Instabilità globale vs. instabilità locale. Cosa significa?
La normativa di progetto stabilisce che l'analisi del primo ordine può essere utilizzata per la struttura se l'aumento delle forze interne o dei momenti rilevanti, o qualsiasi altra variazione del comportamento strutturale causata dalle deformazioni, può essere trascurato.
Per valutare se tale aumento può o non può essere trascurato, è possibile utilizzare il fattore critico di instabilità αcr. È possibile trascurare l'instabilità globale per gli elementi, (incluso il collegamento) nei casi in cui il fattore di instabilità è superiore a 15 (in caso di progettazione plastica) o superiore a 10 (nel caso in cui la tensione sulle piastre sia nel campo elastico).
L'instabilità locale si applica alle singole piastre (irrigidimenti, anima del pilastro) e i corrispondenti fattori limite di instabilità sono definiti in base alle normative di progetto e alle sperimentazioni. Gli effetti dell'instabilità locale sono considerati trascurabili quando il fattore di instabilità è:
- ≥ 2 - nel caso di una piastra con 4 lati vincolati
- ≥ 3 - nel caso di una piastra con 3 lati vincolati
- ≥ 4 - nel caso di una piastra con 2 lati vincolati (adiacenti)
- ≥ 15 - nel caso di una piastra con 2 lati vincolati (opposti)
Nel video è possibile vedere diversi tipi di instabilità e come affrontarli, considerando i fattori di instabilità e le forme di instabilità.
Per una spiegazione più esaustiva dei tipi di instabilità che ci si può aspettare nell'elemento analizzato, consultare il nostro articolo sull'Analisi lineare di instabilità (LBA).
Come valutare i risultati di instabilità in casi specifici?
Prima di tutto, è necessario determinare il minimo amplificatore di forza per raggiungere l'instabilità critica elastica, αcr, mediante l'analisi di instabilità. IDEA StatiCa fornisce i fattori di instabilità nelle tabelle dei risultati e le forme di instabilità per ciascun fattore possono essere visualizzate in una vista 3D.
Il valore limite per l'analisi globale può essere trovato in EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1.
Esempio 1
Nel primo esempio, la forza di compressione è applicata alla trave collegata tramite una piastra di collegamento.
I risultati del calcolo geometricamente lineare sono forniti e il primo fattore è 8,76. Secondo EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1, il valore limite è 15 poiché questo giunto è critico per la stabilità della trave stessa e la conclusione è che il collegamento non ha superato l'analisi di instabilità. Per non parlare del fatto che questa piastra di collegamento unilaterale è pericolosa in questa controventatura nella configurazione a compressione.
Approfondisci qui come calcolare la resistenza all'instabilità di una piastra di nodo.
Esempio 2
D'altra parte, nel caso della maggior parte delle piastre nei collegamenti, può verificarsi l'instabilità locale e il valore massimo del fattore critico di instabilità, αcr, che richiede un'analisi approfondita è generalmente più piccolo. È stato verificato che per gli irrigidimenti e il pannello d'anima del pilastro a taglio, non è necessario tenere conto dell'instabilità se il fattore critico di instabilità è superiore a 3.
È necessario determinare il valore limite corretto per ciascun componente e decidere. Questo esempio mostra che il primo modo di instabilità è quello di un irrigidimento con fattore αcr = 8,76 >> 3. In questo esempio, questo primo modo di instabilità non è pericoloso.
Durante l'esecuzione dell'analisi di instabilità e l'interpretazione dei risultati, è necessario applicare il giudizio ingegneristico. La questione è quando utilizzare i limiti globali o locali del fattore critico di instabilità e, per la risposta corretta, la conoscenza della topologia e del sistema strutturale della struttura progettata è fondamentale. Mentre IDEA StatiCa ha la capacità di fornire le forme di instabilità e il fattore critico di qualsiasi parte del giunto, non fornisce la verifica normativa dell'instabilità secondo la normativa.
Quando i risultati delle forme di instabilità forniscono valori negativi, ciò non significa che il calcolo non sia riuscito o che il risultato sia errato. Ciò che accade esattamente in questi casi è spiegato in questo articolo della knowledge base.
Un esempio pratico di valutazione dell'analisi di instabilità dell'elemento è stato presentato in questo video del webinar:
Basi teoriche
Per una comprensione più approfondita dell'argomento dell'instabilità e della soluzione IDEA StatiCa, leggere le informazioni essenziali sull'analisi di instabilità nei nostri articoli sulle Basi Teoriche.
IDEA StatiCa Connection - Progettazione strutturale di collegamenti in acciaio
IDEA StatiCa Member - Stabilità dell'elemento
Tutorial
Abbiamo creato tutorial passo-passo per impostare il modello ed eseguire l'analisi. I relativi collegamenti sono riportati di seguito:
Progettazione strutturale e verifica normativa di un telaio in acciaio (EN)
Analisi di instabilità di un collegamento in acciaio (EN)