Il buckling richiede un pensiero critico!

Esistono diverse forme di questo complesso fenomeno. In generale, possiamo distinguere tra l'instabilità globale di elementi strutturali (colonne snelle in compressione, instabilità laterale-torsionale di travi piegate) e l'instabilità locale di piastre (in compressione o taglio). Quando si raggiunge il carico critico, il componente cambia forma e ne assume una nuova, energeticamente più conveniente: si deforma. E questo può accadere anche se la sollecitazione nel componente è molto inferiore alla resistenza del materiale di cui è composto. Un ulteriore carico può causare deformazioni significative e in qualche modo imprevedibili, che possono portare alla perdita completa della capacità di carico del componente.

IDEA StatiCa è qui per aiutare gli ingegneri a risolvere il problema dell'instabilità globale e locale delle membrature in acciaio.

Instabilità del collegamento

L'instabilità non è di solito un problema importante nei giunti, tuttavia è necessario verificare che non vi siano problemi di instabilità e che i risultati dell'analisi di resistenza, che utilizza solo l'analisi lineare per il materiale, siano corretti. Naturalmente, quando si utilizza un dettaglio non corretto, è facile che si verifichi un'instabilità...

IDEA StatiCa Connection è in grado di eseguire l'analisi di instabilità lineare di un modello di giunto. I risultati sono previsti in modalità di instabilità. Il carico critico, al quale si verifica l'instabilità del modello perfetto, viene calcolato per ogni modalità di instabilità. Il carico critico è presentato da moltiplicatori del carico che agisce sul giunto. In base alla modalità di instabilità e al moltiplicatore del carico critico, l'utente può determinare il progetto di instabilità sicuro. Per informazioni generali sull'analisi di buckling in IDEA StatiCa, consultare il nostro background teorico.

Cerchi l'analisi di buckling nell'applicazione? Segui il tutorial per le norme EN o AISC.

A differenza di altri tipi di analisi, l'analisi di buckling non fornisce una chiara risposta di verifica "soddisfatta/non soddisfatta". Invece, i fattori critici del carico devono essere interpretati in base alla norma seguita. Alla fine è l'ingegnere a decidere se il risultato dell'analisi è valido o meno. Si vedano le parti corrispondenti del Background teorico: Analisi di buckling secondo l'Eurocodice e Analisi di buckling secondo l'AISC.

Il valore limite può anche differire per le forme di instabilità che si verificano sull'elemento strutturale o per le forme in cui una piastra aggiuntiva in connessione si insinua. Questo argomento è presentato nel seguente articolo: Instabilità globale vs. instabilità locale. Cosa significa?

Un altro esempio di analisi di instabilità eseguita sulla connessione di un controvento, insieme all'interpretazione dei risultati, è stato presentato in uno dei nostri webinar Connection Wednesdays.

I confronti dei risultati di IDEA StatiCa Connection con altri strumenti sono riportati negli esempi di verifica.

Instabilità di elementi a parete sottile (formati a freddo)

Per le sezioni a parete sottile, la situazione è ancora più complicata...

IDEA StatiCa Connection è dedicato principalmente alla valutazione delle connessioni di elementi laminati a caldo che non sono significativamente interessati dall'instabilità. L'analisi lineare per geometria e non lineare per il materiale viene eseguita grazie al suo calcolo veloce e stabile. Tuttavia, questo tipo di analisi non tiene conto della perdita di stabilità. Se è necessario studiare il comportamento della stabilità, l'esecuzione di un'analisi di instabilità lineare può aiutare a individuare le aree pericolose e a fornire un fattore per il punto di biforcazione di Eulero.

L'articolo sulle membrature a parete sottile (formate a freddo) elenca i fattori importanti che devono essere presi in considerazione quando si analizzano le sezioni a parete sottile in IDEA StatiCa. Inoltre, l'argomento è trattato nella registrazione del webinar " Componenti a parete sottile - problemi di instabilità ".

