En la realidad, las singularidades - o las concentraciones de tensiones resultantes - no se producen en la misma medida que en el modelo. En principio, no tiene sentido una evaluación de resultados en la zona de puntos singulares. Sin embargo, el análisis y el cuestionamiento de los puntos singulares sí es muy útil, ya que estos pueden indicar problemas en el modelo real. Un ejemplo práctico en el dimensionamiento de hormigón sería, por ejemplo, cuestionar un riesgo de punzonamiento en la zona de puntos singulares.
En el cálculo y dimensionamiento de hormigón en RFEM, las singularidades a menudo dan lugar a imposibilidades de cálculo.
¿Dónde pueden aparecer singularidades?
- Apoyos en puntos o introducción de cargas
- Esquinas reentrantes o esquinas de aberturas
- Cambios de rigidez (por ejemplo, un cambio en el espesor de la placa)
- Inicio y fin de nervios
- Inicio y fin de apoyos en línea o muros
Detección de singularidades
En el MEF, los puntos singulares pueden reconocerse refinando la malla en un punto correspondiente del modelo mediante un refinamiento de malla de elementos finitos (EF). Si el valor de los resultados dependiente de las tensiones aumenta en el área considerada, pero disminuye el área en la que actúa, entonces con muy alta probabilidad se trata de un punto singular.
Contrarrestar las singularidades
En RFEM 6 se puede contrarrestar las singularidades y las imposibilidades de cálculo asociadas de varias maneras.
Ajustes de resultados de superficies
En RFEM 6 están disponibles los ajustes de resultados de superficies que pueden utilizarse para suavizar los picos en los resultados. Los resultados en el área predefinida se representan como valores medios en lugar de la distribución real. Los "Ajustes de resultados de superficies" pueden abrirse en el navegador, dentro de "Objetos especiales". En un ajuste de resultados de superficies, el área de base debe definirse basándose en principios de ingeniería.
Superficie integrada
Como alternativa a los ajustes de resultados de superficies con dimensiones del contorno de la sección del apoyo, pueden modelarse superficies e integrarse en la superficie existente. Estas superficies deben excluirse entonces del cálculo.
Introducción de cargas distribuida
Para evitar efectos de singularidad, las cargas puntuales o las cargas lineales pueden convertirse en cargas superficiales. A continuación se muestra un posible procedimiento mediante "Cargas rectangulares libres". En el menú "Editar parámetros globales", t representa el espesor de la losa de hormigón, F es la carga en nudo y phi el ángulo de reparto de la carga
Los dos métodos indicados (ajustes de resultados de superficies y superficie integrada) pueden aplicarse tanto a pilares como a esquinas reentrantes. En general, los ajustes de resultados de superficies son suficientes. Sin embargo, para el cálculo no lineal, los ajustes de resultados de superficies no tienen el efecto deseado, ya que durante el cálculo se redistribuyen los esfuerzos internos y pueden volver a producirse efectos de singularidad.
Método de cálculo para losas
En el cálculo y dimensionamiento de losas, las singularidades pueden aparecer debido a fuerzas normales elevadas, por ejemplo como consecuencia de un apoyo en un punto. Además, el método de cálculo puede tener un efecto amplificador sobre los efectos de singularidad o las imposibilidades de cálculo. Por ello, en las losas se recomienda desactivar la optimización de los esfuerzos internos de cálculo (en el navegador) en: "Cálculo de hormigón" - "Configuraciones del estado límite último" - "Superficies".
Evitar cargas en nudos y cargas lineales
Para evitar efectos de singularidad, se recomienda utilizar cargas superficiales en lugar de cargas en nudos o lineales.
Redondeo de esquinas reentrantes
Tanto en esquinas reentrantes como en esquinas de aberturas, si es necesario, una esquina puede redondearse o achaflanarse mediante la función "Redondear o achaflanar esquina". Ambas funciones se pueden abrir en la barra de menús a través de "Herramientas" - "Modificar líneas". En general, muchos efectos de singularidad pueden contrarrestarse suficientemente mediante áreas de suavizado.
Apoyos
La evitación de singularidades en apoyos en nudos y lineales se explica en este artículo técnico: