Considerando Schöck Isokorb® nel calcolo FEM di RFEM

Articolo tecnico

La perdita di calore dovuta a componenti esterni senza disaccoppiamento termico dei componenti interni è enorme. Per questo motivo, i componenti strutturali esterni sono separati termicamente dall'involucro dell'edificio utilizzando uno speciale componente incorporato. Ad esempio, per il collegamento di una lastra per balconi con un pavimento in cemento armato, è possibile utilizzare Schöck Isokorb® o HALFEN HIT Insulated Connection. Per la progettazione di tali componenti integrati, è necessario prendere in considerazione la rispettiva approvazione tecnica. Il seguente articolo mostra un esempio di Schöck Isokorb® nel calcolo FEM.

Struttura modellistica

La rottura termica del lato esterno e interno è solitamente effettuata utilizzando una striscia isolante in polistirolo espanso rigido. Nel caso di Schöck Isokorb®, le forze di trazione vengono assorbite dall'acciaio inossidabile e le forze di compressione da un calcestruzzo ad alte prestazioni rinforzato in microfibra con rivestimento in plastica PE-HD attraverso lo strato isolante. Il trasferimento di momenti torsionali attraverso lo strato isolante non è quindi possibile. A seconda del tipo di Isokorb® selezionato, è possibile trasferire momenti e / o forze di taglio. Questa trasmissione della forza limitata deve essere considerata nell'analisi strutturale.

Le informazioni tecniche secondo l'EC 2 [1] per Isokorb® includono una linea guida FEM in cui è descritta la modellazione. La società Schöck raccomanda il seguente approccio per la progettazione di Schöck Isokorb® utilizzando il metodo degli elementi finiti:

  • Separare il componente esterno dalla struttura di supporto dell'edificio
  • Determinare le forze interne sul supporto dei componenti esterni tenendo conto dei valori di rigidità delle molle (raccomandazione per Schöck Isokorb®). Valori approssimativi consigliati della molla per Schöck Isokorb®:
    10.000 kNm / rad / m per una molla rotazionale
    250.000 kN / m² per una molla verticale
  • Selezionare il tipo Schöck Isokorb® inclusi i valori di progetto determinati per la forza di taglio v Ed e il momento m Ed .
  • Applicare la forza di taglio calcolata v Ed ei momenti m Ed come carichi del bordo esterno alla struttura portante (soletta del soffitto, ad esempio).

Figura 01 - Sistema strutturale di Schöck Isokorb® tipo K di [1]

Quando si separa il componente esterno dalla struttura di supporto di un edificio, i carichi del componente esterno devono essere applicati manualmente come carichi di bordo aggiuntivi sulla struttura di supporto. Come mostrato in Figura 2, una lastra per balcone è stata modellata separatamente dalla soletta e le forze di supporto della soletta del balcone sono state definite come un carico laterale della soletta.

Figura 02 - Progettazione separata di componenti esterni e struttura di supporto

Modellazione in RFEM tramite Line Hinge

Per evitare l'ulteriore sforzo di applicare i carichi del bordo dal componente esterno, è possibile modellare il componente esterno insieme alla struttura di supporto in RFEM. Pertanto, la trasmissione della forza limitata dovuta a Isokorb® è considerata correttamente nel calcolo FEM, ma una cerniera di linea deve essere disposta nell'intersezione tra il componente esterno e il componente interno (posizione di installazione di Isokorb®). Definendo le proprietà della cerniera, l'effetto specifico può essere considerato nel flusso di forza. In questo caso la cerniera della linea è disposta sul lato esterno (lato del balcone). Si noti che non è possibile definire alcuna non linearità per le proprietà della cerniera quando si utilizza la cerniera di linea. Tuttavia, la cerniera di linea è sufficiente per l'applicazione generale di Isokorb®, ad esempio, nel caso di una lastra a sbalzo per balconi in cui il momento e la forza di taglio agiscono solo in una direzione.

Figura 03 - Definizione della cerniera di linea con proprietà Isokorb®

Modellazione in RFEM tramite Line Release

A seconda del tipo Isokorb® selezionato, le forze trasferibili sono diverse. Pertanto, i momenti e le forze di taglio possono anche essere trasmessi in una sola direzione, a seconda del tipo. Quando si definisce la trasmissione di forza non lineare (un errore in una direzione, ad esempio) su una linea di collegamento tra il componente esterno e interno, è possibile utilizzare una versione di linea in RFEM. Nella prima fase, è necessario definire un tipo di rilascio linea con le proprietà corrispondenti dell'Isokorb® selezionato. Per disattivare l'effetto molla in una direzione, selezionare l'opzione 'Attività parziale ...' in 'Non linearità' e nei dettagli corrispondenti, selezionare l'opzione 'Inefficacia della molla' nella rispettiva direzione. La Figura 4 mostra le proprietà di Isokorb® tipo K con l'opzione di trasferire una direzione di forza (tensione) e una direzione di traslazione.

Figura 04 - Tipo di rilascio linea con proprietà non lineari

Il tipo di rilascio linea mostrato in Figura 4 è definito come un rilascio di linea sulla linea di collegamento tra il componente esterno e il componente interno.

Figura 05 - Definizione del rilascio lineare con proprietà isometriche non lineari

Valutazione dei risultati

Il design Isokorb® richiede la trasmissione delle forze interne del design. Quando si modellano i componenti separatamente, come mostrato nella Figura 1, è possibile utilizzare le forze di supporto del componente esterno. Quando si utilizza una cerniera di linea o un rilascio di linea per la modellazione, è possibile visualizzare le forze da trasmettere utilizzando 'Visualizzazione risultati su sezioni'. In questo modo, è possibile generare una sezione sulla linea di connessione (Isokorb®) e selezionare il numero di superficie del componente esterno per l'output del risultato. La figura 6 mostra un confronto dei momenti di flessione della piastra mx risultante dai metodi di modellazione sopra descritti. È possibile riconoscere un buon accordo tra i risultati dei singoli approcci di modellazione qui.

Figura 06 - Confronto dei momenti flettenti mx per i singoli approcci alla modellazione

Riferimento

[1] Informazioni tecniche - Schöck Isokorb® con isolamento da 80 mm . (2017). Bicester: Schöck Ltd. Download .
[2] Manuale RFEM 5 . (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Scarica

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