Knik van schetsplaten

De beste aanpak om de knkweerstand te bepalen van een subsysteem bestaande uit verbinding-staaf-verbinding is het gebruik van GMNIA (geometrisch en materieel niet-lineaire analyse met imperfecties) in de IDEA StatiCa Member applicatie. 

IDEA StatiCa Connection mist de context van de omliggende constructie. Bovendien wordt geometrische niet-lineariteit alleen gebruikt voor verbindingen van kokerprofielen en kunnen imperfecties niet worden ingesteld. Lineaire knkanalyse levert een factor op – een vermenigvuldiger van de ingestelde belastingen om het bifurcatiepunt van een perfecte, elastische constructie te bereiken. Een werkelijke constructie zal doorgaans knikken onder een kleinere belasting, en het is onduidelijk welke factorgrens gehanteerd moet worden voor lineaire knkanalyse van schetsplaten, d.w.z. een factor waarboven knik geen zorg meer is. 

Eurocode EN 1993-1-1 geeft een algemene aanbeveling:

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

AISC 360-22 in hoofdstuk J4.4 geeft een vergelijkbare grens:

\[ L_c/r \le 25 \]

Wat kan worden vertaald naar een grens voor \(\alpha_{cr}\) die afhankelijk is van de vloeigrens; de veiligste grens is 12,7 voor staalsoort A36.

Dergelijke grenzen zijn zeer hoog. Factoren onder deze grenzen dienen een waarschuwing te activeren en een knkgrenstoestand dient te worden gecontroleerd. \(\alpha_{cr}\) kan echter nauwelijks worden vertaald naar knkweerstand.

Merk ook op dat geschroefde schetsplaatverbindingen redelijke knkfactoren opleveren, terwijl verbindingen met pennen extreem lage knkfactoren geven. Dit is te wijten aan het analysemodel van de pen, dat bestaat uit vele speciale elementen (stijve lichaamselementen, staafelementen, spletelementen...) en goede resultaten geeft wat betreft de weerstanden van de pen op afschuiving, buiging en drukspanning. Daarom wordt hieronder een eenvoudige procedure beschreven. 

Controle van de knkweerstand

Deze vereenvoudigde controle van de knkweerstand dient te worden uitgevoerd wanneer de knkfactor onder de hierboven genoemde grens \(\alpha_{cr}\) valt.

• Het staafmodeltype van de staaf die via een schetsplaat is verbonden, dient te worden ingesteld op N-Vy-Vz.
• Krachten in dienen te worden ingesteld op Bouten.

• Voeg een fictieve afschuifkracht toe die aangrijpt in het middelpunt van de bouten of pen en de schetsplaat buigt, met een grootte van 1/10 van de druk kracht: \(V_z=N/10\).

• Voer een materieel niet-lineaire analyse uit. 

De fictieve kracht houdt rekening met eventuele excentriciteiten veroorzaakt door imperfecties en geometrische niet-lineariteit. Validatie aan experimenten is te vinden in het gekoppelde artikel.