Introducere generală
IDEA StatiCa Member este un software de inginerie structurală pentru proiectarea structurală și verificarea conform codului a elementelor din oțel, inclusiv a îmbinărilor acestora și a grinzilor și stâlpilor adiacenți necesari.
Exemple tipice de elemente din oțel neobișnuite
Există multe instrumente excelente pentru proiectarea cadrelor spațiale din oțel – SAP2000, Robot Structural Analysis, SCIA Engineer, etc.
Acestea acoperă aproape toate cerințele proiectanților de structuri din oțel. Totuși, rămân probleme cu multe semne de întrebare. Mai ales în:
- Îmbinări, detalii, noduri
- Stabilitate și flambaj
IDEA StatiCa se concentrează pe părțile mai complexe ale structurilor din oțel și oferă:
- IDEA StatiCa Connection pentru verificarea nodurilor și îmbinărilor de orice topologie
- IDEA StatiCa Member pentru rezolvarea tuturor aspectelor neclare legate de stabilitate și flambaj
Fiecare inginer structurist calculează de obicei structura din oțel într-un software 3D de analiză cu elemente finite. Apoi, trebuie să ia elementele din oțel unul câte unul și să efectueze două verificări principale pentru elementele din oțel:
- Verificarea secțiunii
- Verificarea stabilității
Acesta utilizează forțele interioare calculate și aplică formulele de analiză definite în general în codul național de proiectare.
Aceeași abordare este aplicată în Member pentru oțel.
Inginerul structurist calculează structura din oțel (cadrul) într-un software 3D de analiză cu elemente finite. Elementul analizat și toate elementele legate de acesta sunt separate din structura 3D modelată și sunt rezolvate utilizând CBFEM.
- Analiza globală a cadrului din oțel se realizează într-un software 3D de analiză cu elemente finite.
- Toate elementele analizate sunt modelate prin CBFEM.
- Pentru toate elementele adiacente (conectate în noduri) este utilizat un model simplificat. Elementele adiacente pot fi rezemate la capăt.
- Nodurile și îmbinările sunt proiectate în interfața utilizator a aplicației IDEA StatiCa Connection.
- Pe element pot fi aplicate operații specifice de fabricație – rigidizări transversale sau longitudinale, deschideri, tăieri...
- Încărcările pot fi aplicate pe elemente și la capetele elementelor adiacente (principiul de echilibru, similar ca în Connection).
- Elementul analizat este încărcat cu încărcări standard derivate din forțele interioare calculate (în timpul importului modelului și al cazurilor de încărcare). Utilizatorul poate selecta poziția încărcării, de exemplu pe talpa superioară a grinzii.
- Elementele adiacente sunt încărcate cu încărcări standard și forțe interioare la capete.
CBFEM model al unui stâlp. Un stâlp analizat, patru elemente adiacente și un model precis al ancorării
Model CBFEM al unei grinzi zăbrelite între doi stâlpi
Modelul de analiză al Member este creat prin CBFEM. Member oferă trei tipuri de analiză:
- MNA – Analiză Neliniară Material.
- LBA – Analiză Liniară de Flambaj (stabilitate)
- GMNIA – Analiză Neliniară Geometric și Material cu Imperfecțiuni
Inginerii structuriști pot efectua în Member, la un nivel mult mai ridicat, aceeași verificare ca în fluxurile de lucru standard:
- Verificarea secțiunii: se utilizează MNA. Se aplică o verificare a deformației de 5 %.
- Verificarea stabilității: LBA indică forma cedării prin instabilitate și recomandă modul în care trebuie definită imperfecțiunea. Ulterior se utilizează GMNIA. Se aplică o verificare a deformației de 5 % sau atingerea încărcării maxime (sfârșitul convergenței).
Este utilizat același model ca în IDEA StatiCa Connection – Metoda Elementelor Finite Bazată pe Componente:
Fundamentarea teoretică a IDEA StatiCa Connection
Descrierea modelului
Aplicația IDEA StatiCa Member lucrează cu un model al structurii pe mai multe niveluri, cu încărcări combinate. Scopul este investigarea și verificarea corespunzătoare a elementelor selectate ale unei structuri – elementele „analizate”.
Alte părți ale modelului sunt:
- Element(e) adiacent(e) – toate elementele conectate la elementul(ele) analizat(e)
- Îmbinare(i) – îmbinare(i) CBFEM a(le) elementelor analizate și adiacente
- Reazeme de capăt pe elementele adiacente
- Încărcări pe elementul analizat
- Încărcări pe elementele adiacente
- Forțe de capăt pe elementele adiacente
Model CBFEM al unui element, ca parte a unui sistem de contravântuire seismică
Elementul analizat este „decupat” din structură și investigat separat. Toate încărcările de pe elementul analizat și de pe elementele adiacente trebuie aplicate ca în modelul 3D al întregii structuri. În locurile de „tăiere”, care se realizează la capetele elementelor adiacente, forțele interioare sunt aplicate ca acțiuni pe elemente. Structura decupată, încărcată în acest mod, este în echilibru. Aceasta înseamnă că, teoretic, nu sunt necesare reazeme pentru modelul analitic. Modelul CBFEM este mai precis decât un model standard de element. Acesta este un avantaj, dar cauzează, de asemenea, o încălcare parțială a echilibrului. Prin urmare, este util să se aplice reazeme la capetele grinzilor adiacente. Reazemele trebuie definite astfel încât să permită același comportament al structurii decupate ca cel din întreaga structură. Programul lasă acest lucru la aprecierea inginerului structurist.
Elementul analizat
Elementul analizat este elementul investigat asupra căruia sunt aplicate direct încărcările. Încărcările pe elementul analizat pot fi aplicate pe axa elementului sau direct pe plăcile individuale ale elementului, cu suprafața reală de încărcare. Elementele analizate sunt modelate integral cu elemente de tip placă (shell).
Modelul elementului analizat
Elemente adiacente
Elementele adiacente sunt împărțite într-un tronson scurt adiacent elementului analizat și o parte simplificată pe restul elementului adiacent. Tronsonul scurt este modelat cu elemente de tip placă (model CBFEM complet), iar părțile simplificate cu elemente de bară 1D simple, cu șase grade de libertate. Doar partea necesară din apropierea rostului cu elementul analizat (tronsonul scurt) este modelată cu elemente de tip placă, pentru a accelera calculul. Capetele elementelor adiacente sunt rezemate prin restricții definite de utilizator privind translația sau rotația în orice direcție, în coordonatele locale ale elementului adiacent.
Modelul grinzilor adiacente
Îmbinări
Îmbinările dintre elementele analizate și cele adiacente sunt definite corespunzător, în modul în care sunt modelate în IDEA StatiCa Connection. Rețineți că acestea nu sunt verificate în IDEA StatiCa Member, deoarece această aplicație lucrează cu încărcări critice pentru element, nu pentru îmbinări. Verificarea corespunzătoare a îmbinărilor trebuie realizată în IDEA StatiCa Connection.
Reazeme
IDEA StatiCa Member adaugă al doilea nivel de analiză cu elemente finite pentru elementul(ele) selectat(e). Primul nivel se realizează în programul standard de analiză 3D cu elemente finite. Al doilea nivel utilizează forțele interioare calculate la primul nivel. Structura încărcată în acest mod este în echilibru.
Un model mai precis (de exemplu, excentricitățile locale ale elementelor, lungimile reale ale elementelor...) și, în special, imperfecțiunile impuse pentru analiza GMNIA determină nerespectarea echilibrului. Se recomandă un reazem rezonabil, stabilit pe baza aprecierii inginerului structurist.
Reazeme standard pot fi definite la capetele elementelor adiacente. Toate cele trei translații și cele trei rotații pot fi eliminate prin reazem. Reazemele sunt definite în sistemul de coordonate local al elementului.
