Flusso di lavoro e obiettivi
L'obiettivo degli strumenti di progetto dell'armatura nel CSFM è aiutare i progettisti a determinare in modo efficiente la posizione e la quantità necessaria di barre di armatura. Per supportare e guidare l'utente in questo processo sono disponibili i seguenti strumenti: il calcolo lineare e l'ottimizzazione topologica.
Gli strumenti di progetto dell'armatura considerano modelli costitutivi più semplificati rispetto a quelli utilizzati per la verifica finale della struttura. Pertanto, la definizione dell'armatura in questa fase deve essere considerata un pre-dimensionamento da confermare/affinare durante la fase di verifica finale. L'utilizzo dei diversi strumenti di progetto dell'armatura sarà illustrato con il modello mostrato in Fig. 3, che rappresenta un'estremità di una trave semplicemente appoggiata a altezza variabile, soggetta a un carico uniformemente distribuito.
Analisi lineare
L'analisi lineare considera proprietà del materiale elastiche lineari e trascura l'armatura nella regione di calcestruzzo. Si tratta quindi di un calcolo molto rapido, che fornisce una prima indicazione sulla posizione delle zone tese e compresse. Un esempio di tale calcolo è mostrato in Fig. 4.
Ottimizzazione topologica
L'ottimizzazione topologica è un metodo che mira a individuare la distribuzione ottimale del materiale in un dato volume per una determinata configurazione di carico. L'ottimizzazione topologica implementata in Idea StatiCa Detail utilizza un modello a elementi finiti lineare. Ogni elemento finito può avere una densità relativa da 0 a 100 %, che rappresenta la quantità relativa di materiale utilizzato. Queste densità degli elementi sono i parametri di ottimizzazione del problema. La distribuzione del materiale risultante è considerata ottimale per il dato insieme di carichi se minimizza l'energia di deformazione totale del sistema. Per definizione, la distribuzione ottimale è anche la geometria che presenta la massima rigidezza possibile per i carichi dati.
Il processo di ottimizzazione iterativo parte da una distribuzione di densità omogenea. Il calcolo viene eseguito per diverse frazioni di volume totale (20%, 40%, 60% e 80%), il che consente all'utente di selezionare il risultato più pratico. La forma risultante è costituita da reticolari con puntoni e tiranti e rappresenta la forma ottimale per le condizioni di carico date (Fig. 5).
