Instabilità delle piastre di nodo

L'approccio migliore per determinare la resistenza all'instabilità di un sottosistema composto da giunto-elemento-giunto è utilizzare la GMNIA (analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni) nell'applicazione IDEA StatiCa Member. 

IDEA StatiCa Connection non dispone del contesto della struttura circostante. Inoltre, la non linearità geometrica viene utilizzata solo per i giunti di sezioni cave e le imperfezioni non possono essere impostate. L'analisi lineare di instabilità fornisce un fattore – un moltiplicatore dei carichi impostati per raggiungere il punto di biforcazione di una struttura perfetta ed elastica. La struttura reale di solito collassa per instabilità sotto un carico inferiore, e non è chiaro quale limite del fattore debba essere utilizzato per l'analisi lineare di instabilità delle piastre di nodo, ovvero un fattore al di sopra del quale l'instabilità non è più una preoccupazione. 

L'Eurocode EN 1993-1-1 fornisce una raccomandazione generale:

\[\alpha_{cr} \le 15 \textrm{ for plastic analysis}\]

AISC 360-22 nel Capitolo J4.4 fornisce un limite simile:

\[ L_c/r \le 25 \]

Che può essere tradotto in un limite di \(\alpha_{cr}\) che dipende dalla resistenza allo snervamento e il limite più cautelativo è 12,7 per l'acciaio di grado A36.

Tali limiti sono molto elevati. Fattori al di sotto di questi limiti dovrebbero generare un avviso e lo stato limite di instabilità dovrebbe essere verificato. Tuttavia, \(\alpha_{cr}\) difficilmente può essere tradotto in resistenza all'instabilità.

Si noti inoltre che i collegamenti con piastre di nodo bullonate forniscono fattori di instabilità ragionevoli, mentre i collegamenti con perni forniscono fattori di instabilità estremamente bassi. Ciò è dovuto al modello di analisi del perno, che consiste in molti elementi speciali (elementi a corpo rigido, elementi trave, elementi di contatto...) e fornisce buoni risultati in termini di resistenze del perno a taglio, flessione e pressione. Pertanto viene descritta di seguito una procedura semplificata. 

Verifica normativa della resistenza all'instabilità

Questa verifica normativa semplificata della resistenza all'instabilità deve essere eseguita quando il fattore di instabilità scende al di sotto del limite \(\alpha_{cr}\) menzionato sopra.

• Il tipo di modello dell'elemento collegato dalla piastra di nodo deve essere impostato su N-Vy-Vz.
• Le forze devono essere impostate su Bulloni.

• Aggiungere una forza di taglio fittizia agente nel centro dei bulloni o del perno che flette la piastra di nodo con un'entità pari a 1/10 della forza di compressione: \(V_z=N/10\).

• Eseguire l'analisi materialmente non lineare. 

La forza fittizia tiene conto di eventuali eccentricità causate da imperfezioni e non linearità geometrica. La validazione sperimentale è riportata nell'articolo collegato.