Con le superfici viene descritta la geometria di componenti piani o curvi, le cui dimensioni superficiali sono notevolmente maggiori dei loro spessori. La rigidezza di una superficie deriva dal suo materiale e dal suo spessore. Durante la generazione della mesh EF, vengono creati elementi 2D sulle superfici. Questi sono disposti sull'asse baricentrico della superficie per il calcolo.
Per inserire una superficie, può utilizzare le 'linee di contorno' esistenti. Può anche utilizzare l'inserimento diretto, in cui il programma genera automaticamente le linee di definizione.
La scheda Base gestisce i parametri fondamentali della superficie. Spuntando le caselle di controllo, vengono aggiunte ulteriori schede in cui può inserire i dati specifici.
Tipo di rigidezza
Il tipo di rigidezza controlla il modo in cui le forze interne possono essere assorbite o quali proprietà sono presupposte per la superficie.
Nell'elenco sono disponibili diversi tipi di rigidezza.
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 contorno di un solido.
Rigido
Con questo tipo di rigidezza si possono rappresentare superfici molto rigide per modellare un collegamento rigido tra gli oggetti.
Membrana
La superficie ha una rigidezza uniforme in tutte le direzioni. Tuttavia, vengono trasferite solo le forze di membrana nello stato di trazione (nx, ny) e le forze di taglio a membrana (nxy). In caso di forze di compressione e di taglio trasversale e di momenti, gli elementi di superficie interessati vengono rimossi.
Membrana a trazione nulla
Vengono trasferiti solo i momenti e le forze di membrana nello stato di compressione. In caso di forze di membrana che causano trazione, si verifica una rimozione degli elementi di superficie interessati (esempio: pressione sul foro).
Trasferimento del carico
Con questo tipo si possono applicare carichi di superficie su aree che non sono riempite con superfici, come ad esempio i carichi del vento su finestre o le aste di un capannone. Il carico di questa superficie viene distribuito sui bordi o sugli oggetti integrati. Se vengono generati carichi sulle aste, il carico viene convertito nelle direzioni globali in relazione alle vere lunghezze delle aste (direzioni di carico XL, YL, ZL). La superficie stessa non ha 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 sono utilizzate per determinare la larghezza di influenza del carico in uno o entrambi gli assi locali della superficie.
Con l'opzione 'Isotropico | FEM', RFEM utilizza un modello parziale separato per determinare la distribuzione del carico, in cui la superficie è rappresentata da un elemento di superficie rigido. Tutti gli oggetti integrati nella superficie (aste, vincoli di linea e nodo, linee collegate con elementi del modello, accoppiamenti o nodi, ecc.) sono sostituiti da linee rigide o vincoli nodo rigidi. Le risposte di questo modello parziale vengono quindi applicate come carichi per il calcolo 3D di RFEM. Se determinati oggetti non devono trasmettere carichi, può specificarli nella sezione 'Senza effetto su'.
Per il trasferimento del carico tramite strisce di superficie, può definire come RFEM deve eseguire la 'Distribuzione del carico'. Per impostazione predefinita, il carico viene distribuito agli oggetti adiacenti con un andamento variabile. Tuttavia, se si desidera ottenere un andamento del carico costante, selezionare la voce corrispondente nell'elenco. La differenza tra le due varianti è confrontata nell'immagine seguente.
Le opzioni di inserimento per la 'Larghezza della striscia di superficie', il 'Fattore di lisciatura' e il 'Numero minimo di strisce sulla superficie' sono accessibili quando la casella di controllo Impostazioni di distribuzione avanzate è attivata nella sezione 'Opzioni'. Le regolazioni sono necessarie solo per distribuzioni del carico problematiche. L'effetto di questi parametri è spiegato nell'articolo tecnico Impostazioni di distribuzione avanzate per le aree di trasmissione del carico tramite un esempio.
Per l'area di trasmissione del carico, può anche definire un 'Peso della superficie', ad esempio per considerare il peso proprio di una vetrata.
Nella sezione 'Senza effetto su' può escludere aste, linee e nodi dal trasferimento del carico (ad esempio, controventi). Definisca gli oggetti singolarmente o selezioni un oggetto campione che sia parallelo alle aste o alle linee esenti da carico.
Quando le linee di contorno della superficie sono definite, nella sezione 'Oggetti caricati' vengono indicate le aste, le linee e i nodi caricati. Se desidera una distribuzione del carico specifica, spunti la casella di controllo Fattore di distribuzione del carico nella scheda 'Base'. Può quindi definire individualmente i coefficienti per gli oggetti che trasmettono il carico nella scheda Fattori di distribuzione del carico.
In caso di trasferimento del carico tramite strisce di superficie, può considerare lEccentricità dell'asta' o la 'Distribuzione di sezione' per rilevare correttamente la posizione geometrica di un'asta o il suo andamento (vedi capitolo Sezione). La casella di controllo 'Trascura equilibrio momento' non è attivata per impostazione predefinita. In questo modo il momento derivante dai carichi di superficie è formato rispetto al centro di gravità e confrontato con il momento derivante dai carichi sulle aste rispetto al centro di gravità. Per i carichi nodali, tuttavia, questa opzione non ha rilevanza. L'immagine seguente mostra come un carico lineare libero viene distribuito alle aste opposte con e senza considerazione dell'equilibrio dei momenti.