• Eseguire l'analisi di instabilità lineare e valutare attentamente ogni forma di instabilità; le prime 5 forme di instabilità presentate potrebbero non essere sufficienti.
• Non fate affidamento sulla plasticità delle membrature a parete sottile e limitate invece la sollecitazione di von Mises alla tensione di snervamento o anche inferiore.
• Tenere presente che l'instabilità locale non presa in considerazione può ridistribuire in modo diverso le forze interne dei componenti.
• Essere consapevoli che la rigidezza dei componenti può essere diversa a causa di diversi modi di rottura o della loro combinazione.
• Tenere presente che le verifiche presentate e i dettagli dei componenti (ad es. bulloni, saldature) seguono le guide per le membrature standard. Le verifiche del codice per gli elementi a parete sottile possono variare e quindi le prove fornite non sono corrette.

In generale, IDEA StatiCa Connection può essere utilizzato per modellare il comportamento delle connessioni a parete sottile (formate a freddo), ma per l'intera verifica secondo codice è necessario utilizzare altri strumenti e la decisione finale deve essere presa come conclusione di diversi metodi e procedure utilizzati.

Instabilità degli elementi

Due anni fa, IDEA StatiCa ha introdotto una nuova applicazione dedicata alla valutazione del comportamento di instabilità di intere membrature strutturali. Il modello CBFEM, avanzato e consolidato, conosciuto dall'applicazione Connection, è stato implementato in IDEA StatiCa Member per eseguire diversi livelli di analisi. Con questo strumento è possibile eseguire analisi geometriche e materiali non lineari, considerando anche le imperfezioni geometriche.

Il modello di analisi di Member prevede 3 tipi di analisi:

• MNA - Analisi non lineare per il materiale, per verificare le tensioni/deformazioni nelle sezioni lungo l'asta.
• LBA - Linear Buckling Analysis (stabilità), valuta gli autovalori lineari e gli autovalori (fattori critici e forme di instabilità). In base a questi valori, l'ingegnere sceglie quale considerare per l'analisi non lineare GMNIA e inserisce i valori delle imperfezioni geometriche.
• GMNIA - Geometrically and Materially Non-linear Analysis with Imperfections (Analisi non lineare per geometria e materiale con imperfezioni), valuta la tensioni/deformazione lungo l'elemento in un'analisi non lineare materiale e geometrica (incluse le imperfezioni). Il 5% di deformazione plastica è fissato come limite per la verifica del codice.

Per familiarizzare con i fondamenti di IDEA StatiCa Member, si consiglia di leggere il documento IDEA StatiCa Member Theoretical background per comprendere meglio le sue capacità. Naturalmente sono disponibili diversi video che presentano le potenzialità dello strumento. Potete iniziare con il webinar introduttivo: IDEA StatiCa Member - Soluzione per il buckling.

Le esercitazioni pratiche su IDEA StatiCa Member vi aiuteranno a iniziare a usare l'applicazione, sia da zero che in un flusso di lavoro BIM. Alcune considerazioni importanti sono discusse nella registrazione del webinar Cosa sapere prima di iniziare a usare l'applicazione IDEA StatiCa Member e in questi due articoli: Impatto delle condizioni al contorno e Imperfezioni.

Il processo di verifica della nuova applicazione è terminato e gli studi sono stati pubblicati insieme ai team universitari. È possibile esaminare diversi esempi di verifica.

Per riassumere

È sempre necessario sfruttare il proprio senso ingegneristico e la propria capacità di giudizio quando si studiano i problemi di instabilità di una struttura di ingegneria civile. Tuttavia, IDEA StatiCa può aiutarvi in questo.

• Per la verifica delle connessioni in acciaio, esiste IDEA StatiCa Connection che può verificare non solo le tensioni/deformazioni, ma anche le forme di instabilità più critiche e il corrispondente carico critico.
• La stabilità globale può essere analizzata in IDEA StatiCa Member, che consente agli ingegneri di eseguire analisi non lineari per materiale e geometria con imperfezioni per trovare le forme e i fattori di instabilità dell'elemento strutturale.

Entrambe le applicazioni sono disponibili in prova gratuita per 14 giorni.