Materiali

I materiali sono necessari per la definizione di superfici, sezioni e solidi. Le proprietà del materiale confluiscono nelle rigidezze di questi oggetti.

Nome

È possibile assegnare al materiale un nome qualsiasi. Se la denominazione corrisponde a una voce della libreria, RFEM legge i valori caratteristici del materiale memorizzati. Per selezionare il materiale dalla libreria, fare clic sul pulsante alla fine della riga di input. L'importazione dei materiali è descritta nel capitolo Materialbibliothek.

Per i materiali della libreria, i 'Valori caratteristici del materiale di base' sono impostati in modo fisso e non modificabili. Se si desidera utilizzare valori caratteristici personalizzati del materiale, selezionare la casella di controllo Materiale personalizzato nella sezione 'Opzioni' (vedere la sezione Benutzerdefiniertes Material).

Base

La scheda Base gestisce i parametri fondamentali del materiale. Offre inoltre possibilità di controllo per proprietà speciali che è possibile definire in schede aggiuntive.

Categorie

In questa sezione si definiscono il tipo di materiale e il modello di materiale.

Tipo di materiale

Il tipo di materiale controlla quali parametri e coefficienti sono rilevanti per la verifica. Questa classificazione definisce anche i coefficienti parziali di sicurezza del materiale, che in funzione della norma vengono considerati nella verifica.

Per un materiale della libreria è predefinito uno dei seguenti tipi di materiale.

Modello di materiale

Nell'elenco sono disponibili i seguenti modelli di materiale:

Isotropo | Elastico lineare

Le proprietà di rigidezza elastico-lineari del materiale sono indipendenti dalla direzione. Si possono descrivere come segue:

Si applicano le seguenti condizioni:

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (per superfici e solidi; per aste illimitato verso l'alto)

La matrice di cedevolezza (inversa della matrice di rigidezza) per le superfici è la seguente:

Ortotropo | Elastico lineare (superfici)

Con questo modello di materiale è possibile definire proprietà di rigidezza differenziate nelle due direzioni della superficie x e y. In questo modo si possono rappresentare, ad esempio, le proprietà di materiali plastici rinforzati con fibra di vetro, solai nervati o le direzioni di tensione di solai armati. Gli assi della superficie x e y sono ortogonali tra loro nel piano della superficie.

Per definire proprietà del materiale diverse per le direzioni x e y, attivare nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato. Nella scheda Ortotropo | Elastico lineare (superfici) è quindi possibile definire i parametri del materiale.

Per una matrice di rigidezza definita positiva devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  coefficiente di Poisson

Il coefficiente di Poisson può essere definito per entrambe le direzioni ortotrope. Gli indici per ν_xy e ν_yx sono definiti come segue: il primo indice rappresenta la deformazione nella direzione della tensione, il secondo indice la deformazione negativa trasversale alla direzione della tensione.

Ortotropo | Elastico lineare (solidi)

Nel modello di materiale ortotropo tridimensionale le rigidezze elastiche possono essere definite separatamente in tutte le direzioni del solido. Per definire proprietà del materiale diverse per ciascuna direzione, attivare nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato. Nella scheda Ortotropo | Elastico lineare (solidi) è quindi possibile definire i parametri del materiale.

Gli elementi della matrice di rigidezza determinati dagli input sono indicati nella scheda 'Ortotropo | Elastico lineare (solidi) - Matrice di rigidezza'.

Isotropo | Legno | Elastico lineare (aste)

Questo modello di materiale è disponibile per i materiali del tipo 'Legno'. Consente ad esempio di rappresentare le proprietà di un pannello OSB in un modello di aste, che considera le diverse rigidezze in funzione della posizione di posa. La posizione del pannello può essere definita nella scheda Isotropo | Legno | Elastico lineare (aste) tramite i due elenchi.

Ortotropo | Legno | Elastico lineare (superfici)

Per i materiali del tipo 'Legno', con questo modello di materiale è possibile controllare il modulo E in relazione all'effetto portante come parete o piastra nonché il modulo di taglio G_xy: i pannelli OSB, ad esempio, presentano rigidezze dipendenti dalla direzione a seconda della posizione di posa nel modello.

I parametri di rigidezza possono essere definiti nella scheda Ortotropo | Legno | Elastico lineare (superfici). Per i materiali in legno della libreria sono preimpostati valori standard. Per definire proprietà del materiale diverse per ciascuna direzione, attivare in precedenza nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo Materiale personalizzato.

Valori caratteristici del materiale di base

In questa sezione della scheda 'Base' sono indicati i principali valori caratteristici del materiale.

Modulo di elasticità

Il modulo E descrive il rapporto tra tensione normale e deformazione.

Modulo di taglio

Il modulo di taglio G, detto anche modulo di scorrimento, è il secondo parametro per descrivere il comportamento elastico di un materiale lineare, isotropo e omogeneo. La deformazione si basa in questo caso su una tensione di taglio.

Coefficiente di Poisson

Il coefficiente di Poisson ν, detto anche coefficiente di contrazione trasversale, è necessario per determinare la contrazione trasversale. Nei materiali isotropi il coefficiente di Poisson si colloca solitamente tra 0,0 e 0,5. A partire da un valore di 0,5 (ad es. gomma) si deve pertanto presumere che non si tratti di un materiale isotropo.

La relazione tra modulo E, modulo G e coefficiente di Poisson per un materiale isotropo è descritta nell'equazione Querdehnzahl.

Se si immette un Materiale personalizzato con le sue proprietà isotrope, RFEM determina il coefficiente di Poisson dai valori dei moduli E e G. Questa impostazione predefinita può essere modificata, se necessario, nell'elenco 'Tipo di definizione'.

Tipo di definizione

Peso specifico / densità

Il peso specifico γ descrive il peso del materiale per unità di volume. Questa indicazione è particolarmente importante per il caso di carico "Peso proprio": il peso proprio automatico del modello viene determinato dal peso specifico e dalle aree di sezione delle aste utilizzate, oppure dalle superfici e dai solidi.

La densità ρ descrive la massa del materiale per unità di volume. Questa indicazione è necessaria per le analisi dinamiche.

Coefficiente di dilatazione termica

Il coefficiente di dilatazione termica α descrive la relazione lineare tra variazioni di temperatura e di lunghezza (allungamento del materiale al riscaldamento, accorciamento al raffreddamento).

Il coefficiente di dilatazione termica è rilevante per i tipi di carico 'Temperatura' e 'Variazione di temperatura'.

Opzioni

Le caselle di controllo in questa sezione della scheda 'Base' consentono di influenzare le proprietà del materiale. Dopo l'attivazione di un'opzione vengono aggiunte nuove schede.

Materiale personalizzato

Per i materiali della libreria i valori caratteristici del materiale sono preimpostati in modo fisso. Pertanto non possono essere modificati direttamente nei campi di input. Per adattare le proprietà di un materiale, attivare la casella di controllo 'Materiale personalizzato'. In tal modo i campi di input dei valori caratteristici fondamentali del materiale nella scheda 'Base' diventano accessibili. Allo stesso modo, nella scheda 'Valori del materiale' è possibile modificare i valori caratteristici specifici per la verifica (vedere figura Materialkennwerte anpassen). Nella scheda 'Modifica della rigidezza' è possibile scalare globalmente i moduli E e G con un fattore (vedere figura Materialsteifigkeit anpassen).

Dipendente dalla temperatura

Per definire un materiale elastico lineare con proprietà tensione-deformazione dipendenti dalla temperatura, attivare le caselle di controllo 'Personalizzato' e 'Dipendente dalla temperatura'. È quindi possibile definire i valori caratteristici del materiale dipendenti dalla temperatura nella scheda Temperaturabhängig.

