Singolarità nella progettazione di superfici in cemento armato

Articolo tecnico

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Le singolarità si verificano in un'area limitata a causa della concentrazione dei valori dei risultati dipendenti dallo stress. Essi sono condizionati dalla metodologia FEA. In teoria, la rigidezza e / o lo stress in una dimensione infinita si concentrano su una piccola area infinitesimale.

In realtà, le singolarità o le concentrazioni di stress risultanti non si verificano nella misura in cui si verificano nel modello. Fondamentalmente, non è ragionevole valutare i risultati nell'area delle posizioni di singolarità. Tuttavia, è abbastanza ragionevole analizzare e mettere in discussione le posizioni di singolarità perché le posizioni di singolarità possono indicare problemi nel modello reale. Un esempio pratico nella progettazione concreta sarebbe, ad esempio, mettere in discussione un rischio di perforazione nell'area delle posizioni di singolarità.

Nella progettazione concreta in RFEM e RF-CONCRETE, le singolarità spesso provocano situazioni non progettabili.

Dove possono verificarsi le singolarità?

  • Supporti a punta o introduzione del carico
  • Angoli rientranti o angoli delle aperture
  • Salti di rigidezza (salto dello spessore della piastra, per esempio)
  • Inizio e fine delle nervature
  • Inizio e fine della linea di supporti o pareti

Rilevazione di singolarità

In FEA, le posizioni di singolarità possono essere identificate perfezionando la mesh in una posizione corrispondente nel modello mediante un perfezionamento della mesh FE. Se il valore del risultato dipendente dallo stress aumenta nell'area considerata, ma l'area in cui agisce diminuisce, è molto probabilmente una posizione di singolarità.

Contrastare le singolarità

In RFEM e nella progettazione in cemento armato con RF-CONCRETE, è possibile contrastare le singolarità e le situazioni associate non progettabili associate in diversi modi.

Regione liscia
In RFEM, ci sono regioni di livellamento che è possibile utilizzare per livellare i picchi dei risultati o impostarli su zero. La regione liscia può essere aperta in "Risultati" nella barra dei menu. Nel caso di un livellamento, l'area sottostante deve essere definita in termini di ingegneria. Per l'opzione "Imposta forze interne a zero", è possibile, ad esempio, utilizzare la sezione trasversale di una colonna connessa come intervallo (vedere la Figura 01).

Superficie integrata
In alternativa all'area liscia con le dimensioni della sezione trasversale della colonna, è possibile modellare le superfici e integrarle nella superficie esistente. Queste superfici sono quindi escluse dal progetto in RF-CONCRETE Surfaces (vedere la Figura 01).

Figura 01 - Exemplary Display of Singularity and Countermeasure

L'uso delle forze interne livellate o nulle deve essere attivato nelle Superfici CALCESTRUZZO RF nelle opzioni di dettaglio (vedere la Figura 02).

Figura 02 - Activating Averaged Internal Forces in RF-CONCRETE Surfaces

Entrambi i metodi (area liscia e superficie integrata) possono essere utilizzati sia per le colonne che per gli angoli rientranti. In generale, le regioni lisce sono sufficienti. Tuttavia, le regioni lisce non hanno l'effetto desiderato per il calcolo non lineare poiché le forze interne possono essere riorganizzate durante il calcolo e possono verificarsi nuovi effetti di singolarità.

Metodo di progettazione per le rondelle
Nel progetto di una lastra, possono verificarsi singolarità dovute ad elevate forze assiali, ad esempio a causa del supporto selettivo. Inoltre, il metodo di progettazione può avere un'influenza crescente sugli effetti di singolarità o situazioni non progettabili. Per le lastre, si consiglia pertanto di disattivare l'ottimizzazione delle forze interne di progetto in RF-CONCRETE Surfaces (vedere la Figura 03).

Figura 03 - Design Method in RF-CONCRETE Surfaces

Introduzione al carico distribuito
Per evitare effetti di singolarità, i carichi concentrati oi carichi di linea possono essere convertiti in carichi di superficie. Per trovare la funzione Trova, ad esempio, utilizzare il menu di scelta rapida (vedere la Figura 04).

Figura 04 - Convert Nodal Load to Surface Load

Arrotondamento di angoli rientranti
Nel caso di angoli rientranti e di angoli nelle aperture, è possibile arrotondare un angolo, se necessario, usando la funzione "Angolo arrotondato o ad angolo". È possibile accedere alla funzione tramite "Strumenti" nella barra dei menu. In generale, tuttavia, molti effetti di singolarità possono essere sufficientemente contrastati livellando le regioni.

Supporta
L'evitamento delle singolarità ai supporti nodali e delle linee è descritto in questo articolo tecnico .

Letteratura

[1] Rombach, G.: Applicazione del metodo degli elementi finiti nella costruzione in calcestruzzo. Berlino: Ernst and Son, 2000

Parole chiave

Picco dello stress Concentrazione dello stress Singolarità

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