Superficie risultato
Questo tipo di rigidezza consente di convertire tensioni e forze da altri oggetti in forze interne della superficie tramite una procedura di integrazione. In questo modo, può ad esempio determinare le tensioni di membrana o di flessione di un solido e considerarle con fattori di sicurezza parziali specifici in una verifica di superficie.
Ulteriori criteri per l'integrazione dei risultati possono essere definiti nella scheda Superficie risultato.
Nella sezione 'Integrazione di tensioni e forze', selezioni se i risultati devono essere rilevati solo in relazione all'oggetto o anche geometricamente all'interno di un'area. Nella sezione 'Includi oggetti', definisca le superfici e i solidi rilevanti. In alternativa, selezioni 'Tutti' gli oggetti e poi escluda elementi specifici nella sezione 'Esclusi da oggetti inclusi'.
Se i risultati di una determinata area devono essere integrati "sotto" e "sopra" la superficie, può definire le distanze rilevanti nella sezione 'Parametri'. 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 vari tipi tra cui scegliere.
Piano
In una superficie piana, tutte le linee di contorno giacciono su un piano. Tramite il pulsante di elenco, sono accessibili varie forme di superfici piane.
Può definire la superficie (dopo OK nella finestra di dialogo) graficamente disegnando un rettangolo, un cerchio, ecc. Se si sceglie il suo 'Contorno', RFEM riconosce automaticamente la superficie non appena viene determinato un numero sufficiente di linee di contorno.
Quadrangolare
Questo tipo di superficie descrive nella sua forma di base una superficie generale a quattro lati. Come linee di contorno sono possibili linee rette, archi, polilinee e spline. In questo modo si possono modellare superfici curve.
Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', definisca le linee di contorno della superficie quadrangolare. Se la superficie chiusa non può essere formata da quattro linee, sono consentite anche più di quattro linee. Nella scheda 'Quadrangolare', vengono quindi specificati i quattro nodi d'angolo. Questi controllano il modo in cui la superficie curva viene tesa.
NURBS
Le superfici NURBS sono formate da quattro linee NURBS chiuse (vedi capitolo Linee). In questo modo si possono modellare quasi tutte le superfici a forma libera.
Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', definisca le linee di contorno della superficie NURBS. Le coppie opposte di linee NURBS devono avere lo stesso numero di punti di controllo in modo che l'ordine di queste linee NURBS sia "compatibile". Nella scheda 'NURBS' può quindi influenzare la forma della superficie tramite i 'Pesi dei punti di controllo'. Le coordinate del punto di controllo selezionato sono specificate nella sezione 'Coordinate - Punto di controllo'.
Rifilata
Quando le superfici si intersecano, può generare rapidamente l'intersezione: Selezioni le superfici e richiami il menu contestuale. Sono disponibili diverse opzioni.
Con l'opzione 'Crea intersezione' viene generata solo la linea di intersezione. Se si seleziona una delle opzioni 'Dividi tramite intersezione', RFEM crea superfici parziali e assegna loro il tipo 'Rifilata'. Può quindi eliminare i componenti, ad esempio se si desidera rimuovere superfici sporgenti.
Rotazione
Una superficie di rotazione viene creata ruotando una linea esistente attorno a un asse. RFEM genera la superficie dai nodi iniziali e finali e dai punti di definizione ruotati della linea. In questo processo vengono generate nuove linee.
Nella scheda 'Rotazione', definisca la linea di contorno della superficie che deve essere ruotata. Specifichi l'angolo di rotazione α. Può determinare i punti dell'asse di rotazione tramite le coordinate o graficamente con il pulsante
.
Tubo
Una superficie del tubo viene creata ruotando la linea media del tubo attorno a questo asse con un raggio. In questo processo vengono generate nuove linee: due cerchi e una polilinea parallela all'asse del tubo.
Nella scheda 'Tubo', definisca il raggio del tubo. Questo valore descrive la distanza dall'asse del tubo al centro della superficie. Inserisca il numero della linea media o selezioni graficamente l'asse del tubo con il pulsante
.
Se la sezione trasversale del tubo è conica, attivi la casella di controllo 'Raggio diverso alla fine' e specifichi il valore corrispondente.
Spline a curvatura minima
Con questo tipo di geometria può creare una superficie curva tramite nodi di controllo che giacciono sulla superficie o anche al di fuori di essa. In questo modo si possono modellare, ad esempio, superfici del terreno.
Definisca il 'Sistema di coordinate' del piano di riferimento e specifichi le 'Coordinate del campione nel sistema di coordinate'. Questi punti rappresentano i nodi di controllo della superficie spline. Definisca quindi le 'Linee di contorno del piano di riferimento' o selezioni le linee graficamente tramite il pulsante
.
Spessore con materiale
Selezioni il tipo appropriato dall'elenco degli spessori esistenti o definisca un nuovo spessore (vedi capitolo Spessori).
