In realtà, le singolarità e 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 assolutamente utili, poiché possono indicare problemi nel modello reale. Un esempio pratico nel dimensionamento del calcestruzzo potrebbe essere, ad esempio, la verifica di un possibile punzonamento nell’area delle singolarità.
Nel dimensionamento del calcestruzzo in RFEM, le singolarità spesso comportano condizioni non verificabili.
Dove possono verificarsi le singolarità?
- Vincoli puntuali o applicazione puntuale di carichi
- Spigoli rientranti o agli angoli di aperture
- Salti di rigidezza (ad esempio, salto nello spessore della piastra)
- Inizio e fine di nervature
- Inizio e fine di vincoli lineari o pareti
Riconoscere le singolarità
Nella FEM è possibile riconoscere le singolarità affinando la mesh tramite un infittimento della maglia FE in un punto corrispondente del modello. Se il valore di risultato dipendente dalla tensione aumenta nell’area considerata, mentre diminuisce l’area in cui agisce, con altissima probabilità si tratta di una singolarità.
Contrastare le singolarità
In RFEM 6 è possibile contrastare le singolarità e le conseguenti condizioni non verificabili in diversi modi.
Adattamenti dei risultati di superficie
In RFEM 6 sono disponibili gli adattamenti dei risultati di superficie, con l’aiuto dei quali è possibile smussare i picchi dei risultati. I risultati nell’area definita vengono rappresentati come valori medi invece che secondo l’andamento reale. Gli "Adattamenti dei risultati di superficie" possono essere richiamati nel navigatore sotto "Oggetti speciali". In caso di adattamento dei risultati di superficie, l’area di riferimento deve essere definita in modo ingegneristico.
Superficie integrata
In alternativa agli adattamenti dei risultati di superficie con dimensioni della sezione della colonna, è possibile modellare superfici e integrarle nella superficie esistente. Tali superfici devono poi essere escluse dal dimensionamento.
Applicazione distribuita dei carichi
Per evitare effetti di singolarità, è possibile convertire carichi puntuali o lineari in carichi di superficie. Di seguito è illustrata una possibile procedura mediante "Carichi rettangolari liberi". Nel menu "Modifica parametri globali" t rappresenta lo spessore della lastra in calcestruzzo, F è il carico nodale e phi l’angolo di ripartizione del carico
I due metodi sopra indicati (adattamenti dei risultati di superficie e superficie integrata) possono essere applicati sia alle colonne sia agli spigoli rientranti. In generale, gli adattamenti dei risultati di superficie sono sufficienti. Tuttavia, per il calcolo non lineare, gli adattamenti dei risultati di superficie non hanno l’effetto desiderato, poiché durante il calcolo i momenti interni si ridistribuiscono e possono verificarsi nuovamente effetti di singolarità.
Metodo di dimensionamento per i pannelli
Nel dimensionamento di un pannello, 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 amplificante sugli effetti di singolarità o sulle condizioni non verificabili. Per i pannelli, si raccomanda pertanto di disattivare l’ottimizzazione degli sforzi di dimensionamento (nel navigatore) sotto: "Dimensionamento del calcestruzzo", "Configurazioni di resistenza", "Superfici".
Evitare carichi nodali e lineari
Per evitare effetti di singolarità, si consiglia di utilizzare carichi di superficie invece di carichi nodali o lineari.
Arrotondamento degli spigoli rientranti
Sia per gli spigoli rientranti sia per gli angoli delle aperture, se necessario, è possibile arrotondare o smussare uno spigolo mediante la funzione "Arrotonda o smussa angolo". Entrambe le funzioni sono richiamabili dalla barra dei menu tramite "Strumenti" "Modifica linee". In generale, tuttavia, molti effetti di singolarità possono essere contrastati in modo sufficiente mediante aree di smussamento.
Vincoli
L’eliminazione delle singolarità ai vincoli nodali e lineari è spiegata in questo articolo tecnico: