Con le superfici viene descritta la geometria di componenti piani o curvi, le cui dimensioni superficiali sono significativamente maggiori dello spessore. La rigidezza di una superficie risulta dal suo materiale e spessore. Quando si genera la mesh EF, sulle superfici vengono creati elementi 2D. Questi vengono applicati per il calcolo nell'asse baricentrico della superficie.
Per l'immissione di una superficie è possibile utilizzare le 'Linee al contorno' esistenti. È anche possibile utilizzare l'immissione diretta, in cui il programma genera automaticamente le linee di definizione.
La scheda Base gestisce i parametri fondamentali delle superfici. Selezionando le caselle di controllo vengono aggiunte ulteriori schede in cui è possibile inserire le indicazioni specifiche.
Tipo di rigidezza
Il tipo di rigidezza controlla il modo in cui le sollecitazioni possono essere assorbite o quali proprietà sono presupposte per la superficie.
Nell'elenco sono disponibili diversi tipi di rigidezza tra cui scegliere.
Standard
La superficie trasferisce momenti e forze di membrana. Questo approccio descrive il comportamento generale di un modello di superficie omogeneo e isotropo. Le proprietà di rigidezza della superficie sono indipendenti dalla direzione.
Senza spessore
La superficie non ha rigidezza. Questo tipo deve essere utilizzato per le superfici di delimitazione di un solido.
Rigido
Con questo tipo di rigidezza è possibile modellare superfici molto rigide per rappresentare un collegamento rigido tra oggetti.
Membrana
La superficie ha una rigidezza uniforme in tutte le direzioni. Tuttavia, vengono trasferite solo le forze di membrana in trazione (nx, ny) e le forze di taglio a membrana (nxy). In caso di forze di compressione e taglio trasversali e momenti, gli elementi di superficie interessati vengono eliminati.
Membrana esente da trazione
Vengono trasferiti solo momenti e forze di membrana in compressione. In caso di forze di membrana che causano trazione, gli elementi di superficie interessati vengono eliminati (esempio: contatto foro-piolo).
Trasferimento del carico
Con questo tipo è possibile applicare carichi superficiali su aree che non sono riempite con superfici, come ad esempio carichi del vento su finestre o sulle aste di un capannone. Il carico di questa superficie viene distribuito ai bordi o agli oggetti integrati. Se vengono generati carichi sulle aste, il carico viene convertito nelle direzioni globali riferito alle lunghezze effettive delle aste (direzioni del carico XL, YL, ZL). La superficie stessa non ha alcuna rigidezza.
I criteri per il trasferimento del carico possono essere definiti nella scheda Trasferimento del carico.
La 'Direzione di trasferimento del carico' descrive in quale/i direzione/i il carico deve essere applicato agli oggetti. L'elenco offre opzioni per una distribuzione isotropa sulla base di un calcolo FEM e per una disposizione ortotropa su strisce di superficie, che vengono applicate per la determinazione della larghezza di influenza del carico in uno o entrambi gli assi locali della superficie.
Con l'opzione 'Isotropo | FEM', per determinare la distribuzione del carico RFEM utilizza un sottomodello separato, in cui la superficie viene rappresentata da un elemento di superficie rigido. Tutti gli oggetti integrati nella superficie (aste, vincoli esterni di linea e nodo, linee collegate a elementi del modello, accoppiamenti o nodi, ecc.) vengono sostituiti da linee rigide o vincoli nodali rigidi. Le reazioni di questo sottomodello vengono quindi applicate come carichi per il calcolo 3D di RFEM. Se determinati oggetti non devono trasferire carichi, è possibile specificarli nella sezione 'Nessun effetto su'.
Con il trasferimento del carico tramite strisce di superficie, è possibile definire come RFEM deve eseguire la 'Distribuzione del carico'. Per impostazione predefinita, il carico viene distribuito con un andamento variabile sugli oggetti adiacenti. Se, tuttavia, si desidera ottenere un andamento del carico costante, selezionare la voce corrispondente nell'elenco. La differenza tra le due varianti è mostrata nell'immagine seguente.
Le possibilità di immissione per la 'Larghezza di banda della superficie', il 'Fattore di appianamento' e il 'Numero minimo di strisce sulla superficie' sono accessibili quando nella sezione 'Opzioni' è attivata la casella di controllo Impostazioni avanzate distribuzione. Gli adattamenti sono necessari solo in caso di distribuzioni di carico problematiche. L'effetto di questi parametri è spiegato nell'articolo tecnico Impostazioni di distribuzione avanzate per superfici di trasferimento del carico con un esempio.
Per la superficie di trasferimento del carico è anche possibile definire un 'Peso della superficie', ad esempio per considerare il peso proprio di una vetrata.
Nella sezione 'Nessun effetto su', è possibile escludere aste, linee e nodi dal trasferimento del carico (ad esempio, i controventi). Definire gli oggetti singolarmente o selezionare un oggetto modello che si trova parallelamente alle aste o linee non caricate.
Quando le linee al contorno della superficie sono definite, nella sezione 'Oggetti caricati' vengono indicate le aste, le linee e i nodi caricati. Se si desidera una distribuzione del carico specifica, selezionare la casella di controllo Fattori di distribuzione del carico nella scheda 'Base'. È quindi possibile definire individualmente i coefficienti per gli oggetti portanti il carico nella scheda Fattori di distribuzione del carico.
Durante il trasferimento del carico tramite strisce di superficie, è possibile considerare lEccentricità dell'asta' o la 'Distribuzione di sezione' per registrare correttamente la posizione geometrica di un'asta o il suo andamento (vedere il capitolo Sezione trasversale). La casella di controllo 'Trascura equilibrio dei momenti' non è attivata per impostazione predefinita. Pertanto, il momento dei carichi superficiali viene calcolato rispetto al baricentro e confrontato con il momento dei carichi sull'asta rispetto al baricentro. Tuttavia, questa opzione non è rilevante per i carichi del nodo. L'immagine seguente mostra come un carico di linea libero viene distribuito sulle aste opposte con e senza considerazione dell'equilibrio dei momenti.
Superficie risultato
Questo tipo di rigidezza consente di trasferire tensioni e forze da altri oggetti in sollecitazioni di superficie tramite un metodo di integrazione. In questo modo è possibile, ad esempio, determinare le tensioni di membrana e flessionali in un solido, che devono essere calcolate con coefficienti parziali di sicurezza differenti.
Ulteriori criteri per l'integrazione dei risultati possono essere definiti nella scheda Superficie risultato.
Nella sezione 'Integra tensioni e forze', selezionare se i risultati devono essere registrati esclusivamente in relazione all'oggetto o anche geometricamente all'interno di un'area. Nella sezione 'Includi oggetti', definire le superfici e i solidi rilevanti. In alternativa, selezionare 'Tutti' gli oggetti e poi escludere determinati elementi nella sezione 'Escludi da oggetti inclusi'.
Se i risultati di una determinata area "sotto" e "sopra" la superficie devono essere integrati, è possibile definire le distanze rilevanti nella sezione 'Parametri'. Esse sono riferite all'asse locale z perpendicolare al piano della superficie.
Tipo di geometria
Il tipo di geometria descrive il concetto formale di una superficie. Nell'elenco sono disponibili diversi tipi tra cui scegliere.
Piano
In una superficie piana, tutte le linee al contorno giacciono su un piano. Tramite il pulsante di elenco, sono accessibili diverse forme di superfici piane.
È possibile definire la superficie (dopo aver confermato con OK nella finestra di dialogo) graficamente disegnando un rettangolo, un cerchio, ecc. Se si sceglie di 'Seleziona contorno', RFEM riconosce la superficie automaticamente non appena è stato definito un numero sufficiente di linee al contorno.
Quadrangolo
Questo tipo di superficie descrive nella sua forma base una superficie quadrilatera generica. Come linee al contorno sono possibili linee rette, archi, polilinee e spline. In questo modo è possibile modellare superfici curve.
Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', definire le linee al contorno della superficie quadrangolo. Se la superficie chiusa non può essere formata da quattro linee, sono consentite anche più di quattro linee. Nella scheda 'Quadrangolo', vengono quindi indicati i quattro nodi d'angolo. Essi controllano il modo in cui viene generata la superficie curva.
NURBS
Le superfici NURBS sono formate da quattro linee NURBS chiuse (vedere il capitolo Linee). In questo modo è possibile modellare superfici a forma libera pressoché arbitrarie.
Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', definire le linee al contorno della superficie NURBS. Le coppie opposte di linee NURBS devono avere lo stesso numero di punti di controllo affinché l'ordine di queste linee NURBS sia "compatibile". Nella scheda 'NURBS' è possibile influenzare la forma della superficie tramite i 'Pesi punti di controllo'. Le coordinate del punto di controllo selezionato sono indicate nella sezione 'Coordinate - Punto di controllo'.
Rifilata
Se le superfici si intersecano, è possibile generare rapidamente l'intersezione: Selezionare le superfici e richiamare il menu contestuale. Sono disponibili diverse opzioni tra cui scegliere.
Con l'opzione 'Crea intersezione', viene generata solo la linea di intersezione. Se si seleziona una delle opzioni 'Dividi tramite intersezione', RFEM genera superfici parziali e assegna loro il tipo 'Rifilata'. È quindi possibile eliminare componenti, ad esempio, se si desidera rimuovere superfici sporgenti.
Rotazione
Una superficie di rotazione si genera quando una linea esistente viene ruotata attorno a un asse. RFEM crea la superficie dai nodi iniziali e finali e dai punti di definizione ruotati della linea. In tal modo vengono generate nuove linee.
Nella scheda 'Rotazione', definire la linea al contorno della superficie che deve essere ruotata. Specificare l'angolo di rotazione α. I punti dell'asse di rotazione possono essere determinati tramite le coordinate o con il pulsante
graficamente.
Tubo
Una superficie del tubo si crea ruotando la linea media del tubo in un raggio attorno a questo asse. In tal modo vengono generate nuove linee: due cerchi e una polilinea parallela all'asse del tubo.
Nella scheda 'Tubo', specificare il raggio del tubo. Questo valore descrive la distanza dall'asse del tubo al centro della superficie. Indicare il numero della linea media o selezionare graficamente l'asse del tubo con il pulsante
.
Se la sezione trasversale del tubo è conica, attivare la casella di controllo 'Raggio diverso alla fine' e specificare il valore corrispondente.
Spline a curvatura minima
Con questo tipo di geometria è possibile creare una superficie curva tramite nodi di controllo che giacciono sulla superficie o anche al di fuori di essa. In questo modo è possibile modellare, ad esempio, superfici del terreno.
Definire il 'Sistema di coordinate' del piano di riferimento e indicare le 'Coordinate campione nel sistema di coordinate'. Questi punti rappresentano i nodi di controllo della superficie spline. Quindi, definire le 'Linee al contorno del piano di riferimento' o selezionare le linee con il pulsante
graficamente.
Spessore con materiale
Nell'elenco degli spessori esistenti, selezionare il tipo appropriato o definirne uno nuovo (vedere il capitolo Spessori).
Materiale dello spessore
Il materiale dello spessore definito nella sezione superiore è preimpostato. Se necessario, è possibile selezionare un altro materiale nell'elenco dei materiali già creati o definirne uno nuovo (vedere il capitolo Materiali). Questo materiale viene quindi assegnato al tipo di spessore.
Cerniere
Con una cerniera è possibile controllare il trasferimento delle sollecitazioni lungo una linea della superficie (vedere il capitolo Cerniere di linea. Dopo aver selezionato la casella di controllo, è possibile definire il tipo di cerniera nella scheda 'Cerniere'.
Vincolo
Se la superficie ha un supporto elastico, è possibile selezionare o definire il vincolo di superficie nella scheda 'Vincolo' (vedere il capitolo Vincoli di superficie).
Svincolo
Per disaccoppiare il modello sulla superficie, è possibile selezionare o definire uno svincolo di superficie nella scheda 'Svincolo' (vedere il capitolo Svincoli di superficie).
Eccentricità
Con un'eccentricità è possibile modellare un offset in altezza dell'intera superficie (vedere il capitolo Eccentricità delle superfici). Il tipo di offset può essere definito nella scheda 'Eccentricità'.
Fattore di distribuzione del carico
Per una superficie del tipo Trasferimento del carico esiste la possibilità di definire i fattori di distribuzione per gli oggetti portanti il carico. Se si seleziona la casella di controllo, è possibile assegnare questi fattori individualmente in una nuova scheda.
Gli oggetti caricati della superficie di trasferimento del carico sono preimpostati in una riga. A ogni oggetto è assegnato il fattore 1,00, in modo che tutti gli oggetti contribuiscano uniformemente al trasferimento del carico. Se si desidera una distribuzione specifica, fare clic nella riga libera successiva e selezionare la linea o l'asta. Quindi, assegnare il 'Fattore di distribuzione' appropriato.
