Singolarità nel dimensionamento di superfici in calcestruzzo armato

In realtà, le singolarità o le concentrazioni di tensione che ne derivano non si manifestano nella misura in cui compaiono nel modello. In linea di principio, una valutazione dei risultati nell’area delle singolarità non è sensata. Tuttavia, l’analisi e la verifica delle singolarità sono sicuramente utili, poiché tali punti possono indicare problemi nel modello reale. Un esempio pratico nel dimensionamento del calcestruzzo potrebbe essere, ad esempio, la verifica di un possibile punzonamento in corrispondenza di singolarità.

Nel dimensionamento del calcestruzzo in RFEM e RF-BETON, dalle singolarità derivano spesso casi in cui il dimensionamento non è possibile.

Dove possono verificarsi le singolarità?

• Vincoli puntuali o applicazione puntuale dei carichi
• Angoli rientranti o agli spigoli delle aperture
• Salti di rigidezza (ad esempio salto nello spessore della soletta)
• Inizio e fine delle nervature
• Inizio e fine dei vincoli lineari o delle pareti

Riconoscere le singolarità

Nel FEM è possibile riconoscere i punti di singolarità raffinando la mesh in un punto corrispondente del modello mediante una densificazione della mesh FE. Se il valore di risultato dipendente dalle tensioni nell’area considerata aumenta, mentre l’area in cui esso agisce diminuisce, si tratta con altissima probabilità di un punto di singolarità.

Contrastare le singolarità

In RFEM e nel dimensionamento del calcestruzzo armato con RF-BETON, le singolarità e le conseguenti impossibilità di dimensionamento possono essere contrastate in diversi modi.

Area di smussamento

In RFEM sono disponibili aree di smussamento che consentono di smussare i picchi dei risultati oppure di porli uguali a zero. L’area di smussamento può essere richiamata nella barra dei menu sotto "Risultati". In caso di smussamento, l’area di base deve essere definita in modo ingegneristico. Con l’opzione "porre a zero i momenti e le sollecitazioni interne", ad esempio, può essere assunto come area la sezione di un pilastro collegato (vedi immagine 01).

Area integrata

In alternativa all’area di smussamento con le dimensioni della sezione del pilastro, è possibile modellare delle aree e integrarle nell’area esistente. Queste aree vengono quindi escluse dal dimensionamento in RF-BETON Flächen (vedi immagine 01).

Visualizzazione esemplare di singolarità e contromisura

L’utilizzo delle sollecitazioni interne smussate o poste a zero deve essere attivato in RF BETON Flächen nelle opzioni dettagliate (vedi immagine 02).

Attivazione delle forze interne medie in RF-CONCRETE Surfaces

Entrambi i metodi illustrati (area di smussamento e area integrata) possono essere applicati sia ai pilastri sia agli angoli rientranti. In generale, le aree di smussamento sono sufficienti. Tuttavia, per il calcolo non lineare le aree di smussamento non hanno l’effetto desiderato, poiché durante il calcolo le sollecitazioni interne possono redistribuirsi e possono verificarsi nuovamente effetti di singolarità.

Metodo di dimensionamento per le lastre

Nel caso del dimensionamento di una lastra, le singolarità possono verificarsi a causa di elevate forze normali, ad esempio in seguito a un vincolo puntuale. Inoltre, il metodo di dimensionamento può avere un effetto amplificatore sugli effetti di singolarità o sulle impossibilità di dimensionamento. Per le lastre si consiglia pertanto di disattivare l’ottimizzazione delle sollecitazioni di dimensionamento in RF-BETON Flächen (vedi immagine 03).

Metodo di progettazione in RF-CONCRETE Surfaces

Applicazione distribuita dei carichi

Per evitare gli effetti di singolarità, i carichi puntuali o i carichi lineari possono essere trasformati in carichi superficiali. La funzione di ricerca può essere richiamata, ad esempio, tramite il menu contestuale (vedi immagine 04).

Convertire carico del nodo in carico della superficie

Arrotondamento degli angoli rientranti

Sia nel caso di angoli rientranti sia di angoli in corrispondenza delle aperture, se necessario un angolo può essere arrotondato mediante la funzione "Arrotonda o smussa angolo". La funzione è richiamabile tramite "Strumenti" nella barra dei menu. In generale, tuttavia, molti effetti di singolarità possono essere contrastati in modo sufficiente mediante aree di smussamento.

Appoggi

L’eliminazione delle singolarità nei vincoli nodali e lineari è spiegata in questo articolo specialistico:

• Prevenzione delle singolarità sui vincoli esterni delle linee e dei nodi di strutture piane