Algoritmi per la progettazione e l'analisi di strutture a membrana

Le strutture a fune e a membrana sono considerate strutture costruttive molto snelle ed estetiche. Die teils sehr komplexen doppelt gekrümmten Formen können über geeignete Formfindungsalgorithmen gefunden werden. Ein möglicher Lösungsansatz ist hier zum Beispiel die Formensuche über das Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung (vorgegebene Vorspannung und zusätzliche Last wie Eigengewicht, Druck etc.) und den gegebenen Randbedingungen.

Il modulo aggiuntivo RF-FORM-FINDING determina le forme di equilibrio di elementi a membrana e funi in RFEM. In diesem Berechnungsprozess sucht das Programm für die Membran- und Seilelemente eine geometrische Lage, in der die Oberflächenspannung/Vorspannung der Membranen und Seile im Gleichgewicht mit den natürlichen und geometrischen Randreaktionen steht. Dieser Prozess heißt Formfindung (nachfolgend FF genannt). Die FF-Berechnung wird in RFEM global in den "Basisangaben" eines Modells im Register "Optionen" aktiviert. Nach Aktivierung werden in RFEM ein Lastfall beziehungsweise ein Berechnungsprozess mit dem Namen RF-FORMFINDUNG angelegt und für die Seil- und Membraneingabe zusätzlich FF-Parameter zur Definition der Oberflächenspannung und Vorspannung freigeschaltet. Die Aktivierung der FF-Option bedeutet für das Programm, dass vor der reinen strukturellen Berechnung der Schnittgrößen, Verformung, Eigenwerte etc. immer zuerst der Formfindungsprozess gestartet und für die Folgeberechnung ein entsprechend vorgespanntes Modell vorgegeben wird.

In RFEM, c'è un'opzione per accoppiare le superfici con i tipi di rigidezza "Membrana" e "Membrana ortotropa" con i modelli di materiale "Isotropo elastico non lineare 2D/3D" e "Isotropo plastico 2D/3D" (modulo aggiuntivo RF-MAT NL è richiesto).

Questa funzionalità consente, ad esempio, la simulazione del comportamento della deformazione non lineare delle lamine di ETFE.

Il tipo di carico di ristagno consente di simulare le azioni della pioggia su superfici curve multiple, tenendo conto degli spostamenti secondo l'analisi a grandi spostamenti.

Questo processo numerico della pioggia analizza la geometria della superficie assegnata e determina quali componenti della pioggia defluiscono e quali si raccolgono in pozzanghere (sacche d'acqua) sulla superficie. La dimensione dell'accumulo d'acqua risulta quindi in un carico verticale corrispondente per l'analisi strutturale.

Ad esempio, è possibile utilizzare questa funzione nell'analisi di geometrie di coperture a membrana approssimativamente orizzontali soggette al carico della pioggia.

Vai al video esplicativo

Rispetto al modulo aggiuntivo RF-FORM-FINDING (RFEM 5), il programma include:\} le seguenti nuove caratteristiche sono state aggiunte per RFEM 6:

• Specifica di tutte le condizioni al contorno di carico di form-finding in un caso di carico
• Memorizzazione dei risultati di form-finding come stato iniziale per ulteriori analisi del modello
• Assegnazione automatica dello stato iniziale di form-finding tramite procedure guidate di combinazione a tutte le situazioni di carico di una situazione di progetto
• Inoltre, condizioni al contorno della geometria di form-finding per le aste (lunghezza non sollecitata, flessione verticale massima, flessione verticale nel punto basso)
• Condizioni al contorno del carico di ricerca della forma aggiuntivo per le aste (forza massima nell'asta, forza minima nell'asta, componente di trazione orizzontale, trazione all'estremità i, trazione all'estremità j, trazione minima all'estremità i, trazione minima all'estremità j)
• Tipo di materiale "Tessuto" e "Lamina" nella libreria dei materiali
• Form-finding paralleli in un modello
• Simulazione degli stati di form-finding della costruzione in sequenza in connessione con l'add-on Analisi delle fasi costruttive (CSA)