Stability definieert globale imperfecties en staafimperfecties afzonderlijk. Globale imperfecties worden ingevoerd als een eenvoudige scheefstand in X en Y of als een geschaalde knikvorm uit de LBA. Staafimperfecties worden alleen ingevoerd als een geschaalde knikvorm uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden. Beide worden gebruikt in GMNIA.
De typische werkwijze is als volgt:
- Voer MNA en LBA uit. De LBA-resultaten zijn niet nodig als alleen de eenvoudige scheefstand wordt gebruikt.
- Controleer de knikvormen en selecteer de vormen die relevant zijn voor de imperfecties.
- Bepaal de amplitudes van de imperfecties volgens de norm.
- Voer de imperfecties in op het tabblad LBA+IMP van de eigenschappentabel op het tabblad CHECK .
- Voer GMNIA uit met beide tekens van de imperfecties en beschouw het ongunstigste resultaat als maatgevend.
Typen imperfecties en hun definitie
In het algemeen moeten in GMNIA drie typen imperfecties worden toegepast.
A. Globale imperfecties (scheefstand) van de constructie
Een globale imperfectie weerspiegelt het feit dat de constructie als geheel nooit perfect verticaal staat. Kolommen worden iets uit het lood geplaatst en opleggingen liggen niet perfect waterpas, waardoor het gehele geanalyseerde deel licht scheef begint. Deze imperfectie is vooral van belang voor constructies die gevoelig zijn voor zijdelingse uitwijking, waarbij horizontale verplaatsing van de gehele constructie de snedekrachten vergroot. Zij kan op twee manieren worden gedefinieerd:
Definitie van globale imperfecties - methode "Simple inclination"
Bij een eenvoudige scheefstand wordt de globale scheefstandsimperfectie toegepast als een initiële helling van de gehele constructie, zonder LBA-resultaten of knikvormen. Deze wordt gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Global imperfection of the structure met de hellingen Dx en Dy in mm/m, dat wil zeggen de horizontale verschuiving in de globale X- en Y-richting per meter hoogte. Elke knoop wordt lineair verschoven met zijn hoogte boven het Zero level [m]. Dit niveau wordt meestal op de bovenzijde van de funderingen of de kolomvoeten gelegd, waar de verschuiving nul is.
Definitie van globale imperfecties - methode "Buckling shape"
Bij de methode Buckling shape wordt de globale imperfectie toegepast als een geschaalde combinatie van knikvormen uit de LBA, berekend met de randvoorwaarden die op het tabblad MODEL zijn gedefinieerd. Deze wordt gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Global imperfection of the structure, waarbij Method is ingesteld op Buckling shape, met de Buckling shape imperfection amplitude [mm], dat wil zeggen de maximale afwijking van de imperfecte geometrie.
De tabel toont de vormen voor elke belastingcombinatie met hun:
- Factor is de kritieke belastingsfactor αcr waarmee de maatgevende belastingcombinatie zou moeten worden vermenigvuldigd om elastisch knikken van de constructie in een bepaalde knikvorm te veroorzaken.
- Relevance [%] is een maat voor hoe gemakkelijk de constructie vervormt in een bepaalde knikvorm. Het vergelijkt de omvang van het vervormde deel van de constructie met de elastische energie die de vervorming vergt. Een vorm waarin een groot deel van de constructie vervormt met weinig energie krijgt een hoge relevantiewaarde, terwijl een vorm die slechts een klein deel van de constructie vervormt, of veel energie vergt, een lage waarde krijgt.
- Weight [-1, 1] is een factor die een knikvorm in de imperfectie opneemt en de richting ervan bepaalt. Elke waarde ongelijk aan nul tussen −1 en 1 activeert de vorm en het teken van de waarde bepaalt de richting van de vervorming. De weegfactor vermenigvuldigt de ingevoerde Buckling shape imperfection amplitude [mm], zodat de vorm wordt toegepast met de amplitude weegfactor × amplitude. Een lege cel of nul betekent dat de vorm niet wordt gebruikt.
Selecteer de vormen waarin de gehele constructie zijdelings uitwijkt, meestal die met de laagste factor en een hoge relevantie, en voer GMNIA uit met beide tekens van de weegfactoren.
B. Staafimperfecties
Een staafimperfectie weerspiegelt de initiële kromming of vervorming (twist) van een afzonderlijke staaf, samen met het effect van restspanningen door walsen of lassen. Zij wordt toegepast in de vorm van de relevante knikvorm van de staaf uit de LBA (buigknik, torsieknik, buig-torsieknik of kip). Bij constructies die gevoelig zijn voor zijdelingse uitwijking worden staafimperfecties gecombineerd met de globale imperfectie en niet in plaats daarvan gebruikt.