Reazeme de capăt pe elementul adiacent – panele; direcția x și toate cele 3 rotații sunt rezemate
Încărcări
Elementul analizat (sau porțiunea de structură) trebuie încărcat la fel cum este încărcat în întreaga structură. Greutatea proprie nu este aplicată automat; sunt luate în considerare doar încărcările definite de utilizator. Sunt aplicate următoarele încărcări:
- Încărcări liniare pe elementele analizate și adiacente
- Forțe interioare în secțiunile de capăt ale elementelor adiacente
Încărcări liniare
Inginerul structurist cunoaște foarte bine încărcările liniare și încărcările punctuale din software-ul 3D de analiză cu elemente finite. Astfel de încărcări sunt idealizate în scopul modelării elementelor 1D. Ele nu există în realitate. Încărcările reale sunt de obicei plane sau de suprafață, sau elementele sunt încărcate prin îmbinările cu alte elemente.
Utilizatorul poate aplica încărcări liniare pe elementele analizate, dar trebuie să adauge mai multe detalii – pe care talpă sau inimă este aplicată încărcarea, lățimea zonei încărcate etc. De asemenea, este mai bine ca încărcările punctuale să fie introduse ca încărcări plane cu o anumită lungime și lățime.
Încărcările liniare pe elementele adiacente sunt aplicate în modul standard, ca în software-ul 3D de analiză cu elemente finite.
Încărcarea punctuală este introdusă ca încărcare liniară cu o anumită lățime
Forțe de capăt
Forțele interioare din secțiunile de capăt ale elementelor adiacente. Acestea sunt aplicate ca acțiuni pe elementele adiacente. Este foarte similar cu încărcarea elementelor în modelele de îmbinări din IDEA StatiCa Connection.
Forțe interioare ca acțiuni de încărcare la capătul elementului adiacent
Exemplu practic
Procesul de asamblare a modelului CBFEM este prezentat în exemplul următor.
Proiectantul trebuie să verifice rezistența la flambaj lateral-torsional a unei grinzi dintr-un cadru. Dacă se utilizează abordarea standard, întregul cadru este calculat într-un software 3D de analiză cu elemente finite. Apoi grinda este verificată separat. Condițiile de margine sunt stabilite; codurile utilizează de obicei ipoteza reazemelor rigide sau articulate. În general, poate fi selectat chiar și un arc pentru un nod semi-rigid. Această decizie este un factor cheie în evaluarea rezistenței la flambaj lateral-torsional și depinde în totalitate de estimarea proiectantului. Forțele interioare calculate sunt comparate cu rezistența la flambaj lateral-torsional determinată prin formule analitice.
Aplicația Member utilizează exact aceleași principii. Elementul analizat este decupat din modelul complet al structurii. Condițiile de margine nu sunt estimate, ci toate părțile de conectare sunt modelate exact. Problema condițiilor de margine nu este complet rezolvată din cauza necesității de a rezema capetele elementelor adiacente. Reazemele elementelor adiacente depind de decizia proiectantului, dar influența lor asupra rezistenței la încărcare a elementului analizat este cu câteva ordine de mărime mai mică decât în cazul abordării standard.
Exemplu de model al unei grinzi cu noduri, elemente adiacente și încărcări
Elementul analizat AM1 – grinda – este încărcat cu o încărcare continuă care acționează pe talpa superioară. Nodurile sunt modelate și verificate în IDEA StatiCa Connection.
Stâlpii sunt elementele adiacente din model. Aceștia sunt încastrați la bază. La partea superioară, sunt rezemați doar în direcție transversală (y, z). Acest lucru permite încărcarea stâlpilor cu greutatea restului structurii – prin forță normală și moment încovoietor, în acest exemplu. Valorile lor corespund forțelor interioare rezolvate pe modelul 3D în software-ul de analiză cu elemente finite. Nu există nicio altă încărcare care acționează asupra stâlpilor.
Celelalte elemente adiacente sunt grinzile secundare. Acestea sunt simplu rezemate, iar încărcările reale li se aplică pe toată lungimea lor. La capete, se aplică reazeme simple, cu restricția suplimentară a rotației în jurul axei longitudinale x.
Desigur, modelul CBFEM este de asemenea, într-o oarecare măsură, simplificat. Cu toate acestea, el descrie comportamentul elementului analizat mai precis decât abordarea standard, bazată pe formule analitice și pe estimarea condițiilor de margine și a diagramei de moment încovoietor.
Figurile următoare arată comportamentul așteptat al grinzii.
Deformația grinzii determinată prin MNA
Forma modului de flambaj determinată prin LBA
Analiză
IDEA StatiCa Member poate efectua trei tipuri de analiză:
- Analiză Neliniară Material
- Analiză Liniară de Flambaj
- Analiză Neliniară Geometric și Material cu Imperfecțiuni
Primele două analize pot fi utilizate pentru verificarea conform codului a elementelor, de exemplu prin utilizarea Metodei generale (EN 1993-1-1, Cl. 6.3.4), dar de obicei sunt utilizate pentru pregătirea celei de-a treia analize, cea mai precisă.
Analiza Neliniară Material (MNA)
Analiza statică neliniară material și liniară geometric este suficientă pentru elementele robuste, fără probleme de flambaj. Scopul aplicației IDEA StatiCa Member este rezolvarea elementelor complicate, astfel încât analiza MNA nu este de obicei suficientă pentru o evaluare completă. Această analiză este necesară pentru efectuarea celorlalte tipuri de analiză.
Diagrame de material ale oțelului în modelele numerice
Analiza Liniară de Flambaj (LBA)
În acest tip de analiză, structura este considerată perfectă, fără imperfecțiuni geometrice sau materiale, iar materialul este elastic. Analiza liniară de flambaj furnizează factorul αcr – amplificatorul minim al încărcărilor de calcul pentru a atinge rezistența critică elastică a componentei structurale. Factorul determină încărcarea la care se atinge sarcina critică de flambaj Euler. Sarcina reală de flambaj a unei structuri reale, imperfecte, poate fi mult mai mică, motiv pentru care se recomandă o marjă de siguranță ridicată:
- αcr > 15 – se utilizează MNA
- αcr < 15 – se utilizează GMNIA
Un alt rezultat al LBA, la fel de important, este forma modului de flambaj. Aceasta oferă informații despre partea structurii modelate care își pierde stabilitatea. Utilizatorul trebuie să verifice toate modurile de flambaj și să le selecteze pe cele importante pentru aplicarea imperfecțiunilor. Formele importante ale modurilor de flambaj determină de obicei o deformație de tip săgeată sinusoidală pe o semiundă a elementului analizat sau flambajul local al plăcilor zvelte.
Forme ale modurilor de flambaj
Forma modului de flambaj ne oferă, de asemenea, informații despre faptul dacă elementul cedează prin flambaj prin încovoiere în jurul axei slabe sau puternice, prin flambaj torsional (stâlpi solicitați axial), prin flambaj lateral-torsional (grinzi solicitate la încovoiere) sau prin flambaj local (elemente cu plăci zvelte). Rețineți că, pentru structuri complicate, formele modurilor de flambaj pot combina flambajul mai multor elemente cu forme diferite. De asemenea, dacă este modelat un cadru întreg, întregul cadru va flamba ca un ansamblu, nu stâlpii și grinda separat.
Flambaj prin încovoiere, flambaj torsional, flambaj lateral-torsional
Pentru calculul modurilor de flambaj, se utilizează algoritmul Lanczos.
O limitare a acestui algoritm este că, dacă există mai multe forme de flambaj pentru același factor de flambaj sau pentru factori foarte apropiați, metoda poate calcula doar una dintre forme. Acest lucru poate apărea de obicei în cazul structurilor cu pereți subțiri, pentru care formele corespunzătoare unui singur factor de flambaj pot lua numeroase configurații, astfel încât utilizatorul trebuie să fie conștient de această limitare.
Pentru fiecare formă de flambaj, există întotdeauna o a doua formă de flambaj cu același factor de flambaj, dar cu deformația opusă. Acest lucru trebuie avut în vedere la combinarea formelor pentru a forma o imperfecțiune pentru GMNIA – utilizatorul ar putea dori să folosească o formă de flambaj cu semn opus, dacă forma rezultată este mai critică în combinație cu un alt mod de flambaj.
Formele modurilor de flambaj sunt utilizate direct pentru aplicarea imperfecțiunilor în cel mai sofisticat tip de analiză – GMNIA.
Analiza Neliniară Geometric și Material cu Imperfecțiuni (GMNIA)
Analiza neliniară geometric și material cu imperfecțiuni este cel mai sofisticat tip de analiză pentru încărcarea statică. Toate imperfecțiunile (variația grosimii plăcilor, abaterile de la rectilinitate, tensiunile reziduale, neomogenitățile materialului, dezalinierea reazemelor...) sunt înlocuite cu imperfecțiuni geometrice echivalente și pot fi definite utilizând formele modurilor de flambaj calculate prin LBA. Utilizatorul selectează amplitudinea maximă a formei modului de flambaj utilizată pentru imperfecțiune. Descrierea imperfecțiunilor este prezentată în capitolul următor.
Interpretarea rezultatelor
Majoritatea codurilor de proiectare recunosc două stări limită – de exploatare și ultimă.
Starea limită de exploatare
Codurile de proiectare stabilesc limite pentru deformația elementelor. Acestea pot fi verificate prin compararea deformației elementului analizat cu limitele respective.
Starea limită ultimă
Starea limită ultimă poate fi atinsă prin atingerea unei valori limită a deformației principale de membrană – recomandată la 5 % – sau prin atingerea încărcării maxime pentru elementele susceptibile de flambaj. Încărcarea maximă este atinsă atunci când solverul nu mai converge (deoarece modelul este încărcat cu forțe, nu cu deplasări). Sfârșitul convergenței înseamnă că nu mai poate fi aplicat niciun increment de încărcare asupra modelului, iar analiza se poate opri sub 100 % din încărcarea definită. Ramura descendentă a diagramei încărcare-deformație nu poate fi surprinsă.
Sfârșitul convergenței în GMNIA
Imperfecțiuni
Imperfecțiunile sunt abateri la reazeme, tensiuni reziduale în elemente, grosimi variabile ale plăcilor, abateri de la rectilinitate ale elementelor etc. Toate aceste imperfecțiuni sunt simulate printr-o imperfecțiune geometrică echivalentă. Pot fi luate în considerare trei tipuri de imperfecțiuni geometrice:
- Imperfecțiuni globale ale structurii
- Imperfecțiuni locale ale elementelor
- Imperfecțiuni locale ale plăcilor zvelte ale elementelor
Există recomandări, de exemplu în EN 1993-1-1 și EN 1993-1-5, pentru fiecare tip de imperfecțiune.
Rețineți că, în general, trebuie investigate formele de imperfecțiune cu semn pozitiv și negativ (direcții diferite). Doar dacă geometria este simetrică, ambele direcții de imperfecțiune conduc la aceleași rezultate și poate fi investigată doar una dintre ele.
Imperfecțiuni globale
Imperfecțiunile globale ale structurii sunt descrise în EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). Structura trebuie înclinată sub forma unei imperfecțiuni de înclinare echivalentă, conform figurii următoare.
Imperfecțiune de înclinare echivalentă (din EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
Unghiul de imperfecțiune este:
unde:
- ϕ0 = 1/200 – valoarea de bază a imperfecțiunii
- – factor de reducere pentru înălțimea h, aplicabil stâlpilor
- h – înălțimea structurii, în metri
- – factor de reducere pentru numărul de stâlpi dintr-un rând
- m – numărul de stâlpi dintr-un rând, incluzând doar acei stâlpi care preiau o încărcare verticală NEd de cel puțin 50 % din valoarea medie a stâlpului în planul vertical considerat
Imperfecțiunile globale trebuie aplicate structurii în modelul de analiză globală, pentru a obține încărcările corecte. Imperfecțiunile globale nu trebuie aplicate și în modelul din aplicația IDEA StatiCa Member, dacă, de exemplu, este analizată o singură grindă.
Imperfecțiuni locale ale elementelor
Imperfecțiunile locale ale elementelor sunt descrise în EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). Imperfecțiunile sunt considerate sub forma unei imperfecțiuni locale de tip săgeată, cu amplitudinea e0/L, unde L este lungimea teoretică a elementului (distanța nod-la-nod).