Stima dei costi

Per determinare i costi vengono utilizzati i materiali assegnati ai singoli oggetti. È possibile definire i costi unitari e le unità degli oggetti nella scheda Kostenschätzung.

Stima delle emissioni di CO₂

Anche la stima delle emissioni di CO₂ si basa sui materiali assegnati ai singoli oggetti. È possibile definire le emissioni unitarie e le unità nella scheda Abschätzung der CO₂-Emissionen.

Texture personalizzata

Con una texture personalizzata è possibile assegnare al materiale una struttura superficiale. Gli oggetti vengono così rappresentati in modo molto realistico nel rendering. Nella scheda 'Texture personalizzata' selezionare una voce esistente oppure definire una nuova texture con il pulsante (vedere capitolo Texturen).

Valori del materiale

Nella scheda Valori del materiale sono indicati tutti i valori caratteristici del materiale che rivestono un ruolo per l'analisi statica e per la verifica nei componenti aggiuntivi.

Modifica della rigidezza

La scheda Modifica della rigidezza viene visualizzata se nella scheda 'Base' è stata selezionata l'opzione Materiale personalizzato. Qui è possibile adattare globalmente la rigidezza del materiale, ad esempio per tenere conto di fattori di sicurezza o di proprietà del materiale ridotte.

Nell'elenco della sezione 'Tipo di modifica' sono disponibili due possibilità:

• Fattore divisore per i moduli E e G
• Fattore moltiplicativo per i moduli E e G

Nella sezione 'Parametri' inserire il fattore con cui deve essere adattata la rigidezza del materiale.

Se è presente un materiale con proprietà ortotrope, nella scheda Ortotropo | Elastico lineare è possibile adattare i moduli E e G nonché i coefficienti di Poisson (vedere figura Steifigkeitsmatrix). Se nella scheda Ortotropo | Elastico lineare | Matrice di rigidezza si attiva l'opzione 'Imposta elementi della matrice di rigidezza', è possibile anche definire manualmente gli elementi della matrice di rigidezza.

Dipendente dalla temperatura

La scheda Dipendente dalla temperatura viene visualizzata se nella scheda 'Base' sono state selezionate le opzioni Materiale personalizzato e Temperaturabhängig. Qui è possibile descrivere i valori caratteristici del materiale dipendenti dalla temperatura. Le proprietà del materiale dipendenti dalla temperatura vengono considerate per gli oggetti sollecitati termicamente da temperatura o variazione di temperatura. Nel calcolo dei carichi termici viene applicata la temperatura finale del rispettivo passo.

Selezionare nell'elenco 'Valore caratteristico dipendente dalla temperatura' un valore caratteristico del materiale, ad esempio il modulo E. Generare quindi con il pulsante le righe di tabella necessarie, in modo da poter inserire riga per riga le temperature con i relativi valori. Con il pulsante è possibile importare i dati anche da una tabella Excel.

La 'Temperatura di riferimento' definisce le rigidezze per gli oggetti che non presentano carichi termici. In caso di un valore di riferimento, ad esempio 300 °C, per tutte le aste e superfici viene adottato il modulo E ridotto di questo punto della curva di temperatura.

Libreria di materiali personalizzati

È possibile salvare un materiale personalizzato in una libreria come modello. In questo modo non sarà necessario ridefinire le proprietà del materiale in altri progetti.

Salvare il materiale

Per salvare il materiale corrente come materiale personalizzato, dopo aver definito i valori caratteristici del materiale, fare clic sul pulsante in basso nella sezione 'Valori caratteristici del materiale di base'.

Viene visualizzata la finestra di dialogo 'Nuovo materiale personalizzato'.

Nel campo 'Nome' inserire la denominazione del materiale. Se necessario, è possibile adattare ulteriormente i valori caratteristici del materiale. Con OK si salva quindi il materiale personalizzato nella libreria.

