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Quarmon
Diffusione del calore e resistenza all'incendio
in elementi in calcestruzzo armato
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Calcolo della diffusione del calore in sezioni in calcestruzzo armato tramite il FEM e successive verifche di resistenza della sezione indebolita.
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Quarmon calcola la diffusione del calore nella sezione con il metodo FEM e quindi è in gradio di costruire i domini di rottura per le tre componenti di sollecitazione. In figura, i domini di rottura senza e con l'azione della temperatura.
Quarmon è un ambiente di Nòlian All In One dedicato alla valutazione della resistenza al fuoco di travi e pilastri in calcestruzzo armato. Trae il suo nome dalle equazioni differenziali che governano il problema della conduzione del calore, che sono appunto "Quasi Armoniche".
La soluzione ad elementi finiti del problema del calore
Quarmon è progettato per essere di uso semplice e lineare, ma incorpora alcuni dei più moderni e sofisticati metodi di analisi. Dato il profilo di una sezione ed assegnate, tramite un apposito dialogo, le condizioni al contorno (lati esposti direttamente, indirettamente, in regime adiabatico, ricoperti da strati di isolante), Quarmon costruisce automaticamente, essendo dotato di un sofisticato mesher frontale, una mesh di elementi finiti della sezione e degli eventuali ricoprimenti.
Successivamente, avvalendosi del metodo degli elementi finiti e di uno specifico elemento dedicato, di un metodo skyline di fattorizzazione del sistema di equazioni e di un integratore nel dominio del tempo, risolve il problema della diffusione del calore in regime transitorio.
Una volta determinate le temperature, è quindi in grado di ottenere il degrado delle caratteristiche meccaniche del materiale. Poiché tali caratteristiche variano da punto a punto e la sezione può essere sottoposta a sollecitazioni deviate, la quantificazione del momento e del taglio ultimo viene eseguita mediante un'analisi non lineare della sezione, descritta con un modello a fibre dove ogni fibra ha le caratteristiche meccaniche del materiale in quel punto e il legame costitutivo è non lineare. Come si vede, benché Quarmon sia dedicato ad un ambito prevalentemente edile, la sua formulazione è totalmente basata sui più sofisticati metodi di analisi numerica e non su semplificazioni che non sono le più adatte in un sistema computazionale.
Condizioni al contorno
E' possibile assegnare lo stato conduttivo dei contorni e il materiale del ricoprimento di materiale isolante. L'assegnazione di queste caratteristiche avviene tramite un dialogo grafico-interattivo con possibilità di vedere “in tempo reale” lo stato e la geometria dei ricoprimenti o delle condizioni conduttive.
L'interoperabilità di Quarmon
Quarmon è un ambiente indipendente ma che opera all'interno di Nòlian All In One e quindi interagisce con le operazioni fatte negli altri ambienti. La verifica quindi di una struttura in calcestruzzo armato progettata o dimensionata con EasyBeam può essere subito ed interamente verificata con Quarmon senza ricorrere a operazione di interscambio dati tra programmi diversi.
Avvertenza
Per essere utilizzato, l'ambiente Quarmon necessita dell'ambiente EasyBeam.
Il modo di operare di Quarmon
Per calcolare e visualizzare la distribuzione del calore e lo stato di degrado verrà automaticamente generata la mesh, assegnate le caratteristiche degli elementi, assegnate le condizioni al contorno compresi i ricoprimenti isolanti, risolto il problema della conduzione del calore tramite un'analisi nel transitorio secondo la curva di incendio assegnata e verrà visualizzata la mappa a colori della distribuzione delle temperature.
Noto il degrado punto per punto è possibile valutare il coefficiente di sicurezza a taglio e a flessione. L'analisi viene effettuata tramite una discretizzazione a fibre, e viene eseguita un'analisi per ogni combinazione dei carichi, in quanto per ognuna di esse cambia la forza assiale e la direzione della sollecitazione.
L'analisi flessionale viene eseguita tramite procedimento iterativo non lineare sulla integrazione del contributo delle fibre, ricercando la deformazione che genera una posizione equilibrata delle azioni interne con le azioni esterne. Nel caso del taglio vengono eseguite due analisi flessionali in due sezioni poste a distanza piccola ma finita, per ottenere numericamente la variazione unitaria delle tensioni e da queste lo scorrimento. Le resistenze del calcestruzzo e dell'acciaio lungo l'asse di verifica sono quelle degradate ottenute dalla distribuzione delle temperature. Questo metodo è molto generale e se ne possono considerare una versione più semplice di questo metodo, i metodi di verifica per sezioni parzializzate e pertanto, essendo una evoluzione di queste, sono compatibili con le indicazioni di normativa senza richiedere ulteriori giustificazioni metodologiche ai fini della norma.
Si può visualizzare il dominio di rottura della sezione non degradata e degradata per una forza assiale assegnata. La condizione scelta. e le eventuali altre con medesima forza assiale, saranno rappresentate sul diagramma nelle componenti del momento flettente. I risultati delle verifiche meccaniche sono esposti sia numericamente a dialogo che sotto forma di rappresentazioni grafiche.