Flusso di lavoro e obiettivi
L'obiettivo degli strumenti di progettazione dell'armatura nel CSFM è aiutare i progettisti a determinare in modo efficiente la posizione e la quantità necessaria di barre di armatura. Per assistere / guidare l'utente in questo processo sono disponibili i seguenti strumenti: il calcolo lineare e l'ottimizzazione topologica.
Gli strumenti di progettazione 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'uso dei diversi strumenti di progettazione dell'armatura è illustrato nel modello mostrato in Fig. 3, che consiste in un'estremità di una trave semplicemente appoggiata ad 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 trovare 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%), consentendo all'utente di selezionare il risultato più pratico. La forma risultante è costituita da tralicci con puntoni e tiranti e rappresenta la forma ottimale per le condizioni di carico date (Fig. 5).
