STRUMENTI DI MODELLAZIONE
Consteel prevede un’elevata integrazione tra:
- strumenti di modellazione;
- strumenti di analisi;
- strumenti di progettazione.
Gli strumenti di modellazione garantiscono la
capacità del software di considerare il reale comportamento delle strutture,
dalla quale derivano le features di analisi e di progetto.
Di seguito la descrizione dei principali strumenti di modellazione, che rendono Consteel una soluzione unica.
BEAM A 7 GRADI DI LIBERTA’
Consteel implementa elementi beam a 7 gradi di libertà, dove il VII grado è dato dal warping.
(deformata per carico eccentrico su un beam a 7 DOFs)
Grazie al beam a 7 gradi di libertà, Consteel stima correttamente il comportamento strutturale nel caso di:
- sezioni aperte, monosimmetriche e asimmetriche;
- carichi e vincoli eccentrici;
- connessioni tra elementi eccentriche;
da cui deriva la possibilità di ottenere una stima corretta e completa degli effetti del secondo ordine e, in generale, del reale comportamento strutturale.
Per maggiori informazioni, si rimanda al seguente esempio teorico e pratico sul beam a 7 gradi di libertà.
CARICHI, VINCOLI, ECCENTRICITA’
Consteel consente una modellazione diretta di:
- offset di carichi e vincoli;
- eccentricità nel modello;
- imperfezioni.
Gli inserimenti sono automatizzati nel modello e facilmente verificabili dall’ambiente grafico. Questo avviene tramite:
- automatismi nell’applicazione (riferimento diretto ai punti della sezione);
- utilizzo di elementi specifici per la gestione delle eccentricità.
L’utilizzo dell’elemento beam a 7 gradi di libertà, a valle della modellazione, consente quindi una stima corretta degli effetti di queste eccentricità sul modello numerico.
Per approfondimenti, si consiglia l’articolo sull’adattamento automatico degli smart link all’interno del modello.
(effetti di carichi e vincoli eccentrici rispetto all’asse beam)
MODELLAZIONE SPECIALI DEGLI ANGOLI DEI TELAI
(tipologie di nodo e inserimento automatico della «zona d’angolo» nel modello numerico)
Consteel dispone di una procedura speciale per la modellazione e il calcolo delle regioni d’angolo nei modelli strutturali, in grado di considerare in modo realistico la sovrapposizione degli elementi collegati.
La funzione identifica automaticamente le zone d’angolo, al fine di trattarle separatamente nella modellazione geometrica, nelle analisi di instabilità e plastica, nelle verifiche globali.
Nelle zone d’angolo, generalmente irrigidite e di lunghezza limitata, si ha solitamente un comportamento influenzato prevalentemente dall’effetto di taglio. Consteel esclude in automatico gli elementi finiti delle zone d’angolo dall’analisi di stabilità: le lunghezze effettive di instabilità delle aste iniziano effettivamente al di fuori di questa zona.
Gli elementi saranno anche esclusi dalle verifiche globali delle aste, presentando essi generalmente picchi “virtuali” di sollecitazione.
Per maggiori informazioni, si rimanda all’articolo sul wizard per la creazione delle zone d’angolo.
CONNESSIONI
Consteel contiene un modulo per la creazione e la verifica di connessioni tipologiche, grazie al quale può:
- classificare un nodo;
- calcolarne in automatico la rigidezza;
- tenere conto della rigidezza del nodo nell’analisi globale.
I punti di forza del modulo sono:
- la possibilità di svolgere le operazioni direttamente dal modello numerico;
- la proposta di risultati dettagliati e facilmente controllabili.
Inoltre, Consteel propone strumenti avanzati di modellazione, quali gli «smart link», che adattano il modello al variare dei profili connessi. Risultando quindi possibile:
- inserire la rigidezza delle connessioni nel modello,
- gestire in automatico le eccentricità,
- utilizzare a pieno le potenzialità del beam a 7 DOFs.
Per maggiori informazioni, si rimanda all’articolo sugli effetti della rigidezza dei nodi nel modello numerico.
(tipologie di nodo e inserimento automatico della «zona d’angolo» nel modello numerico)
RIGIDEZZE DI PIANO E CAMPI DI TAGLIO
(applicazione dei campi di taglio)
Consteel può considerare in automatico il contributo, offerto dalla rigidezza a taglio di un piano in acciaio, alla stabilità delle aste ad esso connesse.
Tale effetto di stabilizzazione può essere preso in considerazione solo quando si utilizza un software con elementi beam a 7 gradi di libertà: l’effetto nel piano di una lamiera è infatti eccentrico rispetto all’asse degli arcarecci.
L’effetto è particolarmente importante perché:
- introduce nel modello un contributo di rigidezza di piano;
- influisce sul comportamento flesso-torsionale degli elementi beam ad esso collegati.
Il campo di taglio è infatti inserito con una certa eccentricità rispetto al baricentro degli elementi beam ad esso collegati.
Per maggiori informazioni, si rimanda all’articolo sulla rigidezza a taglio di un piano in acciaio in un modello FEM.
SUPERBEAM
Il «Superbeam» consente di esaminare parti strutturali con la precisione degli elementi shell, ma con la facilità di utilizzo di un elemento beam nella definizione, nella modifica e nella gestione del modello.
Gli elementi finiti shell generati in automatico sono collegati in modo coerente al modello e consentono la definizione di:
- fori aggiuntivi (ritagli dell’anima);
- irrigidimenti nella mesh.
Il Superbeam posiziona inoltre i carichi e i collegamenti sulle flange desiderate e restituisce risultati di elevata precisione, anche per lo studio di comportamenti locali.
Per maggiori informazioni, si rimanda agli articoli sul Superbeam, riguardanti la creazione automatica di irrigidimenti e la creazione automatica di fori all’interno di un elemento beam.
(tipologie di nodo e inserimento automatico della «zona d’angolo» nel modello numerico)
CASI DI CARICO E COMBINAZIONI
(wizard per la generazione dei carichi da carroponte)
Per quanto riguarda i casi di carico, Consteel consente:
- la gestione di carichi puntuali, lineari e su area;
- la creazione automatica di gruppi e combinazioni di carico generici;
- la generazione automatica dei carichi metereologici e delle relative condizioni di carico;
- la gestione dei carichi da carroponte;
- il calcolo delle variazioni termiche;
- la definizione dell’azione del fuoco.
Consteel consente di definire le superfici per i carichi metereologici. Ne derivano:
- identificazione del tipo di superfici (muro, copertura a due falde, etc.);
- generazione automatica dei gruppi e delle combinazioni di carico;
- generazione automatica del valore dei carichi sugli elementi del modello.
Per maggiori informazioni, si rimanda agli articoli riguardanti la generazione automatica del carico da vento su una copertura e l’analisi di una struttura soggetta a carico da incendio.
ULTERIORI STRUMENTI
Consteel consente inoltre di definire:
- aste a sezione variabile, dalle quali deriva la generazione automatica di elementi finiti a sezione variabile nel modello numerico;
- elementi resistenti alla sola trazione anche per analisi lineari, grazie ad una procedura di calcolo iterativa;
- elementi di fondazione;
- elementi in calcestruzzo armato;
- strutture miste.
Per maggiori informazioni, si rimanda all’articolo sulle travi composte in acciaio-calcestruzzo, riguardante in particolare l’inserimento automatizzato dei connettori.
(aste a sezione variabile e creazione di trave composta in acciaio-calcestruzzo)
