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 faz sentido. No entanto, a análise e a verificação de pontos de singularidade são bastante úteis, pois estes podem indicar problemas no modelo real. Um exemplo prático no dimensionamento do betão seria, por exemplo, questionar o risco de punçoamento na área de pontos de singularidade.
No dimensionamento do betão em RFEM, as singularidades muitas vezes resultam em casos de não dimensionabilidade.
Onde podem ocorrer singularidades?
- Apoios pontuais ou aplicação pontual de carga
- Cantos reentrantes ou nos cantos de aberturas
- Saltos de rigidez (por exemplo, mudança na espessura da laje)
- Início e fim de nervuras
- Início e fim de apoios lineares ou paredes
Identificação de singularidades
Na MEF, os pontos de singularidade podem ser identificados refinando a malha no local correspondente do modelo por meio de um refinamento da malha de EF. Se o valor de resultado dependente da tensão aumentar na área em análise, mas a área de atuação diminuir, então, com grande probabilidade, trata-se de um ponto de singularidade.
Como contrabalançar singularidades
No RFEM 6, as singularidades e os correspondentes casos de não dimensionabilidade podem ser contrabalançados de várias formas.
Ajustes de resultados de superfície
No RFEM 6 estão disponíveis ajustes de resultados de superfície, com os quais os picos de resultados podem ser suavizados. Os resultados na área definida são apresentados como valores médios, em vez do seu desenvolvimento real. Os "ajustes de resultados de superfície" podem ser acedidos no navegador em "Objetos especiais". Num ajuste de resultados de superfície, a área de base deve ser definida de forma apropriada em termos de engenharia.
Superfície integrada
Como alternativa aos ajustes de resultados de superfície com dimensões da secção transversal do pilar, é possível modelar superfícies e integrá-las na superfície existente. Estas superfícies devem então ser excluídas do dimensionamento.
Aplicação distribuída de cargas
Para evitar efeitos de singularidade, cargas concentradas ou cargas lineares podem ser convertidas em cargas de superfície. Uma possível abordagem utilizando "cargas retangulares livres" é apresentada a seguir. No menu "Editar parâmetros globais", t representa a espessura da laje de betão, F é a carga nodal e phi o ângulo de distribuição da carga
Os dois métodos apresentados (ajustes de resultados de superfície e superfície integrada) podem ser aplicados tanto a pilares como a cantos reentrantes. Em geral, os ajustes de resultados de superfície são suficientes. No entanto, para o cálculo não linear, os ajustes de resultados de superfície não têm o efeito pretendido, uma vez que, durante o cálculo, os esforços internos podem redistribuir-se e podem surgir novamente efeitos de singularidade.
Método de dimensionamento para placas
Num dimensionamento de placas, as singularidades podem ocorrer devido a grandes forças normais, por exemplo, em resultado de apoio pontual. Além disso, o método de dimensionamento pode ter um efeito de amplificação nos efeitos de singularidade ou nos casos de não dimensionabilidade. Por isso, em placas, recomenda-se desativar a otimização dos esforços de dimensionamento (no navegador) em: "Dimensionamento de betão", "Configurações de capacidade resistente", "Superfícies".
Evitar cargas nodais e cargas lineares
Para evitar efeitos de singularidade, recomenda-se utilizar cargas de superfície em vez de cargas nodais ou cargas lineares.
Arredondamento de cantos reentrantes
Tanto para cantos reentrantes como para cantos em aberturas, se necessário, um canto pode ser arredondado ou chanfrado através da função "Arredondar ou chanfrar canto". Ambas as funções podem ser acedidas através de "Ferramentas" "Modificar linhas" na barra de menus. Em geral, no entanto, muitos efeitos de singularidade podem ser suficientemente contrariados por áreas de suavização.
Apoios
A prevenção de singularidades em apoios nodais e lineares é explicada neste artigo técnico: