Perché viene utilizzato il limite del 5% di deformazione plastica nel diagramma del materiale per EN?
Metodi comuni
Ogni ingegnere strutturale è abituato a utilizzare la resistenza allo snervamento come valore limite della verifica normativa, poiché praticamente ogni norma e codice di progettazione si basa su questo approccio.
Tuttavia, ciò si applica al comportamento puramente elastico del materiale. Questo può portare a una progettazione conservativa e talvolta a un sovradimensionamento non necessario della struttura, con conseguente maggiore consumo di materiale.
Il comportamento reale dell'acciaio è però diverso, ed è corretto assumere il comportamento plastico del materiale dopo che la resistenza allo snervamento è stata superata.
IDEA StatiCa e il metodo CBFEM
Il Metodo degli Elementi Finiti basato sui Componenti (CBFEM) è una sinergia tra il Metodo delle Componenti e l'analisi agli Elementi Finiti.
La verifica normativa di un giunto con il metodo standard basato sui componenti e con il CBFEM utilizzato in IDEA StatiCa Connection si basa sulla verifica di tutte le parti del giunto – le componenti. Le componenti possono essere bulloni, ancoraggi, saldature, piastre e calcestruzzo alla fondazione.
CBFEM suddivide l'intero giunto nelle componenti separate sopra menzionate. Il modello di analisi viene quindi creato automaticamente dal software a partire da ciascuna componente.
Tutte le piastre in acciaio, come le ali o le anime delle sezioni trasversali, gli irrigidimenti, le nervature, le mensole rastremate, ecc., sono modellate con elementi finiti. Il Metodo degli Elementi Finiti è ampiamente accettato nell'ingegneria strutturale e fornisce risultati molto buoni e affidabili.
Le piastre sono modellate con un materiale elasto-plastico con una pendenza nominale del plateau di snervamento secondo EN 1993-1-5, Par. C.6, (2), tan-1 (E/1000).
Il comportamento del materiale si basa sul criterio di snervamento di von Mises. Si assume un comportamento elastico fino al raggiungimento della resistenza di progetto allo snervamento fyd.
Il criterio allo stato limite ultimo per le regioni non soggette a instabilità è il raggiungimento del valore limite della deformazione principale di membrana. Si raccomanda un valore del 5% (ad es. EN 1993-1-5, App. C, Par. C.8, Nota 1).
Per ulteriori informazioni sul metodo, leggere l'articolo CBFEM - come funziona, conformità normativa, validazione e verifica.
Le informazioni essenziali sulla teoria sono disponibili nel nostro Background Teorico.
Validazione e verifica
Il metodo CBFEM, con tutte le sue ipotesi e approcci, come il limite del 5% di deformazione plastica, è stato adeguatamente validato e verificato. Cosa significano esattamente validazione e verifica? Il processo di validazione e verifica conferma che i risultati del software sono corretti.
Sulla base dei risultati, si può affermare che si tratta di un metodo assolutamente affidabile, comprovato e sicuro.
Nel nostro Support Center è possibile trovare numerosi studi di verifica nonché confronti con prove di laboratorio. È possibile trovarli tramite il link sottostante.
Gli esempi di verifica e validazione più importanti sono stati pubblicati nel libro "Component-based finite element design of steel connections."
Conclusione
Sulla base della validazione dei risultati con modelli solidi 3D in altri software scientifici, esperimenti reali e, non da ultimo, seguendo le raccomandazioni dell'Eurocodice, il 5% di deformazione plastica è stato impostato come valore limite di verifica normativa.
Questo valore è sufficiente per raggiungere il comportamento reale della struttura, ottenere una progettazione economica e rimanere sul lato sicuro della progettazione.