STUDIO D'INGEGNERIA
PROF. ING. ALBERTO CUCINELLA
PROGETTAZIONE E DIREZIONE LAVORI DI STRUTTURE CIVILI
VIA A. FALCONE N. 386 _ NAPOLI _ 80127 _ TEL. FAX 081 64.60.25 _ 333 782 1511 _ 366 195 2898 _ ing.alberto@cucinella.org
SOFTWARE FREEWARE
Alberto Cucinella sviluppa software di Analisi Strutturale agli "Elementi Finiti" dal 1979, come naturale supporto all'attività di progettazione strutturale.
Negli anni '80 gli studenti d'Ingegneria si avvicinarono alla programmazione dei MAINFRAME, cioè dei grandi computer, principalmente nel linguaggio FORTRAN. Il calcolo strutturale automatico veniva effettuato con software di tipo general pourpose, come il NASTRAN, nato in contesto aerospaziale. I dati d'ingresso venivano preparati su schede perforate e fisicamente l'utente praticamente non interagiva con il COMPUTER. L'esito dell'elaborazione era un voluminoso pacco di tabulati pieno di numeri, spesso di difficile interpretazione.
La grande rivoluzione avvenne con i Personal Computer, che consentirono un rapporto diretto fra Utente e macchina. Ma comprare un personal computer (PC) era come andare ad IKEA e portare a casa una bella libreria. Bellissima ma spoglia. Ebbene fu in quegli anni che gli Ingegneri cominciarono a costruirsi con le proprie mani (ed il loro cervello) bellissimi libri, per riempire tutti quegli scaffali vuoti. Fu un periodo incredibile nel quale si passava una parte del proprio tempo a scrivere il codice e una parte ad utilizzarlo, una parte della giornata davanti al monitor e la restante dietro, al un pò come nel film TRON del 1982, nel quale il programmatore si ritrovava all'interno del suo software. Negli anni del post terremoto la nostra Regione fu gravemente colpita e gli Ingegneri ebbero la possibilità di operare mettendo in campo il proprio ingegno, finalmente col supporto di uno strumento che consentisse di raffinare la modellazione delle strutture. Oltre allo studio dei linguaggi di programmazione (sui PC si usava il BASIC, in vari dialetti, a seconda dell'hardware), grande fu lo sviluppo delle tecniche di calcolo numerico e di analisi agli elementi finiti. La grande Scuola di Berkeley era un punto di riferimento. Bathe e Wilson (1976) pubblicarono la Bibbia del FEA, col testo "Numerical Methods in Finite Element Analysis". In Italia Michele Capurso, che ci fece l'onore di ricoprire la cattedra di Scienza delle Costruzioni che fu del prof. Odone Belluzzi (e quale strutturista non ha uno scaffale dedicato a Lui nella propria libreria?) fu autore di un testo fondamentale: "Introduzione al calcolo automatico delle strutture". Fu il primo testo nel quale un illustre Scienziato delle Costruzioni si fece promotore delle tecniche proprie del FEA, sviluppando strumenti di calcolo numerico assai evoluti, come la soluzione dei sistemi di equazioni per matrici a banda simmetriche definite positive col metodo di Cholesky. Lo scrivente ha avuto il privilegio di frequentare il nostro splendido Ateneo Federiciano seguendo corsi come "Dinamica delle strutture ed ingegneria antisismica", tenuto da un meraviglioso Maestro, il prof. Roberto Ramasco, che trattava l'analisi statica e dinamica agli Elementi Finiti.
Da questo grandissimo impulso nacque l'ottimizzazione delle tecniche di allocazione e gestione dei dati. I PC più evoluti, o le calcolatrici programmabili (assai diffuse all'epoca) disponevano di una capacità di calcolo inferiore al più modesto smartphone di oggi. Si analizzarono le tecniche per l'ottimizzazione della matrici di rigidezza, della rinumerazione dei nodi, le tecniche di fattorizzazione delle matrici definite positive col metodo di Cholesky per matrici a banda variabile. Insomma si intrecciarono lo studio dei linguaggi di programmazione e dell'informatica, l'analisi agli elementi finiti (FEA), dei modelli numerici e la fioritura di elementi finiti innovativi, quali i conci eccentrici, i pannelli, alla Winkler, etc. L'Ingegnere applicò la vera essenza dell'Ingegneria: rapportarsi ad un problema, analizzarlo e risolverlo.
I software qui disponibili per il download si riferiscono alla normativa sismica del DM 96 con l'analisi statica. La progettazione delle armature è effettuata con il metodo delle tensioni ammissibili, le unità di misura sono i kg ed i cm.
Pare incredibile ma il ricorso a modelli semplici, con un numero di condizioni di carico modesto, un sistema intuitivo di verifica dei materiali, dava una sensazione di controllo e di consapevolezza del modello impiegato che purtroppo non appartiene al presente. Non ritengo che operare con centinaia di condizioni di carico, con modelli apparentemente più sofisticati, come avviene oggi, rappresenti una positiva innovazione.
I programmi che potete scaricare qui sono la sintesi di questo processo e rappresentano semplicemente una fotografia di questo particolare periodo storico. Nacquero su PC HP 85/86. Il basic su queste macchine era assai evoluto ma funzionava solo su queste. Nel 1981 l'IBM, che all'epoca produceva MAIFRAME, lanciò il suo PC. Con questo prodotto assolutamente non eccezionale, con un sistema operativo su disco flessibile e di modesto livello (MS DOS), quest'Azienda, stante la sua statura, impose uno standard di mercato.
Con la diffusione dei PC detti "IBM compatibili", operanti sotto MS DOS, anche questi programmi vennero adattati a questa piattaforma. Da citare, con orgoglio, che l'Olivetti lanciò l'M20 nel 1982 e l'M24 l'anno successivo, che fu un successo mondiale.
