V realitě se singularity, případně z nich vyplývající koncentrace napětí, nevyskytují v takové míře, v jaké se vyskytují v modelu. Zásadně není vyhodnocení výsledků v oblasti singularit smysluplné. Zkoumání a zpochybňování míst singularit je však bezpochyby užitečné, protože místa singularit mohou poukazovat na problémy ve skutečném modelu. Praktickým příkladem v návrhu betonových konstrukcí může být například zpochybnění nebezpečí průrazu v oblasti singularit.
V návrhu betonových konstrukcí v RFEM z nich často vyplývají neproveditelnosti návrhu.
Kde mohou singularity vznikat?
- Bodová podporová místa nebo zavedení zatížení
- Zalomené rohy, případně rohy otvorů
- Skoky tuhosti (například skok v tloušťce desky)
- Začátek a konec žeber
- Začátek a konec liniových podpor nebo stěn
Rozpoznání singularit
Ve FEM lze místa singularit rozpoznat tak, že se v příslušném místě modelu síť zjemní pomocí zahuštění FE sítě. Pokud se v uvažované oblasti zvyšuje hodnota výsledku závislá na napětí, ale oblast, ve které působí, se zmenšuje, jedná se s velmi vysokou pravděpodobností o místo singularity.
Opatření proti singularitám
V RFEM 6 lze proti singularitám a s nimi spojeným neproveditelnostem návrhu působit různými způsoby.
Úpravy plošných výsledků
V RFEM 6 jsou k dispozici úpravy plošných výsledků, jejichž pomocí lze vyhladit špičky výsledků. Výsledky v zadané oblasti se zobrazují jako průměrné hodnoty namísto skutečného průběhu. „Úpravy plošných výsledků“ lze vyvolat v navigátoru v části „Speciální objekty“. U úpravy plošných výsledků je třeba inženýrsky stanovit základní oblast.
Integrovaná plocha
Alternativně k úpravám plošných výsledků s rozměry průřezu sloupu lze modelovat plochy a integrovat je do stávající plochy. Tyto plochy pak musí být při návrhu vyloučeny.
Rozložené zavedení zatížení
Aby se zabránilo efektům singularit, lze jednotlivá nebo liniová zatížení převést na plošná zatížení. Možný postup pomocí „Volných obdélníkových zatížení“ je znázorněn níže. V menu „Upravit globální parametry“ platí t pro tloušťku betonové desky, F je zatížení v uzlu a phi je úhel rozdělení zatížení
Obě uvedené metody (úpravy plošných výsledků a integrovaná plocha) lze použít jak pro sloupy, tak pro zalomené rohy. Obecně jsou úpravy plošných výsledků dostačující. Pro nelineární výpočet však úpravy plošných výsledků nemají požadovaný účinek, protože během výpočtu se mohou vnitřní síly přerozdělovat a mohou vznikat nové efekty singularit.
Metoda návrhu u desek
Při návrhu desek mohou singularity vznikat v důsledku vysokých normálových sil, například vlivem bodové podpory. Navíc může mít metoda návrhu zesilující vliv na efekty singularit, případně neproveditelnosti návrhu. U desek se proto doporučuje deaktivovat optimalizaci návrhových vnitřních sil (v navigátoru) pod: „Návrh betonových konstrukcí“, „Konfigurace únosnosti“, „Plochy“.
Vyhnout se uzlovým a liniovým zatížením
Aby se zabránilo efektům singularit, doporučuje se místo uzlových nebo liniových zatížení používat plošná zatížení.
Zaoblení zalomených rohů
Jak u zalomených rohů, tak u rohů otvorů lze v případě potřeby roh zaoblit nebo zkosit pomocí funkce „Zaoblit nebo zkosit roh“. Obě funkce jsou dostupné přes „Nástroje“ „Upravit linie“ v nabídce. Obecně však lze mnoha efektům singularit dostatečně zabránit pomocí vyhlazovacích oblastí.
Podpory
Zamezení singularit u uzlových a liniových podpor je vysvětleno v tomto odborném článku: