W rzeczywistości, osobliwości lub wynikające koncentracje naprężeń nie pojawiają się w takim zakresie, jak w modelu. Zasadniczo, ocena wyników w lokalizacjach, gdzie pojawiły się osobliwości, nie jest racjonalna. Jednakże, sprawdzenie i kwestionowanie osobliwości jest bardzo racjonalne, gdyż lokalizacje, w których się pojawiają, mogą wskazywać na zaistnienie problemów w prawdziwej konstrukcji. Praktycznym przykładem obliczania betonu może być analiza ryzyka przebicia w rejonie pojawienia się osobliwości.
W przypadku obliczeń betonu w programie RFEM i RF-CONCRETE, osobliwości często powodują niepowodzenia w obliczeniach.
Gdzie mogą pojawić się osobliwości?
- Punktowe podpory lub punktowe przyłożenie obciążenia
- Naroża wklęsłe lub naroża otworów
- Skoki sztywności (np. skok w grubości płyty)
- Początek i koniec żeber
- Początek i koniec podpór liniowych lub ścian
Wykrywanie osobliwości
Miejsca pojawiania się osobliwości można zidentyfikować w MES poprzez zagęszczenie siatki ES w odpowiednim miejscu w modelu. Jeżeli wartość wyniku zależna od naprężenia wzrasta w uwzględnionej lokalizacji, ale zmniejsza się w odpowiednim rejonie wraz ze zmniejszaniem rozmiaru elementu skończonego, jest bardzo prawdopodobne, że jest to miejsce występowania osobliwości.
Zapobieganie osobliwościom
W programie RFEM oraz podczas obliczania betonu zbrojonego w RF-CONCRETE, można zapobiec wystąpieniu osobliwości i nieprawidłowym obliczeniom na kilka sposobów.
Obszar wygładzania (uśredniania)
W programie RFEM, dostępne są rejony uśredniania, które można wykorzystać do wygładzenia maksymalnych wartości wyników lub ustawienia wartości na zero. Rejon uśredniania można utworzyć wybierając odpowiednią opcję w zakładce 'Wyniki' w menu. Podczas uśredniania należy określić obszar. W przypadku użycia opcji „Ustawić siły wewnętrzne na zero” można na przykład wykorzystać jako obszar przekrój połączonego słupa (zob. Rys. 01).
Zintegrowana powierzchnia
Alternatywnie dla rejonu uśredniania z wymiarami przekroju słupa, możliwe jest zamodelowanie powierzchni i zintegrowanie ich z istniejącymi powierzchniami. Następnie powierzchnie te zostają wyłączone z obliczeń w RF-CONCRETE Surfaces (patrz Rysunek 01).
Opcja wykorzystania sił wewnętrznych lub ustawienia sił wewnętrznych na zero musi zostać aktywowana w Szczegółach modułu RF-CONCRETE Surfaces (patrz Rysunek 02).
Obie metody (rejon uśrednienia i powierzchnia zintegrowana) mogą być wykorzystane w przypadku zarówno słupów, jak i naroży wklęsłych. Zastosowanie obszarów uśredniania jest na ogół wystarczające. W przypadku obliczeń nieliniowych obszary uśredniania nie dają jednak pożądanego efektu ze względu na to, że podczas obliczeń zachodzi redystrybucja sił wewnętrznych, co może powodować powstanie nowych osobliwości.
Metoda obliczeniowa dla ścian
Podczas wymiarowania ścian, osobliwości mogą się pojawić wskutek działania dużych sił osiowych, np. w przypadku stosowania pojedynczych podpór. Dodatkowo, metoda obliczeniowa może mieć znaczny wpływ na efekty osobliwości lub na niepowodzenie obliczeń. Dlatego, w przypadku ścian, zalecana jest deaktywacja optymalizacji obliczeń sił wewnętrznych w module RF-CONCRETE Surfaces (patrz Rysunek 03).
Wprowadzenie rozkładu obciążenia
Aby uniknąć efektów osobliwości, obciążenia skoncentrowane lub liniowe można przekonwertować na obciążenia powierzchniowe. Opcję ta można znaleźć na przykład w menu skrótów (patrz Rysunek 04).
Zaokrąglanie wklęsłych naroży
W przypadku naroży wklęsłych i naroży przy otworach, możliwe jest ich zaokrąglenie, w funkcji 'Utworzyć naroże zaokrąglone lub fazowane’. Funkcje tą można wybrać w pasku narzędzi w zakładce 'Narzędzia'. Jednak wielu efektom osobliwości można skutecznie zapobiec, korzystając z rejonów uśredniania.
Wsparcie techniczne
Zapobieganie osobliwościom na podporach węzłowych i liniowych wyjaśniono w tym artykule technicznym: