Stability definește separat imperfecțiunile globale și imperfecțiunile elementelor. Imperfecțiunile globale se introduc fie ca o simplă înclinare pe direcțiile X și Y, fie ca o formă de flambaj scalată, obținută din LBA. Imperfecțiunile elementelor se introduc doar ca o formă de flambaj scalată, obținută din LBA cu condiții de margine suplimentare. Ambele tipuri sunt utilizate în GMNIA.
Fluxul de lucru tipic este următorul:
- Rulați MNA și LBA. Rezultatele LBA nu sunt necesare dacă se utilizează doar înclinarea simplă.
- Analizați formele de flambaj și selectați-le pe cele relevante pentru imperfecțiuni.
- Determinați amplitudinile imperfecțiunilor conform codului de proiectare.
- Introduceți imperfecțiunile în grila de proprietăți, fila LBA+IMP, din fila CHECK .
- Rulați GMNIA considerând ambele sensuri ale imperfecțiunilor și luați ca determinant cel mai defavorabil rezultat.
Tipuri de imperfecțiuni și definirea lor
În general, în GMNIA trebuie aplicate trei tipuri de imperfecțiuni.
A. Imperfecțiuni globale (de deplasare laterală) ale structurii
O imperfecțiune globală reprezintă faptul că structura, în ansamblu, nu este niciodată perfect verticală. Stâlpii sunt montați ușor în afara verticalității, iar reazemele nu sunt perfect nivelate, astfel că întreaga parte analizată pornește ușor înclinată. Această imperfecțiune contează în principal pentru structurile sensibile la deplasări laterale, la care deplasarea orizontală a întregii structuri mărește eforturile interioare. Ea poate fi definită în două moduri:
Definirea imperfecțiunilor globale - metoda "Simple inclination"
Metoda Simple inclination aplică imperfecțiunea globală de deplasare laterală ca o înclinare inițială a întregii structuri, fără rezultate LBA sau forme de flambaj. Ea se definește în fila LBA+IMP, la Global imperfection of the structure, prin înclinările Dx și Dy în mm/m, adică deplasarea orizontală pe direcțiile globale X și Y pe metru de înălțime. Fiecare nod este deplasat liniar în funcție de înălțimea sa deasupra nivelului Zero level [m], setat de obicei la partea superioară a fundațiilor sau la bazele stâlpilor, unde deplasarea este zero.
Definirea imperfecțiunilor globale - metoda "Buckling shape"
Metoda Buckling shape aplică imperfecțiunea globală ca o combinație scalată a formelor de flambaj obținute din LBA, calculate cu condițiile de margine definite în fila MODEL. Ea se definește în fila LBA+IMP, la Global imperfection of the structure, cu Method setat pe Buckling shape și cu Buckling shape imperfection amplitude [mm], adică abaterea maximă a geometriei imperfecte.
Tabelul listează formele pentru fiecare combinație de încărcări, împreună cu:
- Factor reprezintă factorul critic de încărcare αcr cu care ar trebui majorată combinația de încărcări de calcul pentru a provoca flambajul elastic al structurii într-o anumită formă de flambaj.
- Relevance [%] reprezintă o măsură a ușurinței cu care structura se deformează într-o anumită formă de flambaj. Ea compară dimensiunea părții deformate a structurii cu energia elastică necesară deformării. O formă în care o mare parte a structurii se deformează cu puțină energie primește o valoare mare a relevanței, în timp ce o formă care deformează doar o mică parte a structurii sau necesită multă energie primește o valoare mică.
- Weight [-1, 1] este un factor care include o formă de flambaj în imperfecțiune și îi stabilește sensul. Orice valoare nenulă cuprinsă între −1 și 1 activează forma, iar semnul valorii determină sensul deformației. Ponderea înmulțește valoarea introdusă pentru Buckling shape imperfection amplitude [mm], astfel că forma este aplicată cu amplitudinea pondere × amplitudine. O celulă goală sau valoarea zero înseamnă că forma nu este utilizată.
Selectați formele în care întreaga structură se deplasează lateral, de obicei cele cu cel mai mic factor și cu relevanță ridicată, și rulați GMNIA considerând ambele semne ale ponderilor.
B. Imperfecțiunile elementelor
O imperfecțiune a elementului reprezintă curbura sau răsucirea inițială a unui element individual, împreună cu efectul tensiunilor reziduale din laminare sau sudare. Ea se aplică sub forma modului de flambaj relevant al elementului, obținut din LBA (prin încovoiere, prin torsiune, prin încovoiere-torsiune sau flambaj lateral-torsional). Pentru structurile sensibile la deplasări laterale, imperfecțiunile elementelor se combină cu imperfecțiunea globală, nu se utilizează în locul acesteia.
Definirea imperfecțiunilor elementelor
Imperfecțiunile elementelor se aplică ca o combinație scalată a formelor de flambaj obținute din LBA cu condiții de margine suplimentare: se adaugă reazeme pe direcțiile X și Y la capetele tuturor elementelor adiacente, conectate la elementele CBFEM și modelate prin elemente de tip grindă 1D. Aceste reazeme împiedică obținerea formelor globale de flambaj, astfel că formele de flambaj reprezintă flambajul elementelor individuale între punctele lor de îmbinare. Ele se definesc în fila LBA+IMP, la Member imperfection, prin Buckling shape imperfection amplitude [mm].
Tabelul din Member imperfection funcționează la fel ca cel pentru imperfecțiunile globale, descris mai sus. Singura diferență este că formele de flambaj provin din LBA cu condiții de margine suplimentare. Pentru fiecare combinație de încărcări (Loads), tabelul listează formele de flambaj (Shape) împreună cu factorul critic de încărcare (Factor, αcr) și cu Relevance [%]. Un Weight între −1 și 1 include o formă în imperfecțiune și înmulțește Buckling shape imperfection amplitude [mm], iar semnul său stabilește sensul.
Selectați formele care arată flambajul prin încovoiere, prin torsiune, prin încovoiere-torsiune sau flambajul lateral-torsional al elementelor analizate și rulați GMNIA considerând ambele semne ale ponderilor.
C. Imperfecțiunile plăcilor
O imperfecțiune a plăcii reprezintă abaterea inițială de la planeitate a plăcilor individuale, cum sunt inimile, tălpile sau elementele de rigidizare. Ea se aplică sub forma modului relevant de flambaj local obținut din LBA.
Definirea imperfecțiunilor plăcilor
Imperfecțiunile plăcilor se definesc în același tabel pentru Member imperfection; nu există o intrare separată pentru ele. Dacă tabelul conține forme de flambaj care reprezintă flambajul local al plăcilor tălpilor sau inimilor, includeți-le în imperfecțiune setând pentru acele forme un Weight nenul.
Afișarea imperfecțiunilor
Grupul Imperfection din fila CHECK oferă trei moduri de afișare a imperfecțiunilor în scena 3D:
- LB shape afișează forma de flambaj din tabelul și rândul care au în prezent focusul.
- Partial afișează imperfecțiunea de tipul al cărui tabel are în prezent focusul: globală sau a elementului.
- Total afișează suma tuturor imperfecțiunilor, indiferent de focus. Aceasta este geometria imperfectă care intră în GMNIA.
Amplitudinile imperfecțiunilor pe baza codurilor de proiectare
Fiecare cod conține recomandări privind determinarea imperfecțiunilor, pe care le introduceți în Stability pentru analiza GMNIA. Mai jos sunt prezentate definițiile din Eurocode.
Imperfecțiuni globale (de deplasare laterală)
Imperfecțiunile globale ale structurii sunt descrise în EN 1993-1-1, Art. 5.3.2 (3). Structura trebuie înclinată sub forma unei imperfecțiuni echivalente de deplasare laterală, conform figurii următoare.
Imperfecțiune echivalentă de deplasare laterală (din EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
Unghiul imperfecțiunii este:
unde:
- ϕ0 = 1/200 – valoarea de bază a imperfecțiunii
- – coeficient de reducere pentru înălțimea h, aplicabil stâlpilor
- h – înălțimea structurii în metri
- – coeficient de reducere pentru numărul de stâlpi dintr-un rând
- m – numărul de stâlpi dintr-un rând, luând în considerare doar stâlpii care preiau o încărcare verticală NEd nu mai mică de 50 % din valoarea medie a stâlpului în planul vertical considerat
Imperfecțiunile elementelor
Imperfecțiunile locale ale elementelor sunt descrise în EN 1993-1-1, Art. 5.3.2 (3). Amplitudinea imperfecțiunii e0 se calculează conform Tabelului 5.1, unde trebuie utilizată analiza plastică.
Pentru a determina curba de flambaj în fila respectivă, trebuie să decideți, pe baza formei de flambaj afișate în analiza LBA din Member, dacă:
- Elementul este predominant comprimat, caz în care se așteaptă flambaj prin încovoiere, prin torsiune sau prin încovoiere-torsiune, și se utilizează Tabelul 6.2,
- Sau dacă elementul este predominant încovoiat și modul principal de cedare este flambajul lateral-torsional, caz în care se utilizează Tabelul 6.4.
Imperfecțiunile locale ale plăcilor
Amplitudinile respectă EN 1993-1-5, Art. C.5. Pentru plăcile zvelte, imperfecțiunea locală este 1/200 din deschiderea mai mică a panoului de placă. Pentru secțiunile transversale zvelte (clasa 4), combinați cel puțin două moduri de flambaj, astfel încât flambajul local și cel al elementului să poată interacționa.
Sensul imperfecțiunilor
Fiecare imperfecțiune trebuie aplicată atât în sens pozitiv, cât și în sens negativ, iar rezultatul mai defavorabil este determinant. Atunci când se combină mai multe imperfecțiuni, trebuie calculate toate combinațiile sensurilor lor.