In RFEM 6, i tipi di carico Ponding e Neve consentono la simulazione di distribuzioni di carico che si adattano a geometrie di superficie in cambiamento durante l'analisi. Questo adeguamento viene ottenuto aggiornando iterativamente la distribuzione del carico basandosi sulla reale forma della superficie. Il carico può diffondersi alle superfici adiacenti non caricate, accumularsi nelle aree più basse o eventualmente cadere dalla superficie.
Questi tipi di carico sono progettati per migliorare la precisione dell'applicazione dei carichi e la simulazione del comportamento strutturale. Incorporando la geometria reale della superficie durante ciascuna iterazione, RFEM 6 garantisce che le distribuzioni di carico siano il più realistiche possibile per condizioni strutturali complesse, come l'accumulo di pioggia su tetti o l'accumulo di neve su superfici con pendenze variabili. Poiché il tipo di carico Neve come carico di superficie non è ancora disponibile nelle versioni per i clienti, verrà trattato in un futuro articolo della Knowledge Base; questo articolo si concentrerà esclusivamente sul tipo di carico Ponding.
Tipo di Carico Ponding
Il tipo di carico Ponding (disponibile come Carico di Superficie in RFEM 6) simula l'effetto della pioggia sulle superfici, tenendo conto degli spostamenti secondo l'analisi delle grandi deformazioni. Questa funzione è particolarmente utile per modellare l'accumulo di acqua piovana su tetti simili a membrane, altre superfici multi-curvo e tetti piatti. L'algoritmo valuta la geometria della superficie e determina quali porzioni della pioggia fluiranno via e quali si accumuleranno in stagni (sacche d'acqua) sulla superficie. La dimensione di questi stagni viene quindi utilizzata per calcolare il corrispondente carico per la struttura.
L'effetto ponding considera quanto segue:
Rilevamento dell'Area di Raccolta
Il primo passo nell'applicare questo tipo di carico è rilevare le aree di raccolta sulla superficie. Questo processo inizia con l'identificazione dei minimi locali, che sono i punti più bassi nella mesh (illustrati dal nodo arancione nell'Immagine 1).
Una volta identificati i punti più bassi, l'algoritmo definisce l'area convessa circostante che include tutti gli elementi finiti che saranno influenzati dal carico, indipendentemente dal loro livello superficiale originale. Viene quindi determinato uno strato di confine, e il punto di drenaggio (nodo rosso nell'Immagine 1), essendo il punto più basso dello strato di confine, viene identificato. Questo è il punto dove l'acqua defluirà dalla superficie, stabilendo il livello superficiale orizzontale dello stagno rilevato (linea tratteggiata arancione nell'Immagine 1). Pertanto, solo gli elementi sotto questo livello sono allagati.
L'area di raccolta viene aggiornata iterativamente, e gli stagni possono fondersi o scomparire man mano che viene calcolata la deformazione della superficie. Questo processo garantisce che la distribuzione del carico rimanga accurata mentre la geometria della superficie cambia durante l'analisi.
Effetto Ponding
L'effetto ponding simula l'accumulo di liquido nelle aree di raccolta rilevate. L'unico input richiesto per questo tipo di carico è il peso specifico del liquido, che può essere definito nella finestra di dialogo mostrata nell'Immagine 2. L'algoritmo riempie quindi l'area di raccolta fino al punto di drenaggio, garantendo che il livello della superficie rimanga orizzontale.
Una volta che l'area di raccolta è riempita, il carico idrostatico corrispondente viene calcolato per ciascun elemento finito basato sul volume di liquido nell'area di raccolta. Questo assicura che la distribuzione del carico rifletta la quantità accurata di accumulo di liquido e il suo effetto sulla struttura.
Precipitazioni
Un parametro opzionale—precipitazioni—può essere attivato selezionando la casella “Quantità di Precipitazioni” nella finestra di dialogo sopra menzionata (mostrata anche nell'Immagine 3). Una volta attivata, il volume di liquido da applicare sulla superficie caricata è definito accuratamente basandosi sulle superfici esplicitamente caricate dall'utente. L'algoritmo quindi rileva iterativamente il livello dell'acqua corrispondente nell'area di raccolta. Il volume nello stagno rilevato, delimitato da una superficie orizzontale, corrisponde alla quantità specificata di liquido definita come parametro di input. Dopo che il volume è calcolato sulle superfici caricate, l'acqua si diffonde sulle superfici adiacenti, garantendo che la distribuzione sia dinamicamente regolata basandosi sulla geometria della superficie.
Calcolo
Per ottenere risultati accurati con questo tipo di carico, si raccomanda fortemente l'analisi delle grandi deformazioni. Questo tipo di analisi consente di aggiornare la distribuzione del carico in ogni iterazione basandosi sulla geometria reale e deformata della struttura, assicurando che gli effetti dei cambiamenti superficiali siano catturati accuratamente durante il processo di calcolo.
Alternativamente, altri ordini di calcolo sono disponibili per i casi in cui sono previste piccole deformazioni della struttura. Tuttavia, se viene utilizzato solo il primo ordine di calcolo, il carico viene applicato alla geometria originale non deformata della struttura. Questo può introdurre imprecisioni nel calcolo, poiché non tiene conto delle deformazioni che si verificano durante l'analisi.
Conclusione
Il tipo di carico Ponding in RFEM 6 fornisce uno strumento potente per simulare gli effetti dell'accumulo di acqua su superfici come i tetti. Tenendo conto delle deformazioni superficiali e regolando iterativamente le distribuzioni di carico, assicura una modellazione accurata dell'accumulo di acqua piovana e il suo impatto sull'integrità strutturale. L'algoritmo di rilevamento delle aree di raccolta, combinato con l'opzione di definire le precipitazioni, migliora la flessibilità e la precisione delle simulazioni. Pertanto, questa caratteristica offre approfondimenti essenziali per gli ingegneri strutturali che progettano edifici e tetti soggetti ad accumulo di acqua da pioggia, aiutando a ottimizzare la sicurezza e le prestazioni in condizioni variabili.