Considerando Schöck Isokorb® nel calcolo FEM di RFEM

Articolo tecnico

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La perdita di calore dovuta a componenti esterni senza disaccoppiamento termico dei componenti interni è enorme. Per questo motivo, i componenti strutturali esterni sono separati termicamente dall'involucro edilizio utilizzando uno speciale componente incorporato. Per il collegamento di una piastra di balcone con un pavimento in cemento armato, si può usare, ad esempio, Schöck Isokorb® o HALFEN HIT Connection. Per la progettazione di tali componenti integrati, è necessario considerare il rispettivo certificato tecnico. Il seguente articolo mostra un esempio con Schöck Isokorb® nel calcolo FEM.

Struttura di modellazione

La separazione termica tra l'esterno e l'interno viene generalmente eseguita utilizzando una striscia isolante in polistirene espanso rigido. Nel caso di Schöck Isokorb®, le forze di trazione sono condotte attraverso lo strato isolante per mezzo di acciaio inossidabile e le forze di compressione per mezzo di calcestruzzo fine ad alte prestazioni rinforzato con fibra di micro-acciaio con rivestimento in plastica PE-HD. Non è quindi possibile un trasferimento di momenti torsionali attraverso lo strato isolante. A seconda del tipo di Isokorb® selezionato, è possibile trasferire i momenti e/o le forze di taglio. Questa trasmissione di forza limitata deve essere presa in considerazione nell'analisi strutturale.

Le informazioni tecniche secondo EC 2 [1] per Isokorb® contengono una linea guida FEA che descrive la modellazione. La società Schöck raccomanda la seguente procedura per la progettazione di uno Schöck Isokorbes® mediante il metodo degli elementi finiti:

  • Disaccoppiare il componente esterno dalla struttura portante.
  • Determinazione delle forze interne sul supporto del componente esterno, tenendo conto dei valori della molla di supporto (raccomandazione per Schöck Isokorb®). Valori indicativi delle molle consigliati per Schöck Isokorb®:
    10.000 kNm/rad/m per la molla di serraggio
    250.000 kN/m² per la molla a testa svasata
  • Selezionare il tipo Isokorb® con i valori di progetto determinati per la forza di taglio v Ed e il momento m Ed .
  • Applicando la forza di taglio calcolata v Ed e il momento m Ed come carico del bordo esterno alla struttura portante, ad esempio la soletta del pavimento.

Figura 01 - Sistema strutturale di Schöck Isokorb® tipo K da [1]

A causa del disaccoppiamento del componente esterno dalla struttura portante dell'edificio, i carichi dal componente esterno devono essere applicati manualmente alla struttura portante come carichi sul bordo aggiuntivi. Come mostrato in Figura 2, una lastra per balcone è stata modellata disaccoppiata dal soffitto e le forze di supporto della lastra per balcone sono state definite come il carico del bordo per la lastra del soffitto.

Figura 02 - Progettazione separata di componenti esterni e struttura portante

Modellazione in RFEM di Line Hinge

Per evitare lo sforzo aggiuntivo per l'applicazione dei carichi sui bordi dal componente esterno, il componente esterno può essere modellato insieme alla struttura di supporto in RFEM. Per garantire che la trasmissione della forza limitata attraverso Isokorb® sia correttamente considerata nel calcolo FEA, una cosiddetta cerniera di linea deve essere disposta sulla linea di intersezione tra il componente esterno e il componente interno (posizione di installazione di Isokorb®). Definendo le proprietà della cerniera, è possibile influenzare in modo specifico il flusso di forza. La cerniera della linea deve essere disposta all'esterno (lato balcone). Si noti che non è possibile definire le non linearità per le proprietà della cerniera delle cerniere di linea. Il cardine della linea è sufficiente per l'applicazione generale di Isokorb®, ad esempio per un balcone a sbalzo, in cui il momento e la forza di taglio agiscono in una sola direzione.

Figura 03 - Definizione della cerniera di linea con proprietà Isokorb®

Modellazione in RFEM di Line Release

Le forze interne trasferibili differiscono a seconda del tipo di Isokorb® selezionato. Pertanto, a seconda del tipo, i momenti e le forze di taglio possono essere trasferiti solo in una direzione. In RFEM, un rilascio di linea può essere utilizzato per definire una trasmissione di forza non lineare (ad esempio, un guasto in una direzione) sulla linea di connessione tra il componente strutturale esterno ed interno. Nella prima fase, è necessario definire un tipo di rilascio della linea con le proprietà corrispondenti dell'Isokorb® selezionato. Per disattivare l'azione della molla in una direzione, selezionare l'opzione "Azione parziale ..." per "Non linearità" nella casella combinata e attivare l'opzione "Rottura della molla" nella direzione corrispondente nei dettagli corrispondenti. La Figura 4 mostra le proprietà di un Isokorbes® Tipo K con l'opzione per trasferire una direzione del momento (tensione sopra) e una direzione della forza di taglio.

Figura 04 - Tipo di rilascio linea con proprietà non lineari

Il tipo di rilascio di linea mostrato in Figura 4 è successivamente definito come un rilascio di linea sulla linea di connessione tra il componente esterno e interno.

Figura 05 - Definizione del rilascio della linea con proprietà Isokorb® non lineari

Valutazione dei risultati

Per la progettazione di Isokorb®, sono richieste le forze interne di progetto da trasferire. Quando si disaccoppiano i componenti strutturali secondo la Figura 1, è possibile utilizzare le forze di supporto del componente strutturale esterno. Se per la modellazione è stato utilizzato un cardine o uno svincolo di linea, le forze interne da trasferire possono essere visualizzate utilizzando la "Visualizzazione dei risultati nelle sezioni". Generare una sezione sulla linea di collegamento (Isokorb®) e selezionare il numero di superficie del componente esterno per l'output del risultato. La Figura 6 confronta i momenti di flessione della piastra mx per i metodi di modellazione sopra descritti. Potete vedere qui un buon accordo sui risultati per i singoli tipi di modellazione.

Figura 06 - Confronto dei momenti flettenti mx per i singoli approcci di modellazione

Letteratura

[1] Informazioni tecniche secondo EC2 - Schöck Isokorb® con isolamento 80 mm. Baden-Baden: Schöck Baumaschinen GmbH, aprile 2016. Download
[2] Manuale RFEM 5. Tiefenbach: Dlubal Software, febbraio 2016. Download

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3.540,00 USD