Importare il materiale

Per importare un materiale personalizzato dalla libreria, nella sezione 'Valori caratteristici del materiale di base' fare clic sul pulsante .

Viene visualizzata la finestra di dialogo 'Modifica materiale personalizzato'. In questa libreria con i materiali salvati (vedere figura Dialog 'Nuovo materiale personalizzato') è possibile selezionare la voce appropriata e quindi confermare con OK.

Se è stato importato un materiale personalizzato e si desidera modificarne in generale le proprietà, è possibile adattare i valori caratteristici del materiale tramite il pulsante (nella sezione 'Valori caratteristici del materiale di base') nella libreria.

Definire la posizione di archiviazione della libreria

La libreria dei materiali personalizzati è memorizzata per impostazione predefinita nel file user_library_material.dbm nella directory delle configurazioni utente. È possibile verificare questa directory nelle Programmoptionen.

Nella categoria Database selezionare la voce Libreria materiali utente (1). Quindi visualizzare la cartella del file user_library_material.dbm tramite il pulsante (2). Se si desidera utilizzare un'altra libreria di materiali, situata su un'unità di rete della propria azienda, impostare la directory del file e fare clic su 'Salva'. È tuttavia possibile anche trasferire il file su un altro computer e impostare lì nello stesso dialogo il percorso di memorizzazione appropriato.

Stima dei costi

La scheda Stima dei costi viene visualizzata se nella scheda 'Base' è stata selezionata l'opzione Kostenschätzung.

Per gli oggetti strutturali 'Aste', 'Superfici' e 'Solidi' selezionare quale caratteristica del materiale è rilevante per la stima dei costi: peso, volume o area ecc.

Nella colonna 'Costo unitario' inserire il valore del costo di un'unità di materiale. Nell'elenco della colonna 'Unità' sono disponibili diverse possibilità per i costi unitari.

A partire dai costi unitari e dalle proprietà degli oggetti strutturali assegnati al materiale, il programma determina direttamente i costi parziali.

Il 'Peso totale' alla fine della tabella mostra la massa risultante dalla somma di tutte le masse parziali attivate del materiale. Inoltre viene indicata la quota del peso totale che questo materiale ha sulla massa di tutti i materiali attivati per la stima dei costi.

I 'Costi totali' mostrano il prezzo risultante dalla somma di tutti i costi parziali attivati del materiale. Inoltre viene indicata la quota dei costi che questo materiale ha sul prezzo totale di tutti i materiali.

I 'Costi complessivi' risultano dalla somma dei costi totali di tutti i materiali attivati per la stima dei costi.

Stima delle emissioni di CO₂

La scheda Stima delle emissioni di CO₂ viene visualizzata se nella scheda 'Base' è stata selezionata l'opzione Abschätzung der CO₂-Emissionen.

Per gli oggetti strutturali 'Aste', 'Superfici' e 'Solidi' selezionare quale caratteristica del materiale è rilevante per la stima delle emissioni di CO₂: peso, volume o area ecc.

Nella colonna 'Emissione unitaria' inserire il valore di CO₂ causato da un'unità del materiale. Nell'elenco della colonna 'Unità' sono disponibili diverse unità di emissione per equivalenti di CO₂ tra cui scegliere.

A partire dalle emissioni unitarie e dalle proprietà degli oggetti strutturali assegnati al materiale, il programma determina le emissioni di CO₂ parziali. Il calcolo avviene quindi direttamente e non, come in altri componenti aggiuntivi, tramite una funzione separata.

La 'Emissione totale' mostra gli equivalenti di CO₂ risultanti dalla somma di tutte le emissioni parziali attivate del materiale. Inoltre viene indicata la quota delle emissioni che questo materiale ha sulle emissioni totali di tutti i materiali attivati per la stima.

LEmissione complessiva' risulta dalla somma delle emissioni totali di tutti i materiali attivati per la stima delle emissioni di CO₂.