Stability definuje globální imperfekce a imperfekce prvků odděleně. Globální imperfekce se zadávají buď jako jednoduchý náklon ve směrech X a Y, nebo jako škálovaný tvar vybočení získaný z LBA. Imperfekce prvků se zadávají pouze jako škálovaný tvar vybočení získaný z LBA s dodatečnými okrajovými podmínkami. Obě se používají v GMNIA.
Typický postup je následující:
- Spusťte MNA a LBA. Výsledky LBA nejsou potřeba, pokud se použije pouze jednoduchý náklon.
- Prohlédněte si tvary vybočení a vyberte ty, které jsou pro imperfekce relevantní.
- Určete amplitudy imperfekcí podle návrhové normy.
- Zadejte imperfekce v panelu vlastností na záložce LBA+IMP na záložce CHECK .
- Spusťte GMNIA s uvážením obou znamének imperfekcí a jako rozhodující vezměte nejnepříznivější výsledek.
Typy imperfekcí a jejich definice
V GMNIA by se obecně měly uplatnit tři typy imperfekcí.
A. Globální imperfekce (příčné posunutí) konstrukce
Globální imperfekce vyjadřuje skutečnost, že konstrukce jako celek není nikdy dokonale svislá. Sloupy jsou postaveny s mírnou odchylkou od svislice a podpory nejsou dokonale vodorovné, takže celá analyzovaná část konstrukce je od začátku mírně nakloněná. Tato imperfekce je důležitá zejména u konstrukcí citlivých na příčné posunutí, kde vodorovný posun celé konstrukce zvyšuje vnitřní síly. Lze ji definovat dvěma způsoby:
Definice globálních imperfekcí – metoda „Simple inclination“
Metoda Simple inclination zavádí globální imperfekci příčného posunutí jako počáteční náklon celé konstrukce, bez použití výsledků LBA nebo tvarů vybočení. Definuje se na záložce LBA+IMP v části Global imperfection of the structure pomocí sklonů Dx a Dy v mm/m, tedy vodorovného posunu v globálních směrech X a Y na metr výšky. Každý uzel se posouvá lineárně podle své výšky nad hladinou Zero level [m], která se obvykle nastavuje na horní hranu základů nebo na paty sloupů, kde je posun nulový.
Definice globálních imperfekcí – metoda „Buckling shape“
Metoda Buckling shape zavádí globální imperfekci jako škálovanou kombinaci tvarů vybočení získaných z LBA, vypočtených s okrajovými podmínkami definovanými na záložce MODEL. Definuje se na záložce LBA+IMP v části Global imperfection of the structure nastavením Method na Buckling shape a zadáním Buckling shape imperfection amplitude [mm], tedy maximální odchylky imperfektní geometrie.
Tabulka uvádí tvary pro každou kombinaci zatížení spolu s jejich hodnotami:
- Factor je kritický součinitel zatížení αcr , kterým by bylo nutné zvýšit návrhovou kombinaci zatížení, aby došlo k pružnému vybočení konstrukce v daném tvaru vybočení.
- Relevance [%] je míra toho, jak snadno se konstrukce v daném tvaru vybočení přetváří. Porovnává velikost přetvářené části konstrukce s pružnou energií, kterou přetvoření vyžaduje. Tvar, při němž se velká část konstrukce přetváří s malou energií, má vysokou hodnotu relevance, zatímco tvar, který přetváří jen malou část konstrukce nebo vyžaduje velkou energii, má hodnotu nízkou.
- Weight [-1, 1] je součinitel, který zahrnuje tvar vybočení do imperfekce a určuje jeho směr. Jakákoli nenulová hodnota mezi −1 a 1 tvar aktivuje a znaménko hodnoty určuje směr přetvoření. Váha násobí zadanou hodnotu Buckling shape imperfection amplitude [mm], takže tvar se uplatní s amplitudou váha × amplituda. Prázdná buňka nebo nula znamená, že se tvar nepoužije.
Vyberte tvary, ve kterých dochází k příčnému posunutí celé konstrukce, typicky ty s nejnižším součinitelem a vysokou relevancí, a spusťte GMNIA s uvážením obou znamének vah.
B. Imperfekce prvků
Imperfekce prvku vyjadřuje počáteční zakřivení nebo zkroucení jednotlivého prvku spolu s vlivem zbytkových napětí z válcování nebo svařování. Zavádí se ve tvaru příslušného tvaru vybočení prvku z LBA (ohybový, torzní, ohybově-torzní nebo klopení). U konstrukcí citlivých na příčné posunutí se imperfekce prvků kombinují s globální imperfekcí, nepoužívají se místo ní.
