Prevenire le singolarità su supporti nodali e lineari di strutture a piastre

Articolo tecnico

Le condizioni al contorno di un supporto per lastre possono essere inserite rapidamente come supporti singolari e di linea nel software FEA. Tuttavia, se la flessibilità dei supporti non viene presa in considerazione durante la modellazione della struttura, è spesso necessario dare un'occhiata più da vicino alle definizioni di supporto durante la progettazione utilizzando le sollecitazioni o la determinazione del rinforzo richiesto al più tardi.

Mentre i risultati nelle posizioni (eccetto la posizione di discontinuità) stanno diventando sempre più precisi con una mesh FE sempre più raffinata e cambiano a malapena alla fine, i valori dei risultati al supporto del nodo e alle estremità dei supporti della linea sono in costante aumento. Di solito, le conseguenze di questo sono luoghi non progettabili o risultati molto elevati. Pertanto, è necessario o discutere queste singolarità o specificare le condizioni al contorno in modo più preciso.

Figura 01 - Reazioni di supporto

Figura 02 - Rinforzo richiesto - rigido

Supporti nodali

Se c'è una colonna sotto la piastra, è definita come supporto nodale nella modellazione 2D. Per evitare singoli supporti in un nodo FE con supporti rigidi, è possibile inserire manualmente le costanti elastiche o determinare automaticamente i coefficienti di fondazione utilizzando l'opzione "Colonna in Z".

Un supporto elastico può essere considerato automaticamente impostando alcuni parametri.

Figura 03 - Colonna in Z

In questo caso, ci sono tre opzioni:

  1. Fondotinta elastico: nel programma viene presa in considerazione una fondazione superficiale elastica con le dimensioni della colonna. Tuttavia, questa opzione causa inevitabilmente che la testa della colonna sia parzialmente trattenuta da coppie di forze verticali come molle di supporto nella direzione xey.
  2. Supporto nodale elastico: per la rigidità aumentata attraverso la colonna, per il calcolo viene applicata una superficie con doppio spessore della piastra e supportata singolarmente con le costanti della molla determinate.
  3. Supporto nodale con rete FE adattata: anche in questo, un doppio spessore viene applicato internamente. Tuttavia, il supporto viene eseguito come supporto rigido in Z.

Le ultime due opzioni consentono di utilizzare anche un supporto incernierato o semirigido alla testa della colonna e tutte e tre le opzioni consentono di utilizzare un supporto incernierato, semirigido o rigido alla base della colonna.

Le costanti di molla determinate vengono visualizzate direttamente sul lato destro sotto la grafica, riflettendo tutte le modifiche. Inoltre, vi è la possibilità di considerare una diversa sezione della testa della colonna e la rigidità a taglio della colonna. La rigidità a taglio è attivata di default e riduce le molle di supporto orizzontali e le molle di rotazione del supporto.

Per tutte e tre le opzioni, la sezione trasversale della colonna viene ricavata dalla progettazione delle superfici eseguite nei moduli aggiuntivi, come le superfici RF-STEEL, le superfici RF-CONCRETE o RF-LAMINATE. Pertanto, il progetto applica sempre le forze interne della connessione, il che porta a risultati più economici.

Figura 04 - Rinforzo richiesto - Primavera

Anche in RFEM, i risultati nell'area della colonna non vengono visualizzati. Tuttavia, se necessario, è possibile attivare la casella di controllo corrispondente nel navigatore Risultati.

Figura 05 - Risultato all'interno della colonna

Se è presente una connessione a cerniera di due piastre (tramite un rilascio di linea) sui supporti nodali, è necessario notare che a causa della considerazione interna di una superficie aggiuntiva, il rilascio della linea è sospeso e quindi non si verificano momenti di contenimento sui bordi della piastra .

Figura 06 - Vincolo sui supporti

Questo può essere evitato solo sospendendo una delle superfici di fronte alle "colonne" o selezionando un supporto nodale elastico "normale". Se viene selezionato il supporto del nodo elastico e vengono specificati i parametri durante la definizione della colonna, è sufficiente aprire la finestra di dialogo "Modifica supporto nodo" e disabilitare l'opzione "Colonna in Z". Pertanto, le costanti primaverili determinate in precedenza vengono prese automaticamente.

Figura 07 - Soluzione di rilascio linea

Supporto di linea

Se la piastra è supportata sui muri, è definita come supporto di linea nella modellazione 2D. Nell'analisi degli elementi finiti, il supporto di linea è suddiviso internamente nei supporti nodali in corrispondenza di ciascun punto di mesh FE. Il programma determina quindi la forza di supporto per ciascun supporto nodale. Utilizzando opzioni di livellamento che consentono di considerare l'influenza dei supporti nodali adiacenti, viene creata una distribuzione lineare tra i singoli punti di supporto. Per evitare anche valori di picco troppo alti nel caso di supporti di linea, è possibile selezionare l'opzione "Muro in Z".

Figura 08 - Muro in Z

Figura 09 - Reazioni al supporto elastico

Soprattutto nel caso dei pilastri a parete, la distribuzione qualitativa delle reazioni di supporto, tenendo conto dell'elasticità, può essere molto diversa.

Figura 10 - Pilastro della parete

Contrariamente ai supporti nodali come colonne, i risultati all'interno dell'area della colonna non sono nascosti per i supporti di linea di un muro.

Riferimento

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2a ed.). Berlino: Beuth.
[2] Manuale RFEM 5 . (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Scarica

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