La tecnologia e la simulazione numerica permettono al giorno d’oggi di creare veri e propri ‘digital twin’, sempre più predittivi e ‘sostitutivi’ della realtà fisica per le varie fasi della progettazione. Tuttavia è ancora necessario ed imprescindibile affidarci a delle procedure di verifica, codificate, che ci assicurino che quello che stiamo per realizzare possa essere costruito ed utilizzato senza rischi.
Per esempio, una montagna russa necessita di numerosi calcoli e verifiche normative, in quanto chi ci sale deve essere assolutamente tutelato dal punto di vista della sicurezza senza per questo rinunciare all’aspetto ‘emozionale’ di tale attrazione. Questo aspetto vale anche per altri manufatti, come centrali nucleari, capannoni industriali, e così via.
Le verifiche consistono in una serie di regole scritte su dei documenti (digitali o cartacei) che indicano i calcoli da eseguire per il sopracitato fine. Sono in pratica delle norme (da cui il termine verifiche normative) che devono essere rispettate. Ne sono un esempio gli Eurocodici, le ASME e le DNV.
Compiere queste verifiche è un percorso facile? Assolutamente no, vediamo perché.
Sfide insite nelle verifiche normative
Le verifiche normative, pur essendo un concetto non recente, si evolvono col tempo e diventano sempre più raffinate, anche alla luce degli strumenti a disposizione degli ingegneri calcolisti. Oggi è possibile studiare le strutture tramite la simulazione virtuale e quindi raggiungere un grado di dettaglio superiore a quello che si raggiungeva nel passato. Per esempio, possiamo gestire agevolmente calcoli di montagne russe, coperture di stadi, capannoni, tutti formati da migliaia di aste / travi e collegamenti di vario genere, bullonati o saldati.
La mole di dati a disposizione è effettivamente alta così come le verifiche da fare. In sostanza si devono controllare generalmente tutti gli elementi strutturali costituenti il sistema. Risulta quindi chiaro che un simile processo non può essere gestito manualmente, cosa invece comune agli albori della digitalizzazione, dove persino le navi venivano calcolate ‘a mano’ (ad esempio come fossero delle travi in semplice appoggio).
I fogli elettronici hanno permesso di agevolare i calcoli emergendo nello scenario degli ingegneri (e non) calcolisti dagli anni 80 in poi. Tuttavia è con la simulazione e la trattazione automatica dei risultati delle analisi numeriche che possiamo portare a termine i processi di verifica in tempi ragionevoli e competitivi.
È solo una questione di tempo?
Viene da chiedersi se tali strumenti oggi adottati permettano solamente una riduzione dei tempi. La risposta è no, o meglio, non solo. Se effettivamente da un lato abbiamo l’abbattimento del tempo di elaborazione delle verifiche, dall’altro non si può dire che esso sia l’unico aspetto rilevante.
A chi fa verifiche da anni è molto chiaro il concetto che, pur potendo contare su fogli elettronici e automatismi vari, l’errore è sempre dietro l’angolo e che tali errori nascono spesso da scambi/passaggi (spesso manuali tramite copia-incolla o esportazione) di dati. Un caso tipico riguarda il trasferimento dal post-processore dell’elaborazione FEM a dei fogli elettronici di verifica. Più passaggi manuali ci sono più la possibilità di errore aumenta.
La sicurezza quindi ne viene influenzata, in quanto l’errore può portare a mal-dimensionamenti della struttura e quindi a rotture.
La simulazione a supporto delle verifiche
In questo caso la simulazione diventa fondamentale soprattutto nella sua parte di post-processing. Se infatti la ‘classica’ simulazione prevede tre fasi (pre-processing, soluzione e post-processing), è proprio nel post-processing che diventa cruciale la verifica normativa. Avere a disposizione uno strumento di verifica automatica, magari integrato con il software FEM di calcolo, permette non solo di snellire i tempi ma soprattutto di ‘spostarsi’ il meno possibile e quindi di abbattere le possibilità di errori.
Vantaggi derivanti dai programmi integrati di verifica
Come già detto avere un software di verifica permette di ridurre l’errore e di accelerare. Permette quindi di ottimizzare, dato che è possibile valutare diversi scenari ed avere la risposta in tempi ragionevoli.
Un aspetto forse più filosofico riguarda anche lo sviluppo di una cultura. Se ben utilizzati, questi programmi permettono di accrescere la conoscenza e la consapevolezza di una data struttura, osservando come varia la risposta (anche normativa) al variare delle condizioni al contorno e della struttura stessa.
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