Infittimento della mesh
La dimensione della maglia della mesh EF può essere adattata alla geometria della superficie (vedere il capitolo Infittimenti della mesh di superficie). In questo modo è indipendente dalle impostazioni generali della mesh. Nella scheda 'Infittimento della mesh' è possibile selezionare o definire l'infittimento della mesh di superficie.
Assi specifici
Ogni superficie ha un sistema di coordinate locale. Di regola, è allineato parallelamente agli assi globali. Il sistema di coordinate, tuttavia, può anche essere definito dall'utente – separatamente per immissione e output.
Assi di immissione
L'orientamento degli assi di immissione è importante, ad esempio, per le proprietà di ortotropia e di vincolo o l'effetto di un carico superficiale.
L'elenco nella sezione 'Categoria' offre diverse possibilità per adattare la posizione degli assi:
- Rotazione angolare: Rotazione degli assi xy della superficie attorno all'asse z con l'angolo α
- Asse parallelo a linee: Allineamento dell'asse x o y a una linea
- Asse diretto verso un punto: Allineamento dell'asse x o y verso il punto di intersezione di una linea con la superficie
- Asse parallelo a sistema di coordinate: Allineamento degli assi a un sistema di coordinate definito dall'utente
È possibile determinare graficamente gli oggetti di riferimento tramite il pulsante
.
La casella di controllo 'Inverti asse locale z' consente di orientare in direzione opposta gli assi z e y.
Assi dei risultati
Attualmente, l'orientamento degli assi dei risultati è possibile solo 'Identico agli assi di immissione'.
Griglia per risultati
Ogni superficie è coperta da una griglia utilizzata per l'output dei risultati nelle tabelle. Essa consente un output indipendente dalla mesh EF in punti di risultato regolari e adattabili.
Come standard, è preimpostata una griglia di superficie cartesiana con una distanza uniforme dei punti della griglia di 0,5 m in entrambe le direzioni. Se necessario, è possibile qui adattare le 'Distanze della griglia' in direzione x (b) e in direzione y (h), eseguire una 'Rotazione griglia' o modificare lOrigine griglia'. Per le superfici circolari, il tipo di griglia 'Polare' offre un'alternativa per l'output dei risultati numerici.
Se nella sezione 'Opzioni' la casella di controllo 'Adatta automaticamente' è selezionata, i punti della griglia vengono adeguati alla nuova geometria quando si modifica la superficie.
Nella sezione 'Punti' è possibile verificare le coordinate dei punti della griglia generati. Non sono possibili modifiche nella tabella.
Oggetti integrati
RFEM di norma riconosce automaticamente tutti gli oggetti che giacciono nella superficie ma che non sono stati utilizzati per la definizione della superficie.
I numeri dei nodi, delle linee e delle aperture appartenenti alla superficie sono indicati nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie'.
Se un oggetto non viene riconosciuto, è necessario integrarlo manualmente: Disattivare la Rilevazione automatica oggetti. I campi di immissione nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie' sono ora accessibili. Aggiungere il numero dell'oggetto mancante o utilizzare il pulsante
per determinare graficamente l'oggetto.
Trasferimento del carico attiva
Questa casella di controllo consente di distribuire il carico della superficie – indipendentemente dal suo tipo di rigidezza – utilizzando una superficie di trasferimento del carico. Pertanto, la superficie agisce tramite la sua rigidezza nel modello. La distribuzione del carico sugli oggetti adiacenti, invece, è controllata dai parametri che è possibile definire nella scheda Trasferimento del carico. Questa funzione è rilevante principalmente per le superfici del tipo di spessore Pannello della trave.
Disattiva per il calcolo
La casella di controllo offre la possibilità di non considerare la superficie nel calcolo, ad esempio per simulare fasi costruttive o per esaminare una variante di modellazione. In questo caso, la rigidezza, le condizioni al contorno e i carichi della superficie non vengono applicati.
Informazioni | Analitico
Questa sezione viene visualizzata non appena sono state definite le linee al contorno della superficie. Fornisce una panoramica delle proprietà importanti della superficie come area, volume e massa, nonché la posizione del baricentro della superficie e l'orientamento della superficie. Le aperture sono considerate di conseguenza.
