Er zijn verschillende vormen van dit complexe verschijnsel. Over het algemeen kunnen we onderscheid maken tussen globale knik van staven (slanke kolommen in druk, kip van gebogen liggers) en lokaal knik van platen (in druk of afschuiving). Bij het bereiken van de kritieke belasting  verandert het onderdeel van vorm naar een energetisch gunstigere vorm: het knikt. En dat kan zelfs gebeuren als de spanning in het onderdeel ver onder de sterkte van het materiaal ligt waaruit het is samengesteld. Verdere belasting kan aanzienlijke en enigszins onvoorspelbare vervormingen veroorzaken, wat mogelijk kan leiden tot volledig verlies van het draagvermogen van de staaf.
IDEA StatiCa helpt ingenieurs bij het beoordelen van globale en lokale knik van stalen staven.Â
Knik van de verbinding
Knik is meestal geen belangrijk aandachtspunt bij knooppunten, maar er moet wel gecontroleerd worden dat er geen knikproblemen zijn en dat de resultaten van de sterkteanalyse, die alleen gebruikmaakt van geometrisch lineaire analyse, correct zijn. Uiteraard kan knik gemakkelijk optreden bij gebruik van een ongeschikt detail...
IDEA StatiCa Connection kan een lineaire knikanalyse van een model van een knooppunt uitvoeren. De resultaten worden voorspeld in knikvormen. Voor elke knikvorm wordt de kritieke belasting berekend, waarbij knik van het perfecte model optreedt. De kritieke belasting wordt weergegeven door vermenigvuldigingsfactoren van de belasting die op het knooppunt werkt. Aan de hand van de knikvorm en de kritieke belastingsfactor kan de gebruiker een veilig knikontwerp bepalen. Algemene informatie over de knikanalyse in IDEA StatiCa is te vinden in onze theoretische achtergrond.
Bent u op zoek naar de knikanalyse in de applicatie? Volg dan de tutorial voor EN of voor AISC standard.
In tegenstelling tot andere soorten analyses geeft knikanalyse geen duidelijk pass/fail-antwoord. In plaats daarvan moeten de kritieke belastingsfactoren worden geïnterpreteerd op basis van de gevolgde norm. Uiteindelijk is het de ingenieur die beslist of het analyseresultaat aanvaardbaar is of niet. Zie de bijbehorende delen van de theoretische achtergrond: Knikanalyse volgens Eurocode en Knikanalyse volgens AISC.
De grenswaarde kan ook verschillen voor knikvormen die optreden bij de staaf of voor de vormen waarbij een extra plaat in de verbinding knikt. Â Dit onderwerp wordt behandeld in het volgende artikel: Globale knik versus lokale knik. Wat betekent dit?
Nog een voorbeeld van een uitgevoerde knikanalyse op de verbinding van een windverband, samen met de interpretatie van de resultaten, werd gepresenteerd in een van onze Connection Wednesdays-webinars.
De vergelijkingen van de resultaten van IDEA StatiCa Connection met andere tools zijn te vinden in de verificatievoorbeelden.Â
Knik van dunwandige (koudgevormde) staven
Voor dunwandige doorsneden is de situatie nog ingewikkelder...
IDEA StatiCa Connection is primair bedoeld voor de beoordeling van verbindingen van warmgewalste staven die niet significant worden beïnvloed door knik. De geometrisch lineaire en materieel niet-lineaire analyse wordt uitgevoerd vanwege de snelle en stabiele berekening. Deze analysemethode houdt echter geen rekening met verlies van stabiliteit. Als u het stabiliteitsgedrag wilt onderzoeken, kan het uitvoeren van een lineaire knikanalyse helpen om gevaarlijke gebieden te detecteren en een factor voor het Euler-bifurcatiepunt te bepalen.
Het artikel Dunwandige (koudgevormde) staven geeft een overzicht van belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het analyseren van dunwandige doorsneden in IDEA StatiCa. Dit onderwerp wordt ook besproken in de opname van het webinar Dunwandige staven – knikproblemen.
- Voer een lineaire knikanalyse uit en evalueer elke knikvorm zorgvuldig; de eerste 5 gepresenteerde knikvormen zijn mogelijk niet voldoende.
