Modellazione di vetrate vincolate per punti 2

Articolo tecnico

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Come accennato nella parte 1 dell'articolo, secondo la norma attuale DIN 18008-3, è consentito nella struttura di vetro di visualizzare i vincoli esterni dei componenti in vetro mediante FEM al fine di progettare lo stato limite ultimo adeguato. Le regole per la procedura si possono trovare nell'allegato B della norma [1].

Base del design

Come base per l'esecuzione del progetto, un modello di calcolo adeguato deve essere creato in anticipo e confrontato con le specifiche della norma o le approvazioni degli ispettorati degli edifici [3] dei singoli prodotti.

Verifica del modello di calcolo

Come primo passo, deve essere verificata la qualità del risultato nel foro. In questo caso, è importante controllare le impostazioni della mesh FE o perfezionare la mesh FE nell'area del foro in modo che i risultati corrispondano alle specifiche dei valori specificati nella norma DIN 18008.

Come sistema di partenza, si considera una piastra rettangolare con un foro:
a = 300 mm
w = 600 mm
t = 10 mm

Figura 01 - 1 - Discretizzazione nell'area del foro di perforazione

Ciò si traduce in tensioni al massimo di 48.2 N/mm². Secondo l'omologazione [3], questi sono entro i limiti consentiti da 46 a 52 N/mm² e quindi il modello può essere utilizzato.

Oltre a verificare le sollecitazioni sul foro, il passo successivo è verificare la modellazione del supporto.

Figura 02 - 2 - Modello dei fissaggi puntuali in RFEM

Le superfici dei lati superiore e inferiore del supporto sono modellate per mezzo di solidi di contatto, che possono trasferire solo le forze di compressione. La rigidezza del solido viene selezionata sulla base della rigidezza del supporto del punto esistente.

I seguenti valori risultano nell'esempio:
Materiale parte superiore: E = 40 N/mm², G = 13,8 N/mm²
Materiale lato inferiore: E = 50 N/mm², G = 24,1 N/mm²

Supponendo i valori massimi ammissibili per il carico F D/Z = 8.900 N e F Q = 5.100 N [3], si ottengono le seguenti rigidezze:
Pressione Z/w Z = 19.347 N/mm
Tensione D/p D = 20.602 N/mm
Trasversale Q/u Q = 5.247 N/mm

Se i valori vengono confrontati con l'omologazione [3], i risultati con tutti i valori rientrano nell'intervallo consentito:
15.386 N/mm ≤ c Z, D ≤ 24.372 N/mm
344 N/mm ≤ c Q

Il modello creato può quindi continuare ad essere utilizzato per il calcolo.

Figura 03 - 3 - Verifica della rigidezza degli anelli intercalari

Come ultimo passo, l'intero modello è verificato. In questo caso, vengono combinati entrambi i sottosistemi precedentemente modellati. Le dimensioni del sistema da considerare, nonché i risultati richiesti, sono riportati nelle omologazioni tecniche [3].

Figura 04 - 4 - Modello di verifica

I risultati mostrati nella figura mostrano un ottimo accordo tra i risultati disponibili e quelli richiesti. Questo modello FE verificato serve come base per il calcolo del sistema strutturale reale.

Progettazione mediante analisi FEM

Poiché il sistema da progettare e il suo caricamento, viene utilizzata la stessa struttura della Parte 1 dell'articolo. Pertanto, le differenze delle due varianti di progetto sono ulteriormente evidenti.

Per la progettazione, il modello FEM precedentemente creato viene inserito nella struttura da progettare. Le tensioni risultanti sono utilizzate per la progettazione.

Figura 05 - 5 - Tensioni nell'area del foro

Il valore massimo delle sollecitazioni nell'area del foro è σ = 29,22 N/mm². Ciò si traduce in un utilizzo di η = 29,2/51,3 = 0,57.

Sommario

Il confronto delle due varianti di calcolo mostra chiaramente che possono verificarsi alcune differenze nei rapporti di progetto calcolati. Nel caso presente, l'esatta analisi determina una riduzione di circa il 40% del rapporto. Questo non può essere generalmente assunto, ma dimostra che un'analisi FEA esatta può avere spesso dei vantaggi.

Letteratura

[1] DIN 18008-3: 2013-07
[2] Weller, B.; Engelmann, M .; Nicklisch, F.; Weimar, T.: Esercitazione sulla costruzione del vetro: Costruzione e progettazione Volume 2: Esempi secondo DIN 18008, 3a edizione. Berlino: Beuth, 2013
[3] Omologazione tecnica generale Z-70.2-99 del 4 ° Settembre 2014

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