È possibile attivare il componente aggiuntivo Aluminum Design nella scheda Add-ons della finestra Dati di base, mentre lo standard preferito può essere impostato nella scheda Standard I, come mostrato nelle Immagini 1 e 2.
Le strutture in alluminio possono essere modellate utilizzando i materiali pertinenti della libreria dei materiali di RFEM 6. È inoltre possibile definire materiali e aggiungerli alla libreria. Tuttavia, è importante che i dati specificati in termini di materiali, nonché in termini di combinazioni di carichi e di risultati, siano conformi al concetto di verifica della norma. Quando si verifica secondo le norme europee, è necessario considerare i seguenti documenti:
- Basis for Structural Design (Eurocodice 0), per ottenere i coefficienti parziali di sicurezza per i carichi e le regole per la loro combinazione
- Actions on Structures (Eurocodice 1), per considerare i carichi pertinenti per le strutture e gli edifici da verificare
- Design of Aluminum Structures (Eurocodice 9), per applicare le regole di verifica per le strutture in alluminio
Le combinazioni di carichi e di risultati possono essere create in RFEM automaticamente, in conformità con la norma, o manualmente. In entrambi i casi, i carichi possono essere applicati utilizzando la consueta procedura di applicazione dei carichi in RFEM.
Proprietà di verifica
Una volta modellata la struttura, applicati i carichi e create le combinazioni di carichi e di risultati, è necessario attivare le proprietà di verifica dell'asta o del set di aste da verificare (Immagine 3). Ciò consente di definire i tipi di verifica per il progetto in alluminio, le configurazioni della verifica e i vincoli di progetto necessari per la procedura di verifica. Lo stesso vale per le aste o i set di aste verificati tramite rappresentanti.
Tipi di verifica
I tipi di verifica per l'alluminio includono la definizione delle lunghezze libere di inflessione, delle riduzioni locali della sezione (considerate solo nella verifica a trazione) e delle saldature trasversali (Immagine 4). La definizione delle lunghezze di instabilità è necessaria per determinare il carico critico per un cedimento di stabilità. Dopo aver assegnato una lunghezza di instabilità a un oggetto di interesse, le impostazioni e le lunghezze libere di inflessione vengono prese in considerazione nella verifica di stabilità. Inoltre, nella verifica è possibile considerare l'indebolimento locale della sezione trasversale (ad esempio, fori per viti) relativo all'oggetto assegnando una riduzione locale della sezione dell'asta nella finestra pertinente. Inoltre, è possibile considerare la riduzione localizzata della resistenza all'interno della zona termicamente influenzata (HAZ) causata dalle saldature trasversali.
Configurazioni della verifica
È possibile accedere alle Configurazioni della verifica sia attraverso la finestra Edit Member, sia attraverso i Dati di input della tabella Aluminum Design. Le specifiche all'interno di una configurazione della verifica si applicano a tutti gli oggetti a cui la configurazione è assegnata. Se nessuna configurazione della verifica è assegnata a un oggetto da verificare, per questo oggetto non vengono eseguite verifiche nello stato limite ultimo né nello stato limite di esercizio.
Gli Eurocodici suggeriscono di effettuare i calcoli per due stati limite: lo stato limite ultimo e lo stato limite di esercizio. Il primo si riferisce a una situazione in cui viene verificata la sicurezza della struttura in modo da evitare il cedimento strutturale e l'rottura, mentre il secondo si riferisce a determinati requisiti per l'uso normale delle strutture. Per le strutture in alluminio, questi includono requisiti sulla freccia e, in determinate circostanze, sulle vibrazioni. A causa del basso modulo di elasticità dell'alluminio, questo stato limite è, in generale, la situazione di verifica critica per le strutture in alluminio.
Configurazione della verifica nello stato limite ultimo
È possibile creare una configurazione nello stato limite ultimo definendo varie impostazioni che influenzano la verifica in alluminio (Immagine 5). Ad esempio, è possibile definire se le verifiche di stabilità vengono eseguite in aggiunta alle verifiche della sezione trasversale, nonché regolare ulteriori impostazioni ad esse correlate. Inoltre, l'opzione Limit Values for Special Cases è disponibile per consentire di trascurare nella verifica determinate forze interne non importanti per la capacità portante. Se non si utilizza questa opzione, verifiche specifiche potrebbero essere impedite o potrebbe essere implicito l'uso di formule di interazione più sfavorevoli.
A seconda della norma di verifica selezionata, nella configurazione dello stato limite ultimo sono disponibili altre opzioni, come l'attivazione di una verifica elastica della sezione trasversale, valori alternativi per i fattori di forma e gli esponenti nelle formule di interazione o ulteriori impostazioni di dettaglio per la verifica dell'instabilità locale o dell'instabilità a taglio. Per la norma di verifica EN 1999, i coefficienti pertinenti secondo l'Appendice nazionale selezionata si trovano nei Parametri della norma della finestra, ma è anche possibile adattarli con un valore definito dall'utente.
Configurazione della verifica nello stato limite di esercizio
È possibile creare configurazioni per lo stato limite di esercizio in termini di limiti di freccia, che devono essere verificati nel calcolo (Immagine 6). Questi limiti sono riferiti alla lunghezza di riferimento dell'asta, determinata sulla base dei vincoli di progetto definiti nella scheda Design Supports & Deflection. In altre parole, la finestra Design Supports & Deflection mostrata nell'Immagine 7 serve a definire le condizioni al contorno per la verifica nello stato limite di esercizio del progetto in alluminio.