Definitie van staafimperfecties
Staafimperfecties worden toegepast als een geschaalde combinatie van knikvormen uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden: opleggingen in de X- en Y-richting worden toegevoegd aan de uiteinden van alle aangrenzende staven die zijn aangesloten op de CBFEM-staven, gemodelleerd met 1D-balkelementen. Deze opleggingen voorkomen globale knikvormen, zodat de knikvormen het knikken van de afzonderlijke staven tussen hun verbindingspunten weergeven. Zij worden gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Member imperfection met de Buckling shape imperfection amplitude [mm].
De tabel bij Member imperfection werkt op dezelfde manier als de hierboven beschreven tabel voor globale imperfecties. Het enige verschil is dat de knikvormen afkomstig zijn uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden. Voor elke belastingcombinatie (Loads) toont de tabel de knikvormen (Shape) met hun kritieke belastingsfactor (Factor, αcr) en Relevance [%]. Een Weight tussen −1 en 1 neemt een vorm op in de imperfectie en vermenigvuldigt de Buckling shape imperfection amplitude [mm]. Het teken ervan bepaalt de richting.
Selecteer de vormen die buigknik, torsieknik, buig-torsieknik of kip van de geanalyseerde staven weergeven en voer GMNIA uit met beide tekens van de weegfactoren.
C. Plaatimperfecties
Een plaatimperfectie weerspiegelt de initiële onvlakheid van afzonderlijke platen, zoals lijven, flenzen of verstijvers. Zij wordt toegepast in de vorm van de relevante lokale knikvorm uit de LBA.
Definitie van plaatimperfecties
Plaatimperfecties worden gedefinieerd in dezelfde tabel als Member imperfection; er is geen aparte invoer voor. Als de tabel knikvormen bevat die lokaal plaatknik van flenzen of lijven weergeven, neemt u deze op in de imperfectie door voor die vormen een Weight ongelijk aan nul in te stellen.
Weergave van imperfecties
De groep Imperfection op het tabblad CHECK biedt drie manieren om de imperfecties in de 3D-weergave te tonen:
- LB shape toont de knikvorm uit de tabel en rij die op dat moment de focus hebben.
- Partial toont de imperfectie van het type waarvan de tabel op dat moment de focus heeft: globaal of staaf.
- Total toont de som van alle imperfecties, ongeacht de focus. Dit is de imperfecte geometrie die in GMNIA wordt gebruikt.
Amplitudes van imperfecties op basis van de normen
Elke norm bevat richtlijnen voor het bepalen van imperfecties, die u in Stability invoert voor de GMNIA-analyse. Hieronder staan de definities volgens de Eurocode.
Globale imperfecties (scheefstand)
Globale imperfecties van de constructie worden beschreven in EN 1993-1-1, art. 5.3.2 (3). De constructie moet worden scheefgesteld in de vorm van een equivalente scheefstandsimperfectie volgens de onderstaande figuur.
Equivalente scheefstandsimperfectie (uit EN 1993-1-1 – Figuur 5.2)
De hoek van de imperfectie is:
waarin:
- ϕ0 = 1/200 – basiswaarde van de imperfectie
- – reductiefactor voor de hoogte h voor kolommen
- h – hoogte van de constructie in meters
- – reductiefactor voor het aantal kolommen in een rij
- m – aantal kolommen in een rij, waarbij alleen die kolommen worden meegeteld die een verticale belasting NEd dragen van ten minste 50 % van de gemiddelde waarde voor de kolom in het beschouwde verticale vlak
Staafimperfecties
Lokale imperfecties van staven worden beschreven in EN 1993-1-1, art. 5.3.2 (3). De imperfectieamplitude e0 wordt berekend met Tabel 5.1, waarbij plastische analyse moet worden toegepast.
Om de knikkromme in het tabblad te bepalen, moet u op basis van de weergegeven knikvorm in de LBA-analyse in Member beslissen of:
- de staaf overwegend op druk wordt belast, waarbij buigknik, torsieknik of buig-torsieknik wordt verwacht, en gebruik Tabel 6.2,
- of dat de staaf overwegend op buiging wordt belast en de maatgevende bezwijkvorm kip is, en gebruik Tabel 6.4.
Lokale plaatimperfecties
De amplitudes volgen uit EN 1993-1-5, art. C.5. Voor slanke platen bedraagt de lokale imperfectie 1/200 van de kortste overspanning van het plaatveld. Combineer voor slanke doorsneden (klasse 4) ten minste twee knikvormen, zodat lokaal knikken en staafknik op elkaar kunnen inwerken.
Richting van imperfecties
Elke imperfectie moet zowel in positieve als in negatieve richting worden toegepast, waarbij het ongunstigste resultaat maatgevend is. Wanneer meerdere imperfecties worden gecombineerd, moeten alle combinaties van hun richtingen worden berekend.