Na realidade, singularidades ou as concentrações de tensões resultantes delas não ocorrem na mesma medida em que ocorrem no modelo. Em princípio, uma avaliação dos resultados na área de pontos de singularidade não é sensata. No entanto, a análise e a verificação de pontos de singularidade são bastante sensatas, uma vez que estes podem indicar problemas no modelo real. Um exemplo prático no dimensionamento em betão seria, por exemplo, questionar um risco de punçoamento na zona de pontos de singularidade.
No dimensionamento de betão em RFEM e RF-BETON, as singularidades frequentemente resultam em impossibilidades de dimensionamento.
Onde podem ocorrer singularidades?
- Apoios pontuais ou introdução pontual de cargas
- Cantos reentrantes ou nos cantos de aberturas
- Saltos de rigidez (por exemplo, variação na espessura da laje)
- Início e fim de nervuras
- Início e fim de apoios lineares ou paredes
Identificação de singularidades
Na FEM, os pontos de singularidade podem ser identificados refinando a malha no modelo numa zona correspondente por meio de um refinamento da malha FE. Se o valor de resultado dependente da tensão aumentar na zona considerada, mas a área em que este atua diminuir, então trata-se com grande probabilidade de um ponto de singularidade.
Como contrariar singularidades
Em RFEM e no dimensionamento de betão armado com RF-BETON, é possível contrariar as singularidades e as impossibilidades de dimensionamento associadas de várias formas.
Área de suavização
Em RFEM, existem áreas de suavização com as quais os picos de resultados podem ser suavizados ou definidos como zero. A área de suavização pode ser acedida em "Resultados" na barra de menus. No caso de uma suavização, a área de base deve ser definida de acordo com critérios de engenharia. Na opção "definir esforços internos como zero", por exemplo, pode ser considerada como área a secção transversal de um pilar ligado (ver Figura 01).
Área integrada
Como alternativa à área de suavização com as dimensões da secção do pilar, podem ser modeladas áreas e integradas na área existente. Estas áreas são então excluídas do dimensionamento em RF-BETON áreas (ver Figura 01).
A utilização dos esforços internos suavizados ou definidos como zero deve ser ativada nas opções detalhadas em RF BETON áreas (ver Figura 02).
Os dois métodos apresentados (área de suavização e área integrada) podem ser aplicados tanto a pilares como a cantos reentrantes. Em geral, as áreas de suavização são suficientes. Contudo, na análise não linear, as áreas de suavização não produzem o efeito pretendido, pois durante o cálculo os esforços internos podem redistribuir-se e podem surgir novamente efeitos de singularidade.
Método de dimensionamento para paredes
No dimensionamento de paredes, podem ocorrer singularidades devido a grandes esforços normais, por exemplo, em consequência de um apoio pontual. Adicionalmente, o método de dimensionamento pode ter um efeito agravante sobre os efeitos de singularidade ou sobre as impossibilidades de dimensionamento. Por isso, nas paredes recomenda-se desativar a otimização dos esforços de dimensionamento em RF-BETON áreas (ver Figura 03).
Introdução distribuída de cargas
Para evitar efeitos de singularidade, cargas pontuais ou cargas lineares podem ser convertidas em cargas de superfície. A função pode ser acessada, por exemplo, através do menu de contexto (ver Figura 04).
Arredondamento de cantos reentrantes
Tanto em cantos reentrantes como em cantos de aberturas, se necessário, um canto pode ser arredondado através da função "Arredondar ou chanfrar canto". A função pode ser acedida através de "Ferramentas" na barra de menus. Em geral, muitos efeitos de singularidade podem ser contrariados de forma suficiente através de áreas de suavização.
Apoio
A prevenção de singularidades em apoios nodais e lineares é explicada neste artigo técnico: