Problema di fondo
In generale, gli edifici non vengono costruiti tutti in una volta, ma in più fasi. Da un punto di vista strutturale, le singole parti strutturali sono combinate in un edificio durante la costruzione. La struttura progettata per lo stato finale è disponibile al più tardi al completamento del processo di costruzione. La struttura passa attraverso varie fasi di costruzione prima di raggiungere lo stato finale.
Quando le parti strutturali vengono aggiunte alla struttura durante la costruzione, il loro peso proprio è attivo. Il peso proprio efficace deve essere ricavato dalla struttura stessa o dalle strutture ausiliarie e implementato nel terreno dell'edificio. Ciò si applica anche a carichi limitati nel tempo, che possono verificarsi a causa del metodo di costruzione o delle condizioni ambientali durante la costruzione. Quali parti strutturali sono efficaci, e in quale sistema strutturale, dipende anche dai metodi di costruzione e dal processo di costruzione. A seconda che la struttura o le singole parti siano utilizzate per l'applicazione del carico durante la costruzione, le parti strutturali di un edificio sono già sottoposte a carico prima della fase finale, il che si traduce in deformazioni.
Opzioni in RFEM
RFEM fornisce due opzioni di base per visualizzare o prendere in considerazione le fasi della costruzione di un edificio. Innanzitutto, è disponibile il modulo aggiuntivo RF-STAGES. In secondo luogo, RFEM offre la possibilità di disattivare i singoli elementi strutturali nei casi di carico e nelle combinazioni di carico.
Il modulo aggiuntivo RF-STAGES analizza la struttura nelle singole fasi di costruzione utilizzando un calcolo FEM non lineare. Questo metodo consente di considerare le non linearità e le ridistribuzioni dovute alla rimozione degli elementi strutturali. Si crea un sistema di equazioni, che viene poi modificato e calcolato nelle singole fasi, a seconda delle impostazioni effettuate. Questo è un calcolo iterativo. Le condizioni di equilibrio devono essere soddisfatte per ogni fase.
[K (u)] ∙ {u} = {F}
K ... matrice di rigidezza
{u} ... vettore di deformazione
{F} ... forza vettore
In RFEM, è possibile disattivare i singoli elementi strutturali (aste, superfici, solidi, vincoli esterni dei nodi, vincoli interni delle linee, vincoli esterni delle superfici) per un caso di carico o una combinazione di carico. Questa opzione consente di visualizzare semplici fasi di costruzione; ad esempio, un sistema di costruzione lineare. Per ogni fase della costruzione da considerare, è necessario creare un caso di carico permanente separato o un caso di carico con carichi permanenti. In RFEM, è possibile selezionare la casella di controllo "Disattiva" nei parametri di calcolo del caso di carico. Nell'ultima scheda, è possibile disattivare le singole parti strutturali, che non sarà efficace al momento della fase di costruzione.
I risultati delle singole fasi possono essere sovrapposti in seguito in una combinazione di risultati. Con questo approccio, si noti che si tratta di una sovrapposizione lineare dei risultati delle singole fasi, che sono calcolati su un sistema non deformato.
Confronto di entrambe le opzioni nell'esempio
Ora, un confronto di entrambi i metodi è mostrato su un esempio generale di costruzione di edifici. L'esempio è una struttura in cemento armato a quattro piani, che è stata progettata in quattro fasi. I singoli piani sono costruiti uno dopo l'altro e nessuna parte strutturale viene rimossa durante l'avanzamento della costruzione.
Risultato (max uZ [mm] | Modello):
7,06 | Modello in RF-STAGES
7,06 | Modello RFEM con fasi costruttive
7,89 | Modello RFEM senza fasi costruttive
Conclusione
L'esempio mostra che è possibile visualizzare semplici fasi della costruzione di un edificio in RFEM disattivando gli elementi strutturali. Nonostante i metodi sostanzialmente diversi, le stesse deformazioni della struttura risultano in RFEM e RF-STAGES. Inoltre, l'esempio mostra che la considerazione delle fasi costruttive di un edificio di quattro piani ha un effetto evidente sulle deformazioni dovute a carichi fissi e fissi. Considerando le fasi costruttive, le deformazioni risultanti sono inferiori di circa il 10% rispetto alle deformazioni risultanti dal calcolo sull'intero modello.
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