Prevenzione di singolarità sui vincoli esterni dei nodi e delle strutture di piastre

Articolo tecnico

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Le condizioni al contorno di un vincolo piatto possono essere inserite rapidamente come singolari e i vincoli esterni nel software FEA. Tuttavia, se la flessibilità dei vincoli esterni non viene presa in considerazione durante la modellazione della struttura, è spesso necessario dare un'occhiata più da vicino alle definizioni dei vincoli esterni durante il progetto usando le sollecitazioni o la determinazione dell'armatura richiesta al più tardi.

Mentre i risultati in punti al di fuori delle discontinuità diventano sempre più accurati con una mesh FE sempre più fine e alla fine difficilmente cambiano, i valori dei risultati "sparano" sempre più in alto sui supporti nodali e alle estremità dei supporti di linea. Il risultato è spesso posizioni non progettabili o risultati molto alti. Queste singolarità devono quindi essere discusse o le condizioni al contorno determinate più precisamente.

Figura 01 - Reazioni vincolari

Figura 02 - richiesta Reinforcement_resid

Vincoli esterni dei nodi

Se c'è una colonna sotto la soletta, questa sarà definita come un supporto nodale in una modellazione 2D. Per evitare il supporto localizzato in un nodo FE con supporto rigido, è possibile immettere manualmente le costanti della molla in RFEM o utilizzare l'opzione "Colonna in Z" per determinare automaticamente i coefficienti di fondazione.

Un supporto elastico può quindi essere considerato automaticamente semplicemente specificando alcuni parametri.

Figura 03 - Colonna in Z

Vi sono tre opzioni:

  1. Fondazione elastica per superficie elastica: All'interno del programma, viene effettivamente preso in considerazione un supporto di superficie flessibile con le dimensioni della colonna. Tuttavia, ciò comporta necessariamente anche un vincolo parziale sulla testa della colonna da parte delle coppie verticali di forze, nonché delle molle di supporto nelle direzioni xe y.
  2. Supporto nodale elastico: Per la maggiore rigidezza sopra la colonna, viene applicata una superficie con doppio spessore della piastra per il calcolo e supportata selettivamente con le costanti di molla determinate.
  3. Supporto nodale con mesh FE regolata: Ancora una volta, un doppio spessore viene applicato internamente. Tuttavia, il supporto viene eseguito come supporto rigido in Z.

Nelle ultime due opzioni, è possibile utilizzare un supporto articolato o parzialmente vincolato alla testa della colonna e in tutte e tre le varianti un supporto articolato, parzialmente trattenuto o trattenuto alla base della colonna.

Le costanti di molla determinate sono visualizzate direttamente sul lato destro sotto la grafica dopo ogni modifica. Inoltre, vi è la possibilità di considerare una diversa sezione trasversale della testa della colonna e la rigidezza di taglio della colonna. Questo è attivo di default e riduce le molle di supporto orizzontali e le molle di rotazione del supporto.

In tutte e tre le varianti, la sezione trasversale della colonna è esclusa dalla progettazione della superficie dei moduli aggiuntivi come RF-STEEL Surfaces, RF-CONCRETE Surfaces o RF-LAMINATE. Pertanto, la progettazione viene sempre eseguita con le forze interne della connessione, il che porta a risultati più economici.

Figura 04 - richiesta Rinforzo_Piuma

Anche i risultati di RFEM non sono visualizzati sopra la colonna. Se sono ancora necessari, possono essere attivati nel navigatore Risultati.

Figura 05 - Risultato nella colonna

Se due piastre sono incernierate l'una all'altra (usando una cerniera di linea) attraverso i supporti nodali che sono stati definiti come una colonna, tenere presente quanto segue: A causa della considerazione interna di una superficie aggiuntiva, la cerniera della linea viene interrotta e si ottengono momenti di serraggio sui bordi della piastra.

Figura 06 - Restrizioni sui supporti

Ciò può essere evitato solo arrestando una delle superfici davanti alle "colonne" o selezionando un "normale" supporto nodale incernierato elastico. Se il supporto nodale elastico è stato selezionato nella definizione della colonna e sono stati immessi i parametri, è possibile disattivare il segno di spunta su "Colonna in Z" dopo aver aperto brevemente la finestra di dialogo "Modifica supporto nodale". Le costanti elastiche determinate in precedenza vengono trasferite automaticamente.

Figura 07 - Soluzione di rilascio della linea

Vincolo esterno della linea

Se la piastra è supportata su pareti, è definita come un supporto di linea in una modellazione 2D. Nel calcolo FE, un supporto di linea è diviso internamente in supporti nodali in ciascun punto della mesh FE. Quindi, viene determinata una forza di supporto per ciascun supporto nodale. Utilizzando le opzioni di smussatura che tengono conto dell'influenza dei supporti nodali adiacenti, viene creata la distribuzione lineare tra i singoli punti di supporto. Per evitare valori di picco elevati anche per i supporti di linea, è possibile utilizzare l'opzione "Muro in Z".

Figura 08 - Parete in Z

Figura 09 - Reazioni di supporto elastico

Soprattutto nel caso dei pilastri delle pareti, il corso qualitativo delle reazioni di supporto può essere molto diverso considerando la flessibilità.

Figura 10 - Pilastro della parete

A differenza dei supporti nodali come colonne, i risultati della zona di supporto non sono nascosti per i supporti delle linee del muro.

Letteratura

[1] Barth, C.; Rustler, W.: Elementi finiti in ingegneria strutturale, 2a edizione. Berlino: Beuth, 2013
[2] Manuale RFEM 5. Tiefenbach: Dlubal Software, febbraio 2016. Download

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Prezzo della prima licenza
3.540,00 USD