In realtà, le singolarità o le concentrazioni di tensioni che ne derivano non si manifestano nella misura in cui compaiono nel modello. In linea generale, valutare i risultati direttamente nell'intorno dei punti di singolarità non è del tutto pertinente; tuttavia, l'analisi e lo studio di questi fenomeni sono fondamentali, poiché spesso segnalano incongruenze o criticità nel modello stesso. Un esempio classico, nell'ambito delle strutture in calcestruzzo armato, è la necessità di verificare il rischio di punzonamento proprio nelle zone soggette a singolarità.
Nella verifica del calcestruzzo in RFEM, le singolarità spesso comportano condizioni non verificabili.
Dove possono verificarsi le singolarità?
- Vincoli puntuali o nell'area di applicazione di carichi
- Spigoli rientranti o agli angoli di aperture
- Variazioni di rigidezza (ad esempio, un cambio di spessore della piastra)
- Inizio e fine di nervature
- Inizio e fine di vincoli lineari o pareti
Riconoscere le singolarità
Nel metodo degli elementi finiti (FEM) è possibile riconoscere le singolarità affinando la mesh tramite un infittimento della maglia FE in un punto del modello. Se il valore dal risultato, che dipende dalla tensione, aumenta nell’area considerata, mentre diminuisce l’area in cui agisce, con altissima probabilità si tratta di una singolarità.
Contrastare le singolarità
In RFEM 6 è possibile contrastare le singolarità e le conseguenti situazioni non verificabili in diversi modi.
Adattamenti dei risultati di superficie
In RFEM 6 sono disponibili gli adattamenti dei risultati di superficie, con l’aiuto dei quali è possibile smussare i picchi dei risultati. All'interno dell'area definita, i risultati vengono visualizzati come valori medi anziché secondo il loro andamento reale. Questa funzione è accessibile nel Navigatore sotto la voce "Oggetti speciali". Quando si applica un adattamento dei risultati, l'estensione dell'area interessata deve essere stabilita sulla base di criteri ingegneristici.
Superficie integrata
In alternativa agli adattamenti dei risultati di superficie con dimensioni della sezione della colonna, è possibile modellare superfici e integrarle nella superficie esistente. Tali superfici devono poi essere escluse dalla verifica.
Introduzione del carico distribuito
Per evitare effetti di singolarità, è possibile convertire carichi concentrati o lineari in carichi di superficie. Di seguito è illustrata una possibile procedura mediante "Carichi rettangolari liberi". Nel menu "Modifica parametri globali" t rappresenta lo spessore della lastra in calcestruzzo, F è il carico dei nodi e phi l’angolo di ripartizione del carico.
I due metodi sopra indicati (adattamenti dei risultati di superficie e superficie integrata) possono essere applicati sia alle colonne sia agli spigoli rientranti. In generale, gli adattamenti dei risultati di superficie sono sufficienti. Tuttavia, per il calcolo non lineare, gli adattamenti dei risultati di superficie non hanno l’effetto desiderato, poiché durante il calcolo i momenti interni si ridistribuiscono e possono verificarsi nuovamente effetti di singolarità.
Metodo di verifica delle solette
Nella progettazione di una soletta, le singolarità possono verificarsi a causa di elevate forze normali, ad esempio in seguito a un vincolo puntuale. Inoltre, il metodo di verifica può avere un effetto amplificante sugli effetti di singolarità o sulle situazioni non verificabili. Per le solette, si raccomanda pertanto di disattivare l’ottimizzazione delle forze interne di progetto (nel navigatore) in: "Verifica calcestruzzo", "Configurazione ultima", "Superfici".
Evitare carichi dei nodi e delle linee
Per evitare effetti di singolarità, si consiglia di utilizzare carichi di superficie invece di carichi dei nodi o delle linee.
Arrotondamento degli spigoli rientranti
Sia per gli spigoli rientranti sia per gli angoli delle aperture, se necessario, è possibile arrotondare o smussare uno spigolo mediante la funzione "Spigolo arrotondato o smussato". Entrambe le funzioni sono accessibili dalla barra dei menu tramite "Strumenti" "Modifica linee". In generale, tuttavia, molti effetti di singolarità possono essere contrastati in modo sufficiente mediante aree di smussamento.
Vincoli
L’eliminazione delle singolarità ai vincoli esterni dei nodi e delle linee è spiegata in questo articolo tecnico: