Global burkulma ve lokal burkulma. Bu ne anlama gelir?

Tasarım yönetmeliği, deformasyonların neden olduğu ilgili iç kuvvetlerdeki veya momentlerdeki artışın ya da yapısal davranıştaki herhangi bir değişikliğin ihmal edilebileceği durumlarda yapı için birinci mertebe analizinin kullanılabileceğini belirtmektedir.

Bu artışın ihmal edilip edilemeyeceğini değerlendirmek için kritik burkulma faktörü α_cr kullanılabilir. Burkulma faktörünün 15'ten büyük olduğu durumlarda (plastik tasarım söz konusu olduğunda) veya 10'dan büyük olduğu durumlarda (plakalardaki gerilmenin elastik dalda olması halinde) elemanlar için (bağlantı dahil) global burkulma ihmal edilebilir.

Lokal burkulma tek tek plakalara (nervürler, kolon gövdesi) uygulanır ve buna karşılık gelen sınır burkulma faktörleri tasarım yönetmeliklerine ve araştırma deneyimlerine göre belirlenir. Lokal burkulmanın etkileri, burkulma faktörünün aşağıdaki değerlerde olması durumunda ihmal edilebilir kabul edilir:

• ≥ 2 - 4 kenardan mesnetlenmiş plaka durumunda
• ≥ 3 - 3 kenardan mesnetlenmiş plaka durumunda
• ≥ 4 - 2 kenardan (komşu kenarlar) mesnetlenmiş plaka durumunda
• ≥ 15 - 2 kenardan (karşılıklı kenarlar) mesnetlenmiş plaka durumunda

Videoda, burkulma faktörleri ve burkulma şekilleri göz önünde bulundurularak farklı burkulma türlerini ve bunlarla nasıl başa çıkılacağını görebilirsiniz.

Analiz edilen elemanda beklenebilecek burkulma türleri hakkında daha kapsamlı bir açıklama için Doğrusal burkulma analizi (LBA) hakkındaki makalemizi inceleyiniz.

Belirli durumlarda burkulma sonuçları nasıl değerlendirilir?

Her şeyden önce, burkulma analizi kullanarak elastik kritik burkulma için minimum kuvvet çarpanı α_cr'yi belirlememiz gerekmektedir. IDEA StatiCa, burkulma faktörlerini sonuç tablolarında sunar ve her faktöre ait burkulma şekilleri 3D görünümde görüntülenebilir.

Global analiz için sınır değer EN 1993-1-1:2005 Md. 5.2.1'de bulunabilir.

Örnek 1

İlk örnekte, basınç kuvveti bir bağlantı plakasıyla birleştirilen kirişe uygulanmaktadır.

Geometrik olarak doğrusal hesaptan elde edilen sonuçlar sunulmakta olup birinci faktör 8,76'dır. EN 1993-1-1:2005 Md. 5.2.1'e göre, bu birleşim kirişin stabilitesi açısından kritik olduğundan sınır değer 15'tir ve sonuç olarak bağlantı burkulma analizini geçememiştir. Üstelik bu tek taraflı bağlantı plakası, basınç konfigürasyonunda bu çaprazlamada tehlike oluşturmaktadır.

Bir gusset plakasının burkulma dayanımının nasıl hesaplanacağı hakkında buradan daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Örnek 2

Öte yandan, bağlantılardaki plakaların büyük çoğunluğunda lokal burkulma meydana gelebilir ve kapsamlı analiz gerektiren kritik burkulma faktörü α_cr'nin maksimum değeri genellikle daha küçüktür. Nervürler ve kayma etkisindeki kolon paneli için, kritik burkulma faktörünün 3'ten büyük olması durumunda burkulmanın dikkate alınmasının gerekmediği doğrulanmıştır.

Her bileşen için doğru sınır değeri belirleyip karar vermemiz gerekmektedir. Bu örnek, birinci burkulma modunun α_cr = 8,76 >> 3 faktörüyle bir nervüre ait olduğunu göstermektedir. Bu örnekte, birinci burkulma modu tehlikeli değildir.

Burkulma analizi yapılırken ve sonuçlar değerlendirilirken mühendislik muhakemesi devreye girmelidir. Kritik burkulma faktörü için global veya lokal sınırların ne zaman kullanılacağı sorusunun doğru yanıtı için tasarlanan yapının topolojisi ve taşıyıcı sistem bilgisi büyük önem taşımaktadır. IDEA StatiCa, birleşimin herhangi bir bölümüne ait burkulma şekillerini ve kritik faktörü sunabilmekle birlikte, yönetmeliğe göre burkulma kod kontrolü sağlamamaktadır.

Burkulma şekillerinin sonuçları negatif değerler verdiğinde, bu hesaplamanın başarısız olduğu veya sonucun hatalı olduğu anlamına gelmez. Bu durumlarda tam olarak ne olduğu bu bilgi tabanı makalesinde açıklanmaktadır.

Eleman burkulma analizi değerlendirmesine ilişkin pratik bir örnek bu web semineri videosunda sunulmuştur:

Teorik Arka Plan

Burkulma konusu ve IDEA StatiCa çözümü hakkında daha derin bir anlayış için Teorik Arka Plan makalelerimizde burkulma analizine ilişkin temel bilgileri okuyunuz. 

IDEA StatiCa Connection - Çelik bağlantıların yapısal tasarımı 

IDEA StatiCa Member - Eleman stabilitesi

Eğitimler

Modeli kurmak ve analizi çalıştırmak için adım adım eğitimler hazırladık. Aşağıda bağlantıları bulabilirsiniz:

Yanal burulmalı burkulmanın etkisindeki çelik çapraz kirişin yapısal tasarımı (EN)

Çelik çerçevenin yapısal tasarımı ve kod kontrolü (EN)

Çelik bağlantının burkulma analizi (EN)