- Vertrouw niet op de plasticiteit van dunwandige staven en beperk in plaats daarvan de von Mises-spanning tot de vloeigrens of zelfs lager.
- Wees u ervan bewust dat lokale knik die niet in rekening wordt gebracht, de interne krachten in onderdelen op een andere manier kan herverdelen.
- Wees u ervan bewust dat de stijfheid van onderdelen kan verschillen door verschillende bezwijkvormen of hun combinatie.
- Wees u ervan bewust dat de gepresenteerde controles en detaillering van onderdelen (bijv. bouten, lassen) gebaseerd zijn op richtlijnen voor standaardstaven. De normtoetsingen van dunwandige staven kunnen afwijken, waardoor de uitgevoerde toetsingen dan niet correct zijn.
Over het algemeen kan IDEA StatiCa Connection worden gebruikt voor het modelleren van het gedrag van dunwandige (koudgevormde) verbindingen, maar voor de volledige normtoetsing moeten andere tools worden gebruikt. De uiteindelijke beslissing moet worden genomen op basis van de conclusie van meerdere gebruikte methoden en procedures.
Knik van de staaf
Twee jaar geleden introduceerde IDEA StatiCa een nieuwe applicatie die specifiek is ontwikkeld om het knikgedrag van complete staven te evalueren. Het geavanceerde en goed onderbouwde CBFEM-model, bekend uit de Connection applicatie, werd geïmplementeerd in IDEA StatiCa Member om verschillende niveaus van analyses uit te voeren. Met deze tool kan de geometrisch en materieel niet-lineaire analyse worden uitgevoerd, waarbij zelfs geometrische imperfecties in rekening kunnen worden gebracht.
Het analysemodel van Member biedt 3 typen analyses:
- MNA – Materially Non-linear Analysis, om de spanning/rek in doorsneden langs de staaf te controleren.
- LBA – Linear Buckling Analysis (stabiliteit), evalueert de lineaire eigenwaarden en eigenmodes (kritieke factoren en knikvormen). Op basis van deze waarden kiest de ingenieur welke waarde in aanmerking moet worden genomen voor de GMNIA niet-lineaire analyse en voert de waarden van geometrische imperfecties in.Â
- GMNIA – Geometrically and Materially Non-linear Analysis with Imperfections, evalueert de spanning/rek langs de staaf in een materieel en geometrisch (inclusief imperfecties) niet-lineaire analyse. 5 % plastische rek wordt ingesteld als limiet voor de normtoetsing.
Om vertrouwd te raken met de basisprincipes van IDEA StatiCa Member, raden we aan de theoretische achtergrond van IDEA StatiCa Member te lezen voor een beter begrip van de mogelijkheden. Er zijn uiteraard ook meerdere video's die de kracht van de tool laten zien. U kunt beginnen met het introductiewebinar: IDEA StatiCa Member – Solution for buckling.Â
De praktische tutorials over IDEA StatiCa Member helpen u op weg met het gebruik van de applicatie, hetzij vanaf nul, hetzij binnen een BIM-workflow. Enkele belangrijke aandachtspunten worden besproken in de opname van het webinar Wat u moet weten voordat u begint met het gebruik van de IDEA StatiCa Member-applicatie? en in deze twee artikelen: Invloed van randvoorwaarden en Imperfecties.
Het verificatieproces van de nieuwe applicatie is afgerond en de studies zijn samen met universiteitsteams gepubliceerd. U kunt verschillende verificatievoorbeelden doornemen.
Samengevat
Het is altijd noodzakelijk om uw technisch inzicht en beoordelingsvermogen te gebruiken bij het onderzoeken van knikproblemen van een civieltechnische constructie. Toch kan IDEA StatiCa u daarbij helpen.Â
- Voor de controle van staalverbindingen is er IDEA StatiCa Connection, dat niet alleen de spanning/rek kan controleren, maar ook de meest kritieke knikvormen en de bijbehorende kritieke belasting.Â
- De globale stabiliteit kan worden geanalyseerd in IDEA StatiCa Member, waarmee ingenieurs de geometrisch en materieel niet-lineaire analyse met imperfecties kunnen uitvoeren om de knikvormen en factoren van de staaf te bepalen.
Beide applicaties zijn beschikbaar in een gratis proefperiode van 14 dagen om te testen.
