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Verifica e benchmark

Questi casi di verifica dimostrano l'accuratezza dei calcoli di RodX rispetto a soluzioni analitiche e problemi di riferimento classici. Ogni caso può essere aperto direttamente in RodX, così puoi ispezionarlo, modificarlo e rieseguirlo tu stesso invece di fidarti della nostra parola.

Metodologia di verifica

L'obiettivo del processo di verifica è garantire l'affidabilità dei risultati prodotti dal solver computazionale e dal layer di interpretazione di RodX, per tutti i tipi di elementi e le condizioni al contorno disponibili nella piattaforma.

Ogni caso di verifica si basa su uno schema strutturale ben definito tratto da libri di testo ampiamente riconosciuti e autorevoli sull'analisi strutturale e la resistenza dei materiali. I problemi presentati coprono l'intera gamma delle funzioni di modellazione supportate, inclusi elementi beam e truss, cerniere, supporti elastici e varie configurazioni di condizioni al contorno.

Per ogni caso, i risultati numerici ottenuti con RodX sono confrontati con soluzioni in forma chiusa. Il confronto include spostamenti nodali, forze interne, forze di reazione e la forma qualitativa dei diagrammi di forza.

Cosa dimostrano questi casi — e cosa no. Confermano che il solver e il layer di interpretazione di RodX producono risultati corretti per le funzioni di modellazione che coprono. Non verificano che un modello specifico costruito dall'utente sia impostato correttamente, che i carichi rappresentino la struttura reale, o che l'interpretazione di una normativa di progetto sia corretta — questa responsabilità rimane all'ingegnere, come con qualsiasi strumento.

Casi di verifica: asta assiale

Axially loaded bar fixed at one end with concentrated forces applied at intermediate nodes

Caso 01 — Barra assiale con carichi concentrati multipli

Verifica degli spostamenti assiali di una barra prismatica in acciaio soggetta a forze assiali concentrate multiple. La barra è incastrata a un’estremità e caricata su nodi intermedi lungo la sua lunghezza. I risultati numerici ottenuti con RodX sono confrontati con un problema di riferimento classico.

  • Struttura: Barra assiale
  • Tipo di elemento: Elemento trave (risposta assiale)
  • Determinabilità statica: Isostatico
  • Condizioni al contorno: Incastro
  • Carichi: Forze assiali concentrate
Rigid beam supported by elastic vertical posts with different stiffness

Caso 02 — Trave rigida su montanti verticali elastici

Verifica dello spostamento verticale di una trave rigida supportata da due montanti verticali elastici con rigidezza diverse. Il sistema consiste in una trave orizzontale rigida che poggia su montanti in acciaio e alluminio soggetta a un carico verticale concentrato. Questo caso di verifica valida la corretta implementazione di elementi barra assiale con diversa rigidezza materiale e la loro interazione con un elemento trave rigida nel solver FEM di RodX.

  • Struttura: Trave rigida su supporti elastici
  • Tipo di elemento: Elemento trave
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Incastri sui montanti
  • Carichi: Carico verticale concentrato

Casi di verifica: trave

Steel beam on elastic supports under concentrated vertical load

Caso 03 — Trave su appoggi elastici con carico concentrato

Verifica dello spostamento verticale di una trave in acciaio supportata da due molle verticali elastiche identiche. Un carico verticale concentrato è applicato a un nodo intermedio lungo la campata della trave. Questo caso di verifica valida la corretta implementazione di supporti elastici verticali (elementi molla) e la loro interazione con gli elementi trave in RodX.

  • Struttura: Trave su appoggi elastici
  • Tipo di elemento: Elemento trave
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Appoggi elastici verticali (molle)
  • Carichi: Carico verticale concentrato
Cantilever beam with rotational spring support under concentrated load

Caso 09 — Mensola con molla rotazionale sotto carico in punta

Una trave a mensola di lunghezza finita è soggetta a un carico verticale concentrato all’estremità libera. L’estremità incastrata è supportata da una molla rotazionale con rigidezza rotazionale specificata. Vengono valutati lo spostamento verticale e la rotazione all’estremità libera. Questo caso valida la corretta implementazione dei supporti a molla rotazionale e la loro influenza su spostamenti e rotazioni negli elementi trave.

  • Struttura: Mensola con molla rotazionale
  • Tipo di elemento: Elemento trave
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Vincoli traslazionali con molla rotazionale all’estremità incastrata
  • Carichi: Carico nodale verticale concentrato
Cantilever column with combined horizontal and vertical compressive load illustrating P-Delta second-order effects

Caso 11 — Colonna a mensola con carico assiale e laterale combinati (Effetto P-Delta)

Una colonna a mensola verticale, incastrata alla base e libera in sommità, è caricata simultaneamente da una forza laterale (orizzontale) e da una forza assiale (verticale) di compressione applicate all'estremità libera. La forza assiale amplifica lo spostamento laterale attraverso effetti del secondo ordine (P-Delta), producendo uno spostamento in sommità maggiore di quello previsto dalla soluzione lineare del primo ordine. Questo caso di verifica valida l'implementazione della non linearità geometrica (P-Delta) in RodX.