Valorile de calcul ale imperfecțiunilor inițiale locale de tip săgeată (din EN 1993-1-1 – Tabelul 5.1)
Se utilizează analiza plastică, deci trebuie folosită coloana din dreapta a tabelului. Amplitudinea e0 trebuie aleasă conform tabelului de mai sus pentru elementele predominant comprimate la care se așteaptă flambaj prin încovoiere, torsional sau torsional-încovoiere. Dacă elementul este predominant solicitat la încovoiere, iar modul principal de cedare este flambajul lateral-torsional, amplitudinea e0 poate fi redusă cu factorul k = 0,5, conform EN 1993-1-1, Cl. 5.3.4 (3).
Sunt prezentate două exemple:
Exemplul 1: Stâlp
Un stâlp cu lungimea de 4 m este solicitat de o forță axială și are αcr = 1,4 pentru flambaj în jurul axei puternice și αcr = 1,5 în jurul axei slabe. Celelalte valori sunt semnificativ mai mari. Trebuie verificate două cazuri:
- Flambaj în jurul axei puternice: Conform Tabelului 6.2, este selectată curba de flambaj a, care corespunde unei amplitudini de imperfecțiune e0 / L = 1 / 250 pentru analiza plastică. Prin urmare, se aplică o amplitudine de 4000 / 250 = 16 mm primei forme a modului de flambaj. Se rulează GMNIA și se evaluează stările limită.
- Flambaj în jurul axei slabe: Conform Tabelului 6.2, este selectată curba de flambaj b, care corespunde unei amplitudini de imperfecțiune e0 / L = 1 / 200 pentru analiza plastică. Prin urmare, se aplică o amplitudine de 4000 / 200 = 20 mm celei de-a doua forme a modului de flambaj. Se rulează GMNIA și se evaluează stările limită.
Trebuie utilizată rezistența minimă la încărcare. Alternativ, ambele moduri de flambaj pot fi utilizate simultan, ceea ce conduce la un rezultat mai sigur și la un timp de calcul mai rapid.
Exemplul 2: Grindă
O grindă cu deschiderea teoretică (distanța nod-la-nod) de 6 m este solicitată de o încărcare transversală. LBA arată că prima formă a modului de flambaj este flambajul lateral-torsional, cu αcr = 1,9. Celelalte forme ale modurilor de flambaj au valori semnificativ mai mari ale lui αcr. Conform Tabelului 6.4, este selectată curba de flambaj a, care corespunde amplitudinii e0 / L = 1 / 250. Deoarece se investighează flambajul lateral-torsional, poate fi utilizat factorul k0 = 0,5. Se aplică primei forme a modului de flambaj o amplitudine de 0,5 • 6000 / 250 = 12 mm. Se rulează GMNIA și se evaluează stările limită
Imperfecțiuni locale ale plăcilor zvelte ale elementelor
Dacă elementele sunt de clasa 4, trebuie aplicate și imperfecțiuni locale ale plăcilor. Amplitudinea imperfecțiunii panoului trebuie să fie a / 200, unde a este deschiderea mai mică a panoului, conform EN 1993-1-5, Cl. C.5.
Flambajul local al plăcilor zvelte
Deși GMNIA ar trebui să fie o analiză adecvată pentru evaluarea elementelor zvelte, în prezent nu au fost efectuate suficiente verificări și validări pentru a confirma că modelul este sigur. Prin urmare, nu se recomandă utilizarea IDEA StatiCa Member pentru elemente zvelte (clasa 4) deocamdată.
Influența imperfecțiunilor asupra analizei numerice a plăcilor zvelte
Aplicarea imperfecțiunilor în IDEA StatiCa Member
IDEA StatiCa Member permite aplicarea imperfecțiunilor pe formele modurilor de flambaj, cu amplitudinea maximă aleasă de utilizator, în valoare absolută. De obicei, prima formă a modului de flambaj, cu amplitudinea maximă conform Tabelului 5.1 din EN 1993-1-1, este suficientă. Pentru elementele cu clasa secțiunii transversale 4, trebuie luate în considerare mai multe forme ale modurilor de flambaj, utilizându-se o combinație de cel puțin două moduri de flambaj. În special pentru un model cu mai multe elemente analizate, trebuie selectate mai multe forme ale modurilor de flambaj.