Impostazioni globali
È possibile accedere alle impostazioni globali per la verifica in alluminio facendo clic sull'icona Global Add-on Settings indicata nell'Immagine 8. Queste sono indipendenti dalla norma di verifica, ma i valori standard possono differire. Facendo clic sul pulsante Resetting to Default, le impostazioni predefinite della finestra di dialogo vengono ripristinate secondo la norma di verifica selezionata.
Opzioni aggiuntive per la verifica in alluminio
RFEM 6 offre ulteriori opzioni che influenzano la verifica in alluminio. Ad esempio, è possibile assegnare altri tipi alle aste (come eccentricità dell'asta o cerniere dell'asta), come mostrato nell'Immagine 9. È inoltre possibile considerare irrigidimenti trasversali dell'asta per irrigidire zone delle aste suscettibili di instabilità. Questi vengono utilizzati, ad esempio, per travi alte o per punti di applicazione di grandi carichi concentrati. È inoltre possibile definire vincoli rotazionali dell'asta per considerare il vincolo torsionale attorno all'asse longitudinale di un'asta o di un set di aste fornito da componenti come lastre trapezoidali o consistenti. I pannelli di taglio dell'asta possono essere utilizzati per considerare il vincolo laterale fornito da controventi o lastre trapezoidali. Entrambi vengono considerati dal solutore interno agli autovalori quando si determina il momento critico elastico o il coefficiente di carico critico per l'instabilità flesso-torsionale.
Calcolo
Prima di avviare la verifica, è importante controllare i Dati di input del componente aggiuntivo Aluminum Design. Ad esempio, le impostazioni predefinite implicano la considerazione di tutte le situazioni di progetto nella verifica. Tuttavia, è possibile disattivare una situazione di progetto per la verifica in alluminio deselezionando la casella di controllo "To be designed"; in tal modo, per questa situazione di progetto non verranno effettuate verifiche.
Questa selezione è sincronizzata con la selezione del componente aggiuntivo Aluminum Design nelle impostazioni della situazione di progetto, come mostrato nell'Immagine 10. È importante sottolineare che non è possibile verificare singoli casi di carico, combinazioni di carichi o combinazioni di risultati. Al contrario, queste combinazioni devono essere assegnate a una situazione di progetto.
In modo analogo, tutti i tipi di oggetti presenti nel modello sono elencati nella tabella Aluminum Design (Immagine 11). Selezionando la casella di controllo "Design All", tutti gli oggetti disponibili verranno selezionati per la verifica. In alternativa, è possibile specificare manualmente gli oggetti da verificare/rimuovere dalla verifica deselezionando la casella di controllo "Design all" e inserendo i numeri degli oggetti, oppure selezionando graficamente gli oggetti di interesse.
Le aste con un materiale diverso (ad esempio, calcestruzzo o legno) o con una sezione trasversale non adatta (ad esempio, una sezione solida a parete spessa) per la verifica in alluminio vengono riconosciute automaticamente ed escluse dalla verifica. Inoltre, le superfici in alluminio non verranno considerate per la verifica dal componente aggiuntivo Aluminum Design; è possibile valutarle utilizzando invece il componente aggiuntivo Analisi Tensioni-Deformazioni.
È possibile eseguire il componente aggiuntivo Aluminum Design selezionando il pulsante Show Results nella tabella di input (Immagine 11) oppure selezionando Aluminum Design nella finestra di dialogo "To Calculate". Dopo aver avviato il calcolo, viene visualizzato l'avanzamento del calcolo, nonché i passi di calcolo e l'andamento attuale del calcolo.
Risultati
Una volta terminato il calcolo, i risultati determinanti e i tassi di lavoro sulle aste o sui set di aste sono disponibili nella tabella dei risultati. È inoltre possibile visualizzare graficamente i risultati del componente aggiuntivo Aluminum Design tramite la scheda Results del navigator. Se durante le verifiche sorgono avvisi o errori, oppure un criterio di verifica non è soddisfatto, ciò viene mostrato nella panoramica della tabella.
Oltre a questi risultati, possono essere visualizzate le verifiche di snellezza per le aste o i set di aste. Queste si basano sul confronto tra la snellezza per l'instabilità flessionale calcolata dal rapporto tra la lunghezza di instabilità e il raggio di inerzia da un lato, e i valori limite delle Impostazioni globali dall'altro.
Poiché la resistenza all'instabilità è verificata dalla verifica di stabilità, la verifica di snellezza non rappresenta realmente una verifica e non è inclusa nella tabella dei risultati predefinita. Pertanto, per mostrare queste verifiche, è necessario attivare le tabelle dei risultati delle snellezze nel Gestore tabelle dei risultati, accessibile tramite l'icona indicata nell'Immagine 12.
È possibile visualizzare i dettagli di verifica per ogni tipo di verifica facendo doppio clic su di essi o utilizzando l'icona Design Check Details. Oltre alle formule, i risultati dettagliati contengono riferimenti alla norma, in modo da poter ricostruire con precisione le verifiche effettuate e comprendere in dettaglio le verifiche eseguite.
Osservazioni conclusive
Il componente aggiuntivo Aluminum Design in RFEM 6 consente di verificare le aste in alluminio per gli stati limite ultimo e di esercizio secondo le norme EN 1999-1-1:2013-12 (Eurocodice 9) dell'Unione Europea e ADM 2020 degli Stati Uniti. I dati definiti in termini di materiali, carichi e combinazioni di carichi e di risultati dovrebbero essere conformi al concetto di verifica dello standard preferito.
I carichi pertinenti possono essere applicati secondo la consueta procedura di applicazione dei carichi di RFEM, mentre i dati necessari per la verifica possono essere definiti attivando le Proprietà di verifica dell'asta o del set di aste di interesse. Una volta definite le proprietà di verifica, la verifica può essere eseguita e i risultati diventano disponibili sia in forma tabellare che grafica.