La versione che trovate in questa pagina è appunto la versione che gira sotto MS DOS, realizzata e compilata con Microsoft Quick Basic 45.
Ma, come sapete, i programmi scritti in ambiente 16 bit non girano sotto sistemi operativi a 64 bit. Quindi, per farli funzionare, richiedono un ambiente che simuli quello originario. Questo software si chiama DOS BOX ed è quello che viene comunemente impiegato per attingere a quell'eccezionale giacimento di software scritto in quegli anni munifici, con particolare riferimento ai migliaia di giochi disponibili.
E allora per prima cosa iniziamo a scaricare l'emulatore MS DOS, che è un programma freeware. Si può usare per emulare l'ambiente MS DOS non solo sotto Windows, ma sotto praticamente qualunque sistema operativo; lo trovate a questa pagina:
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https://www.dosbox.com/download.php?main=1 |
il download per l'ambiente Windows è alla pagina: https://sourceforge.net/projects/dosbox/files/dosbox/0.74-3/DOSBox0.74-3-win32-installer.exe/download
ATTENZIONE! quando lo andate ad istallare non scegliete la directory di default, che Vi porterebbe nella cartella programmi, di difficile gestione (occorrono i privilegi di amministratore per poterci operare), meglio istallarla in una cartella su c:\, come, per esempio, : c:\DOSBox
Istallato DOS BOX e creata questa cartella, basta scaricare i files di avvio dei package:
| batch_files.zip | per i packages SOLAIO ed ESAP/BAC |
decomprimerli e copiarli nella cartella di DOS BOX (per esempio : c:\DOSBox)
I software sono invece in questa cartella compressa:
| freeware.zip | contenente i package SOLAIO e ESAP/BAC |
Scaricata la cartella, decomprimerla su c:\. In sostanza avrete la cartella c:\freeware, contenente dati e software; i batch files di avvio saranno nella cartella c:\DOS BOX. I files di avvio (files batch), tramite My PC o esplora risorse, possono essere pure copiati (dalla cartella di DOS BOX) ed incollati sul desktop, per avere una icona di avvio delle procedure.
Uso del software in ambiente DOS BOX.
Per motivi inspiegabili, non funziona il tastierino numerico; per attivarlo basta semplicemente battere, due volte di seguito, il tasto BlocNum, cioè quello che attiva/disattiva il tastierino. Non mi chiedere il perchè; è davvero un mistero.... L'importante è che poi funziona. Tenete presente che al posto dei tasti di funzione F1, F2/F10 potete usare semplicemente i tasti 1,2,...,0. Infatti su alcuni NoteBook (NB) i tasti F1, F2/F10 sono accessibili tramite il tasto Fn e la cosa può essere fastidiosa.
I batch files indirizzano DOS BOX verso le cartelle ove sono ospitati eseguibili e dati. Questa operazione comanda DOS BOX a riferirsi a due cartelle virtuali c:\, assegnata agli eseguibili e d:\, assegnata ai dati ed alle relazioni. Di conseguenza l'Utente dovrà indicare c: come indirizzo per la cartella degli eseguibili e d: per dati e relazioni. I files di configurazione sono già predisposti secondo questa esigenza.
I programmi nacquero all'epoca delle stampanti parallele. Ma oggi le porte parallele non esistono più. L'uscita dell'output verso la stampante parallela è rimasta, ma conviene ovviamente indirizzare gli output dei testi e dei grafici su disco. A fine elaborazione, troverete nella cartella dei dati (es. ESAPDATI o SOL-DATI), i files che contengono le stampe dei dati e dei risultati che potrete copiare, incollare e inserire nelle Vostre relazioni. Per esempio il file SOL-0001.REL conterrà il tabulato di calcolo del solaio 1. I files ESAP8004.DAT e ESAP8004.CAL, contengono i dati e i risultati dell'elaborazione della struttura nel file 8004 effettuata dal package ESAP.
ATTENZIONE per avere i tabulati ben allineati dovrete utilizzare un font non proporzionale, come il Courier o Courier NEW. Usando infatti un font proporzionale, più elegante, come il Times new roman, i caratteri assumono ampiezze variabili ed i tabulati non saranno incolonnati.
I grafici sono consultabili nelle routine F8 - modulo di utilità di sistema e gestione relazioni e diagrammi e, successivamente , F8 - accesso al modulo di gestione relazioni e diagrammi. In queste routine i grafici possono essere catturati e, se non si vuole lo sfondo nero, polarizzati, cioè invertiti di sfondo. (basta usare in Paint Shop Pro: Immagine / Immagine negativa, oppure in Photoshop: Immagine / Regolazioni / Inverti)
Package SOLAIO REV.2.0
Package ESAP - BAC
figure del manuale del pakage ESAP 3.0;
ESAP esempi ed applicazioni.pdf; in questa nota vengono illustrati, a titolo di esempio, una serie di casi che consentono di approfondire l'uso e la corretta applicazione degli elementi finiti disponibili, l'interazione fra suolo e struttura (con fondazioni dirette ed indirette), particolari vincoli, condizioni di simmetria, etc. I relativi esempi svolti sono disponibili nella cartella ESAPDATI numerati dal file 9001 al 9012.
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| biblioteca elementi aste | biblioteca vincoli |
Nel 1987 il prof. Aurelio Giliberti pubblicò il testo "Una più razionale struttura della scala per gli edifici in zona sismica", Ed. CUEN. La parte numerica fu sviluppata con il package SAP 80, precursore del package ESAP.
Fra gli esempi presenti nella cartella ESAPDATI, i files 8001-8002-8003-8004 contengono gli esempi sviluppati nel testo.
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questa pagina è stata aggiornata il 25/03/22
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