Definice imperfekcí prvků
Imperfekce prvků se zavádějí jako škálovaná kombinace tvarů vybočení získaných z LBA s dodatečnými okrajovými podmínkami: podpory ve směrech X a Y se přidají na konce všech souvisejících prvků připojených k prvkům CBFEM, modelovaných 1D prutovými prvky. Tyto podpory zabraňují vzniku globálních tvarů vybočení, takže tvary vybočení představují vybočení jednotlivých prvků mezi jejich body připojení. Definují se na záložce LBA+IMP v části Member imperfection pomocí Buckling shape imperfection amplitude [mm].
Tabulka v části Member imperfection funguje stejně jako tabulka pro globální imperfekce popsaná výše. Jediný rozdíl je v tom, že tvary vybočení pocházejí z LBA s dodatečnými okrajovými podmínkami. Pro každou kombinaci zatížení (Loads) uvádí tvary vybočení (Shape) s jejich kritickým součinitelem zatížení (Factor, αcr) a Relevance [%]. Weight mezi −1 a 1 zahrnuje tvar do imperfekce a násobí Buckling shape imperfection amplitude [mm], přičemž jeho znaménko určuje směr.
Vyberte tvary zobrazující ohybové, torzní, ohybově-torzní boulení nebo klopení analyzovaných prvků a spusťte GMNIA s uvážením obou znamének vah.
C. Imperfekce plechů
Imperfekce plechu vyjadřuje počáteční odchylku od rovinnosti jednotlivých plechů, jako jsou stojiny, pásnice nebo výztuhy. Zavádí se ve tvaru příslušného tvaru lokálního boulení z LBA.
Definice imperfekcí plechů
Imperfekce plechů se definují ve stejné tabulce jako Member imperfection; pro ně neexistuje samostatný vstup. Pokud tabulka obsahuje tvary vybočení představující lokální boulení plechů pásnic nebo stojin, zahrňte je do imperfekce nastavením nenulové hodnoty Weight pro tyto tvary.
Zobrazení imperfekcí
Skupina Imperfection na záložce CHECK nabízí tři způsoby zobrazení imperfekcí ve 3D scéně:
- LB shape zobrazí tvar vybočení z tabulky a řádku, na kterých je aktuálně kurzor.
- Partial zobrazí imperfekci toho typu, jehož tabulka je aktuálně aktivní: globální nebo imperfekci prvku.
- Total zobrazí součet všech imperfekcí bez ohledu na aktivní tabulku. Jedná se o imperfektní geometrii, která vstupuje do GMNIA.
Amplitudy imperfekcí podle návrhových norem
Každá norma obsahuje pokyny, jak určit imperfekce, které zadáváte ve Stability pro analýzu GMNIA. Níže jsou uvedeny definice popsané v Eurokódu.
Globální imperfekce (příčné posunutí)
Globální imperfekce konstrukce jsou popsány v EN 1993-1-1, čl. 5.3.2 (3). Konstrukce by měla být nakloněna ve tvaru ekvivalentní imperfekce příčného posunutí podle následujícího obrázku.
Ekvivalentní imperfekce příčného posunutí (z EN 1993-1-1 – obrázek 5.2)
Úhel imperfekce je:
kde:
- ϕ0 = 1/200 – základní hodnota imperfekce
- – redukční součinitel pro výšku h platný pro sloupy
- h – výška konstrukce v metrech
- – redukční součinitel pro počet sloupů v řadě
- m – počet sloupů v řadě, do kterého se započítávají pouze sloupy, které přenášejí svislé zatížení NEd nejméně 50 % průměrné hodnoty pro sloup v uvažované svislé rovině
Imperfekce prvků
Lokální imperfekce prvků jsou popsány v EN 1993-1-1, čl. 5.3.2 (3). Amplituda imperfekce e0 se stanoví v tabulce 5.1, kde by se měla použít plastická analýza.
Pro určení křivky vzpěrné pevnosti na záložce je třeba na základě zobrazeného tvaru vybočení z analýzy LBA v Member rozhodnout, zda:
- Prvek je převážně tlačený, kdy se očekává ohybové, torzní nebo ohybově-torzní boulení, a použije se tabulka 6.2,
- Nebo zda je prvek převážně ohýbaný a hlavním způsobem porušení je klopení, a použije se tabulka 6.4.
Lokální imperfekce plechů
Amplitudy vycházejí z EN 1993-1-5, čl. C.5. U štíhlých plechů činí lokální imperfekce 1/200 kratšího rozpětí plechového pole. U štíhlých průřezů (třída 4) kombinujte alespoň dva tvary vybočení, aby mohlo dojít k interakci lokálního boulení a boulení prvku.
Směr imperfekcí
Každá imperfekce by se měla uplatnit v kladném i záporném směru a rozhodující je nepříznivější výsledek. Při kombinaci několika imperfekcí je třeba vypočítat všechny kombinace jejich směrů.