Smoothing of Peaks - Optimization of steel reinforcement design for reinforced concrete for nuclear installations

In ambito ingegneristico, un aspetto comune alla progettazione strutturale è il metodo agli elementi finiti (FEM). La modellazione agli elementi finiti è ormai uno strumento imprescindibile, in particolare nella progettazione di grandi strutture. Grazie a questo importante strumento e le sempre più performanti capacità di calcolo degli elaboratori moderni siamo in grado di ottenere risultati per migliaia di elementi in breve tempo, raggiungendo cosi risultati impensabili fino a pochi anni fa nel settore dell’ingegneria strutturale. Tuttavia, nell’ottica della modellazione agli elementi finiti per strutture in cemento armato, le quali presentano un comportamento non-lineare, esistono una serie di dettagli, buone norme e valutazioni tecniche che ogni ingegnere deve valutare in base al proprio giudizio ed alla propria esperienza. Un problema comune in questo tipo di analisi è la presenza di concentrazioni di tensioni in determinati punti della geometria. Tali valori vengono denominati “picchi” e sono frutto del tipo di analisi effettuata, delle caratteristiche della mesh utilizzata e delle condizioni al contorno del problema; pertanto, se effettuata un’analisi tradizionale, in campo elastico-lineare, dopo la fase di modellazione è necessario eseguire una fase di post-trattamento dei dati finalizzata ad eliminare valori anomali e o non rappresentativi della realtà fisica del problema. Il seguente documento presenta il lavoro svolto e i risultati ottenuti nell’applicazione di tali tecniche per l’abbattimento dei picchi di tensione svolto presso la società di ingegneria francese EGIS in ambito del progetto EPR-HPC, European Pressurised Reactor – Hinkley Point C. Lo scopo del lavoro è stato quello di creare una procedura ottimizzata, efficace per la catena di produzione interna, per la progettazione delle armature in acciaio degli elementi strutturali in cemento armato che compongono la centrale nucleare. Il principale oggetto di ricerca e sviluppo è stato l’introduzione di una tecnica automatica per l’abbattimento dei picchi di tensione presenti negli elementi finiti. Grazie a questa nuova procedura è stato possibile implementare nella catena di produzione una fase di post trattamento dei risultati mirata a “smussare” le suddette anomalie; tale procedura prende il nome di “automatic smoothing of peaks” e abbatte il valore finale della quantità di acciaio impiegata nel progetto riducendone cosi i costi di realizzazione.