Materiale dello spessore
Il materiale dello spessore definito nella sezione precedente è preimpostato. Se necessario, può selezionare un altro materiale dall'elenco dei materiali già creati o definirne uno nuovo (vedi capitolo Materiali). Questo materiale viene quindi assegnato al tipo di spessore.
Cerniere
Con una cerniera è possibile controllare il trasferimento delle forze interne lungo una linea della superficie (vedi capitolo Cerniere di linea). Dopo aver spuntato la casella di controllo, può definire il tipo di cerniera nella scheda 'Cerniere'.
Vincolo
Se la superficie ha un supporto elastico, può selezionare il vincolo di superficie o definirne uno nuovo nella scheda 'Vincolo' (vedi capitolo Vincoli di superficie).
Svincolo
Per disaccoppiare il modello sulla superficie, può selezionare o definire uno svincolo di superficie nella scheda 'Svincolo' (vedi capitolo Svincoli di superficie).
Eccentricità
Con un'eccentricità si può modellare un offset in altezza dell'intera superficie (vedi capitolo Eccentricità delle superfici). Può definire il tipo di offset nella scheda 'Eccentricità'.
Fattore di distribuzione del carico
Per una superficie del tipo Trasferimento del carico esiste la possibilità di definire fattori di distribuzione per gli oggetti che trasmettono il carico. Se spunta la casella di controllo, può assegnare individualmente questi fattori in una nuova scheda.
Gli oggetti caricati dell'area di trasmissione del carico sono preimpostati in una riga. A ogni oggetto è assegnato il fattore 1.00, cosicché tutti gli oggetti forniscono un contributo uniforme al trasferimento del carico. Se desidera una distribuzione specifica, faccia clic nella riga libera successiva e selezioni la linea o l'asta. Assegni quindi il 'Fattore di distribuzione' appropriato.
Infittimento della mesh
La dimensione della mesh EF può essere adattata alla geometria della superficie (vedi capitolo Infittimenti di mesh per superfici). Essa è quindi indipendente dalle impostazioni generali della mesh. Nella scheda 'Infittimento della mesh' può selezionare o definire un nuovo infittimento di mesh della superficie.
Assi specifici
Ogni superficie ha un sistema di coordinate locale. Di norma è allineato parallelamente agli assi globali. Tuttavia, il sistema di coordinate può anche essere definito dall'utente, separatamente per l'input e l'output.
Assi di input
L'orientamento degli assi di input è importante, ad esempio, per le proprietà di ortotropia e di supporto o per l'effetto di un carico di superficie.
L'elenco nella sezione 'Categoria' offre varie possibilità per regolare 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 il punto: Allineamento dell'asse x o y verso il punto di intersezione di una linea con la superficie
- Asse parallelo al sistema di coordinate: Allineamento degli assi a un sistema di coordinate definito dall'utente
Può determinare graficamente gli oggetti di riferimento tramite il pulsante
.
La casella di controllo 'Inverti asse z locale' consente di orientare gli assi z e y in direzione opposta.
Assi dei risultati
Attualmente, l'orientamento degli assi dei risultati è possibile solo 'Identico agli assi di input'.
Griglia per risultati
Ogni superficie è ricoperta 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, può adattare qui le 'Distanze della griglia' in direzione x (b) e in direzione y (h), effettuare una 'Rotazione della griglia' o modificare lOrigine della griglia'. Per le superfici circolari, il tipo di griglia 'Polare' offre un'alternativa per l'output numerico dei risultati.
Se nella sezione 'Opzioni' è spuntata la casella di controllo 'Adatta automaticamente', i punti della griglia vengono adattati alla nuova geometria quando si modifica la superficie.
Nella sezione 'Punti' può verificare le coordinate dei punti della griglia generati. Non sono possibili modifiche nella tabella.
Oggetti integrati
RFEM riconosce di norma 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 specificati nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie'.
Se un oggetto non viene riconosciuto, lo dovrebbe integrare manualmente: Disattivi il Riconoscimento automatico degli oggetti. I campi di input nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie' sono ora accessibili. Aggiunga il numero dell'oggetto mancante o utilizzi il pulsante
per determinare graficamente l'oggetto.
Attiva trasferimento del carico
La casella di controllo consente di distribuire il carico della superficie, indipendentemente dal suo tipo di rigidezza, con l'aiuto di un'area di trasmissione del carico. In questo modo la superficie agisce nel modello attraverso la sua rigidezza. La distribuzione del carico sugli oggetti adiacenti, invece, è controllata dai parametri che può definire nella scheda Trasferimento del carico. Questa funzione è rilevante in primo luogo per 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. La rigidezza, le condizioni al contorno e i carichi della superficie non vengono applicati in questo caso.
Informazioni | Analitico
Questa sezione viene visualizzata non appena si definiscono le linee di contorno della superficie. Fornisce una panoramica di proprietà importanti della superficie come area, volume e massa, nonché la posizione del centro di gravità della superficie e l'orientamento della superficie. Le aperture sono considerate di conseguenza.