Imperfecțiunile geometrice sunt echivalente și nu trebuie să intervină în evaluarea rezultatelor, de exemplu în deformația la starea limită de exploatare. Prin urmare, la vizualizarea rezultatelor, sunt afișate doar deformațiile datorate încărcării, pe o structură nedeformată de imperfecțiuni.
Proiectare avansată conform AISC 360-16
AISC 360-16 nu se referă direct la proiectarea elementelor printr-o analiză cu elemente finite utilizând elemente de tip placă, astfel încât se recomandă utilizarea unui ghid mult mai detaliat din EN 1993-1-5. Comm. 1.3.3b face trimitere la ECCS: Ultimate Limit State Calculation of Sway Frames with Rigid Joints (1984), unde este utilizat conceptul de imperfecțiune geometrică echivalentă. Proiectarea prin analiză inelastică este acoperită în Anexa 1.3. Analiza inelastică trebuie să ia în considerare:
- deformațiile elementului la încovoiere, forfecare, forță axială și torsiune, precum și toate celelalte deformații ale componentelor și îmbinărilor care contribuie la deplasările structurii – acoperite prin utilizarea GMNIA și a elementului compus din elemente de tip placă
- efectele de ordinul doi (inclusiv efectele P-Δ, P-δ și de răsucire) – acoperite prin utilizarea GMNIA
- imperfecțiunile geometrice – definite de utilizator prin folosirea formei modului de flambaj obținute din analiza LBA
- reducerile de rigiditate datorate comportamentului inelastic, inclusiv curgerea parțială a secțiunii transversale, care poate fi accentuată de prezența tensiunilor reziduale – nu este posibilă definirea tensiunii reziduale în element. Totuși, conform Anexei 1.3.3c, modelarea tensiunii reziduale poate fi înlocuită prin reducerea modulului de elasticitate, E, și a modulului de forfecare, G, cu un factor de 0,8.
- incertitudinea în rezistența și rigiditatea sistemului, elementului și îmbinării – acoperită prin utilizarea imperfecțiunilor geometrice și a reducerii rigidității
Anexa 1.3.3b prevede: „În toate cazurile, analiza trebuie să modeleze direct efectele imperfecțiunilor inițiale, atât cele datorate deplasării punctelor de intersecție ale elementelor față de pozițiile nominale (imperfecțiuni de sistem), cât și abaterile inițiale de la rectilinitate sau decalajele elementelor de-a lungul lungimii lor (imperfecțiuni de element). Mărimea deplasărilor inițiale trebuie să fie valoarea maximă considerată în proiectare; configurația deplasărilor inițiale trebuie să fie astfel încât să producă cel mai mare efect destabilizator.”
Imperfecțiunile geometrice sunt descrise în Comm. C2.2: „Imperfecțiunile geometrice inițiale sunt considerate, în mod conservator, egale cu toleranțele maxime de material, fabricație și montaj permise în AISC Code of Standard Practice (AISC, 2016a): o abatere de la rectilinitate a elementului egală cu L / 1000, unde L este lungimea elementului între punctele de contravântuire sau de cadru, și o abatere de la verticalitate a cadrului egală cu H / 500, unde H este înălțimea nivelului.”
Se recomandă aplicarea abaterii de la verticalitate în software-ul 3D de analiză cu elemente finite și a abaterii de la rectilinitate în aplicația IDEA StatiCa Member.
Rezumat:
Dacă se decide utilizarea abordării AISC, aplicați abaterea de la verticalitate H / 500 în software-ul 3D de analiză cu elemente finite, abaterea de la rectilinitate L / 1000 în Member și reduceți modulul de elasticitate la întindere/compresiune și modulul de forfecare cu un factor de 0,8. Rețineți că această procedură nu acoperă problemele complicate care apar atunci când mai mulți factori ai modurilor de flambaj sunt apropiați ca valoare.
- Steel
- Member design
- Postare pe blog
Flambaj lateral-torsional
Citește mai mult
- Steel
- Knowledge base
Lungimea elementului
Citește mai mult
- Steel
- Member design
- Webinar
IDEA StatiCa Member – Soluție pentru flambaj
Citește mai mult- Steel
- Member design
- Verifications