Superfici

Con superfici si descrive la geometria di elementi strutturali piani o curvi, le cui dimensioni superficiali sono sostanzialmente maggiori degli spessori. La rigidità di una superficie risulta dal suo materiale e dal suo spessore. Durante la generazione della mesh FE, si generano elementi 2D sulle superfici. Questi vengono impiegati per il calcolo nell'asse centrale della superficie.

Per inserire una superficie, è possibile utilizzare 'linee di confine' esistenti. Si può anche utilizzare l'inserimento diretto, durante il quale il programma genera automaticamente le linee di definizione.

La scheda Base gestisce i parametri elementari delle superfici. Attivando le caselle di controllo, vengono aggiunte ulteriori schede in cui si possono inserire dati specifici.

Tipo di rigidità

Il tipo di rigidità controlla come possono essere assorbiti i momenti interni o quali proprietà si assumono per la superficie.

Nell'elenco sono disponibili diversi tipi di rigidità.

Standard

La superficie trasmette momenti e forze di membrana. Questo approccio descrive il comportamento generale di un modello di superficie omogeneo ed isotropo. Le proprietà di rigidità della superficie sono indipendenti dalla direzione.

Senza spessore

La superficie non possiede rigidità. Questo tipo è da utilizzare per le superfici di delimitazione di un solido.

Rigida

Con questo tipo di rigidità, si possono modellare superfici molto rigide per creare una connessione rigida tra oggetti.

Membrana

La superficie presenta una rigidità uniforme in tutte le direzioni. Tuttavia, vengono trasmesse solo forze di membrana in tensione (n_x, n_y) e forze di taglio della membrana (n_xy). Per forze di compressione, forze laterali e momenti, gli elementi superficiali interessati falliscono.

Membrana senza trazione

Vengono trasmessi solo momenti e forze di membrana in compressione. In caso di forze di membrana che generano trazione, gli elementi superficiali interessati falliscono (esempio: bearing zone).

Trasmissione di carico

Con questo tipo si possono applicare carichi su superfici che non sono riempite, come venti su finestre o su aste di una struttura. Il carico della superficie viene distribuito sui bordi o sugli oggetti integrati. Se vengono generati carichi su aste, il carico viene convertito nelle direzioni globali riferite alle lunghezze reali delle aste (direzioni carico X_L, Y_L, Z_L). La superficie stessa non possiede rigidità.

I criteri per la trasmissione del carico possono essere definiti in una nuova scheda.

La 'Direzione di trasmissione del carico' descrive in quale direzione i carichi devono essere applicati sugli oggetti. L'elenco offre opzioni per una distribuzione isotropa basata su un calcolo FEM e per una disposizione ortotropa su strisce di superficie, utilizzate per determinare la larghezza della striscia di carico su uno o entrambi gli assi locali della superficie.

Nell'opzione 'Isotropo | FEM', RFEM utilizza un sotto-modello separato per determinare la distribuzione del carico, nel quale la superficie è rappresentata da un elemento rigido. Tutti gli oggetti integrati nella superficie (aste, supporti lineari e nodali, linee con oggetti del modello, connessioni o nodi, ecc.) sono sostituiti con linee rigide o supporti nodali rigidi. Le reazioni di questo sotto-modello vengono quindi utilizzate come carichi per il calcolo 3D di RFEM. Se determinati oggetti non devono trasmettere carichi, possono essere specificati nella sezione 'Senza effetto su'.

Nella trasmissione del carico su strisce di superficie, si può stabilire come RFEM debba eseguire la 'Distribuzione del carico'. Di default, il carico viene distribuito sugli oggetti adiacenti con una variazione variabile. Se si desidera una variazione costante del carico, selezionare l'apposita voce nell'elenco. La differenza tra le due varianti è illustrata nell'immagine seguente.

Le opzioni di inserimento per la 'Larghezza della striscia di superficie', il 'Fattore di smorzamento' e il 'Numero minimo di strisce sulla superficie' sono accessibili quando nel pannello 'Opzioni' è attivata la casella di controllo Impostazioni avanzate di distribuzione. Le modifiche sono richieste solo per distribuzioni di carichi problematiche. L'effetto di questi parametri è spiegato nell'articolo tecnico Impostazioni avanzate di distribuzione su superfici di trasmissione carichi con esempi.

Per la superficie di trasmissione carico, si può anche stabilire un 'Peso della superficie', per esempio per considerare il peso proprio di una vetrata.

Nella sezione 'Senza effetto su', si possono escludere aste, linee e nodi dal trasferimento del carico (ad esempio controventi). Definire gli oggetti singolarmente oppure selezionare un oggetto campione parallelo alle aste o linee non influenzate da carichi.

Una volta definite le linee di confine della superficie, nella sezione 'Oggetti caricati' vengono indicate le aste, le linee e i nodi caricati. Se si desidera una distribuzione del carico specifica, attivare la casella di controllo Fattore di distribuzione del carico nella scheda 'Base'. Si possono quindi assegnare individualmente i fattori per gli oggetti di trasferimento del carico nella scheda Fattori di distribuzione del carico.

Nella trasmissione del carico su strisce di superficie, si può considerare 'L'eccentricità dell'asta' o la 'Distribuzione della sezione trasversale' per una corretta acquisizione della posizione geometrica di un'asta o del suo percorso (vedi capitolo Sezione trasversale). La casella di controllo 'Ignora l'equilibrio dei momenti' non è attivata per impostazione predefinita. In questo modo, il momento dai carichi superficiali viene calcolato fino al baricentro e confrontato con il momento dai carichi sulle aste fino al baricentro. Per i carichi nodali, questa opzione è irrilevante. L'immagine seguente mostra come viene distribuito un carico lineare libero sulle aste opposte con e senza considerazione dell'equilibrio dei momenti.

Tipo di geometria

Il tipo di geometria descrive il concetto formale di una superficie. Nell'elenco sono disponibili diversi tipi.

Piano

Con una superficie piana, tutte le linee di confine risiedono su un piano. Tramite il pulsante elenco, sono accessibili diverse forme di superfici piane.

Si può definire graficamente la superficie (dopo OK nella finestra di dialogo) disegnando un rettangolo, cerchio, ecc. Selezionando 'Linea di confine', RFEM riconosce automaticamente la superficie non appena è disponibile un numero sufficiente di linee di confine.

Quadrangolo

Questo tipo di superficie descrive generalmente una superficie a quattro lati. Come linee di confine, sono possibili linee rette, archi, polilinee e spline. In questo modo, si possono modellare superfici curve.

Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', definire le linee di confine del quadrangolo. Se la superficie chiusa non può essere formata da quattro linee, sono consentite anche più di quattro linee. Nella scheda 'Quadrangolo', vengono quindi specificati i quattro nodi angolari. Questi controllano come viene creato il profilo della superficie curva.

NURBS

Le superfici NURBS sono formate da quattro linee NURBS chiuse (vedi capitolo Linee). In questo modo, si possono modellare quasi tutte le superfici di forma libera.

Nella finestra di dialogo 'Nuova superficie', specificare le linee di confine delle superfici NURBS. Le coppie opposte delle linee NURBS devono avere lo stesso numero di punti di controllo affinché l'ordine di queste linee NURBS sia "compatibile". Nella scheda 'NURBS', si può influenzare la forma della superficie tramite i 'Pesi dei punti di controllo'. Le coordinate del punto di controllo selezionato vengono indicate nella sezione 'Coordinate - Punto di controllo'.

Troncato

Quando le superfici si intersecano, si può creare rapidamente l'intersezione: selezionare le superfici e aprire quindi il menu contestuale. Sono disponibili diverse opzioni.

Con l'opzione 'Generare 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 'Troncato'. Si possono quindi eliminare componenti, per esempio, per rimuovere le superfici sporgenti.

Rotazione

Una superficie di rotazione si crea quando una linea esistente viene ruotata attorno a un asse. RFEM genera la superficie partendo dai nodi iniziali e finali, nonché dai punti di definizione della linea ruotata. Vengono così generate nuove linee.

Nella scheda 'Rotazione', specificare la linea di confine della superficie che deve essere ruotata. Indicare l'angolo di rotazione α. Si possono definire graficamente i punti dell'asse di rotazione tramite le coordinate o il pulsante .

Tubo

Una superficie tubo si crea quando la linea centrale del tubo viene ruotata in un raggio attorno a questo asse. Vengono generate nuove linee: due cerchi e una polilinea parallela all'asse del tubo.

Nella scheda 'Tubo', definire il raggio del tubo. Questo valore descrive la distanza dall'asse del tubo al centro della superficie. Specificare il numero della linea centrale 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 all'estremità' e specificare il valore appropriato.

Spline a curvatura minima

Con questo tipo di geometria, si può creare una superficie curva tramite nodi di controllo posti sulla superficie o al suo esterno. In questo modo, si possono modellare, ad esempio, superfici di terreno.

Definire il 'Sistema di coordinate' del piano di riferimento e fornire le 'Coordinate di prova nel sistema di coordinate'. Questi punti rappresentano i nodi di controllo della superficie spline. Successivamente, stabilire le 'Linee di confine del piano di riferimento' o selezionare le linee graficamente tramite il pulsante .

Spessore con materiale

Scegliere nell'elenco degli spessori disponibili il tipo appropriato o definire un nuovo spessore (vedi capitolo Spessori).

Materiale dello spessore

Il materiale dello spessore definito nella sezione superiore è preimpostato. Se necessario, si può scegliere un altro materiale dall'elenco dei materiali già definiti o definirne uno nuovo (vedi capitolo Materiali). Questo materiale verrà quindi assegnato al tipo di spessore.

Giunti

Con un giunto, si può controllare la trasmissione dei momenti interni lungo una linea della superficie (vedi capitolo Giunti lineari). Dopo aver attivato la casella di controllo, si può definire il tipo di giunto nella scheda 'Giunti'.

Supporti

Se la superficie è elastica, nella scheda 'Supporti' si può selezionare o definire un nuovo supporto di superficie (vedi capitolo Supporti di superficie).

