità o tirante nel piano della copertura. Per una copertura in acciaio leggero composta da una serie di capriate usare le procedure guidate della capriata e dell'arcareccio.
• Aperture nella copertura: la mesh del solaio di rivestimento (Sezione 7) non esclude un'apertura che contiene un vertice del poligono del solaio (far passare il poligono del solaio all'esterno dell'apertura). Il bordo di un'apertura non si aggancia da solo all'asse di una parete disegnata in seguito; disegnare l'apertura sugli assi delle pareti.
• Nella copertura indipendente si colloca un pilastro sotto ogni piede di puntone; la disposizione con pilastri più radi che sostengono una trave di bordo non è ancora disponibile.
• I poligoni con lati curvi non sono supportati; se un lato molto corto, combinato con un ampio sporto di gronda, fa sì che la linea di gronda intersechi se stessa, la procedura guidata mostra un avviso.