  • Struttura: Colonna a mensola
  • Tipo di elemento: Elemento trave-colonna (non linearità geometrica)
  • Determinabilità statica: Isostatico
  • Condizioni al contorno: Incastro alla base, sommità libera
  • Carichi: Carichi concentrati orizzontali e verticali all'estremità libera

Casi di verifica: reticolare

Symmetrical planar truss under vertical loading

Caso 04 — Travatura reticolare simmetrica con carico verticale

Una struttura reticolare piana simmetrica è soggetta a carichi verticali applicati in corrispondenza di giunti selezionati. La struttura è supportata a entrambe le estremità e modellata con soli elementi truss. Questo caso di verifica valida il corretto calcolo delle forze assiali interne negli elementi truss soggetti a carichi verticali simmetrici.

  • Struttura: Reticolare piano
  • Tipo di elemento: Elemento truss
  • Determinabilità statica: Isostatico
  • Condizioni al contorno: Appoggi a cerniera
  • Carichi: Forze nodali verticali
Planar truss with joint displacements under vertical loading

Caso 05 — Spostamenti nodali di travatura reticolare con carichi verticali

Una struttura reticolare piana è soggetta a più carichi verticali applicati a giunti intermedi. La geometria della travatura e le aree delle sezioni dei membrini sono definite come nello schema di riferimento. Vengono valutati gli spostamenti orizzontale e verticale del giunto L3. Questo caso di verifica valida l’accuratezza dei calcoli degli spostamenti nodali negli elementi truss, inclusi gli spostamenti orizzontali e verticali dei giunti.

  • Struttura: Reticolare piano
  • Tipo di elemento: Elemento truss
  • Determinabilità statica: Isostatico
  • Condizioni al contorno: Appoggio sinistro vincolato in Ux e Uy, appoggio destro vincolato in Uy
  • Carichi: Carichi nodali verticali concentrati

Casi di verifica: telaio

Rigid planar frame under combined concentrated and distributed loading

Caso 06 — Telaio rigido con carico combinato

Un telaio rigido piano è soggetto a un carico verticale concentrato nel nodo A e a un carico uniformemente distribuito lungo la trave orizzontale. Il telaio è composto da un montante verticale e una trave orizzontale con diversa rigidezza flessionale. I momenti flettenti nelle sezioni selezionate vengono valutati. Questo caso di verifica valida il calcolo dei momenti flettenti in elementi di telaio soggetti a carichi concentrati e distribuiti combinati.

  • Struttura: Telaio rigido piano
  • Tipo di elemento: Elemento trave
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Incastri
  • Carichi: Carico nodale concentrato e carico uniformemente distribuito
Composite beam with hanger rod under vertical concentrated loads

Caso 07 — Trave composita con asta di sospensione sotto carichi verticali

Una trave in legno è supportata a entrambe le estremità e soggetta a due carichi verticali concentrati. In un punto intermedio la trave è collegata a un’asta verticale in acciaio ancorata a un supporto superiore. Vengono valutati lo spostamento verticale del punto di connessione, le reazioni di appoggio e la forza assiale nell’asta. Questo caso valida l’interazione tra elementi trave e truss in un sistema composito, incluso il corretto calcolo di spostamenti, reazioni e forza assiale.

  • Struttura: Sistema composito trave-asta di sospensione
  • Tipo di elemento: Elemento trave, elemento truss
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Cerniera in A, carrello in E, cerniera in F
  • Carichi: Carichi nodali verticali concentrati
Planar frame under nodal and distributed vertical loads with internal hinges

Caso 08 — Telaio piano con carichi verticali nodali e distribuiti

Una struttura a telaio bidimensionale è soggetta a carichi statici verticali, incluse forze nodali concentrate e un carico uniformemente distribuito. Il telaio è composto da due montanti verticali collegati da una trave orizzontale con connessioni a cerniera in nodi intermedi. I diagrammi di taglio e di momento flettente sono valutati per due casi di carico indipendenti. Questo caso valida la corretta modellazione delle cerniere interne e la loro influenza sulle distribuzioni di taglio e momento.

  • Struttura: Telaio piano
  • Tipo di elemento: Elemento trave
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Incastri ai nodi di base, connessioni interne a cerniera
  • Carichi: Carichi nodali concentrati e carichi uniformemente distribuiti
Vertical cantilever beam with tension-only horizontal lateral ties anchored at fixed supports

Caso 10 — Mensola con tiranti laterali tension-only

Una trave a mensola verticale di lunghezza 1,0 m è incastrata all'estremità superiore. Vicino alla base, due elementi orizzontali tension-only di 1,0 m ciascuno collegano il nodo inferiore della trave ad ancoraggi fissi su entrambi i lati. Un carico orizzontale concentrato di 1 kN è applicato a metà altezza della trave (0,5 m al di sotto dell'incastro). Questo caso valida la corretta implementazione degli elementi tension-only in combinazione con la flessione della trave, confermando che ciascun elemento si attiva o si disattiva in funzione del segno della forza assiale sotto carico laterale.

  • Struttura: Mensola con vincoli laterali tension-only
  • Tipo di elemento: Elemento trave, elemento tension-only
  • Determinabilità statica: Iperstatico
  • Condizioni al contorno: Incastro in alto, due elementi tension-only ancorati a supporti fissi
  • Carichi: Carico nodale orizzontale concentrato