Rilascio

Per disaccoppiare il modello su una superficie, si può selezionare o definire un nuovo rilascio di superficie nella scheda 'Rilascio' (vedi capitolo Rilasci di superficie).

Eccentricità

Con un'eccentricità si può modellare uno spostamento in altezza di un'intera superficie (vedi capitolo Eccentricità delle superfici). Si può definire il tipo di spostamento nella scheda 'Eccentricità'.

Fattore di distribuzione del carico

Per una superficie del tipo Trasmissione del carico, si ha la possibilità di definire fattori di distribuzione per gli oggetti che ricevono il carico. Attivando la casella di controllo corrispondente, si possono assegnare questi fattori individualmente in una nuova scheda.

Gli oggetti caricati dalla superficie di trasmissione del carico sono preimpostati in una riga. A ciascun oggetto viene assegnato un fattore di 1.00, in modo che tutti gli oggetti contribuiscano equamente alla trasmissione del carico. Se si desidera una distribuzione specifica, cliccare sulla prossima riga libera e selezionare la linea o l'asta. Assegnare quindi il 'Fattore di distribuzione' appropriato.

Raffinamento della mesh

La dimensione della mesh FE può essere adattata alla geometria della superficie (vedi capitolo Raffinamenti di superficie). È quindi indipendente dalle impostazioni generali della mesh. Nella scheda 'Raffinamento della mesh', si può selezionare o definire un nuovo raffinamento della superficie.

Assi specifici

Ogni superficie possiede un sistema di coordinate locale. Solitamente è orientato parallelamente agli assi globali. Tuttavia, il sistema di coordinate può essere definito in modo personalizzato, separatamente per input ed output.

Assi di input

L'orientamento degli assi di input è rilevante, ad esempio, per le proprietà di ortotropia e di supporto o per l'effetto di un carico superficiale.

L'elenco nella sezione 'Categoria' offre varie opzioni per adattare l'orientamento degli assi:

• Rotazione angolare: rotazione degli assi xy della superficie attorno all'asse z con l'angolo α
• Asse parallelo a linee: orientamento dell'asse x o y lungo una linea
• Asse orientato verso un punto: orientamento dell'asse x o y verso un punto d'intersezione di una linea con la superficie
• Asse parallelo a sistema di coordinate: orientamento degli assi verso un sistema di coordinate definito dall'utente

Si possono definire graficamente gli oggetti di riferimento tramite il pulsante .

La casella di controllo 'Inversione asse locale z' consente di invertire l'orientamento degli assi z e y.

Assi di risultato

Attualmente, l'orientamento degli assi di risultato è solo 'Identico agli assi di input'.

Griglia per i risultati

Ogni superficie è coperta da una griglia utilizzata per la stampa dei risultati nelle tabelle. Consente un output indipendente dalla mesh FE a punti regolari e adattabili.

Per default, una griglia cartesiana con una distanza uniforme tra i punti della griglia di 0,5 m in entrambe le direzioni è preimpostata. Se necessario, si possono qui adattare le 'Distanze della griglia' nella direzione x (b) e y (h), ruotare la griglia o modificare l'origine 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 selezionata la casella di controllo 'Regola automaticamente', i punti della griglia vengono adattati alla nuova geometria della superficie in caso di modifiche.

Nella sezione 'Punti', si possono verificare le coordinate dei punti della griglia generati. Non sono possibili modifiche nella tabella.

Oggetti integrati

RFEM solitamente riconosce automaticamente tutti gli oggetti presenti nella superficie ma non utilizzati per la definizione della superficie.

I numeri dei nodi, delle linee e delle aperture associati alla superficie sono indicati nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie'.

Se un oggetto non viene riconosciuto, è consigliabile integrarlo manualmente: disattivare la Rilevazione automatica degli oggetti. I campi di input nella sezione 'Oggetti integrati nella superficie' sono ora accessibili. Aggiungere il numero dell'oggetto mancante o utilizzare il pulsante per determinare graficamente l'oggetto.

Attiva trasmissione di carico

La casella di controllo consente di distribuire il carico della superficie - indipendentemente dal tipo di rigidità - utilizzando una superficie di trasmissione del carico. In questo caso, la superficie agisce nel modello per la sua rigidità. La distribuzione del carico sugli oggetti adiacenti viene invece controllata dai parametri stabiliti nella scheda Trasmissione di carico. Questa funzione è particolarmente rilevante per le superfici del tipo Scheda trave spessorata.

Disattiva per il calcolo

La casella di controllo offre la possibilità di non considerare la superficie nel calcolo, ad esempio per simulare stati di costruzione o per esaminare una variazione di modellazione. Rigidità, condizioni al contorno e carichi della superficie non vengono applicati in questo caso.

Informazioni | Analitico

Questa sezione viene visualizzata non appena si definiscono le linee di confine della superficie. Offre una panoramica delle proprietà principali della superficie, come l'area, il volume e la massa, nonché la posizione del baricentro della superficie e l'orientamento della superficie. Le aperture sono opportunamente considerate.