Stability định nghĩa riêng khuyết tật hình học tổng thể và khuyết tật hình học của cấu kiện. Khuyết tật hình học tổng thể được nhập dưới dạng độ nghiêng đơn giản theo phương X và Y, hoặc dưới dạng dạng oằn đã nhân hệ số tỷ lệ thu được từ LBA. Khuyết tật hình học của cấu kiện chỉ được nhập dưới dạng dạng oằn đã nhân hệ số tỷ lệ thu được từ LBA với các điều kiện biên bổ sung. Cả hai đều được sử dụng trong GMNIA.
Quy trình thông thường như sau:
- Chạy MNA và LBA. Không cần kết quả LBA nếu chỉ sử dụng độ nghiêng đơn giản.
- Xem xét các dạng oằn và chọn những dạng phù hợp cho khuyết tật hình học.
- Xác định biên độ khuyết tật hình học theo tiêu chuẩn thiết kế.
- Nhập các khuyết tật hình học trên bảng thuộc tính, tab LBA+IMP trong tab CHECK .
- Chạy GMNIA có xét cả hai dấu của khuyết tật hình học và lấy kết quả bất lợi nhất làm kết quả quyết định.
Các loại khuyết tật hình học và cách định nghĩa
Nhìn chung, cần áp dụng ba loại khuyết tật hình học trong GMNIA.
A. Khuyết tật hình học tổng thể (độ lệch ngang) của kết cấu
Khuyết tật hình học tổng thể phản ánh thực tế là kết cấu nói chung không bao giờ hoàn toàn thẳng đứng. Các cột được dựng lệch nhẹ so với phương thẳng đứng và các gối đỡ không hoàn toàn cân bằng, nên toàn bộ phần được phân tích ban đầu đã hơi nghiêng. Khuyết tật này chủ yếu quan trọng đối với các kết cấu nhạy cảm với chuyển vị ngang, trong đó chuyển vị ngang của toàn bộ kết cấu làm tăng nội lực. Có thể định nghĩa theo hai cách:
Định nghĩa khuyết tật hình học tổng thể - phương pháp "Simple inclination"
Phương pháp Simple inclination áp dụng khuyết tật độ lệch ngang tổng thể dưới dạng độ nghiêng ban đầu của toàn bộ kết cấu, không cần kết quả LBA hay các dạng oằn. Khuyết tật này được định nghĩa trên tab LBA+IMP trong mục Global imperfection of the structure bằng các độ nghiêng Dx và Dy tính theo mm/m, tức là độ dịch chuyển ngang theo phương X và Y của hệ tọa độ chung trên mỗi mét chiều cao. Mỗi nút được dịch chuyển tuyến tính theo chiều cao của nó so với Zero level [m], thường được đặt tại mặt trên của móng hoặc chân cột, nơi độ dịch chuyển bằng không.
Định nghĩa khuyết tật hình học tổng thể - phương pháp "Buckling shape"
Phương pháp Buckling shape áp dụng khuyết tật hình học tổng thể dưới dạng tổ hợp các dạng oằn đã nhân hệ số tỷ lệ thu được từ LBA, được tính với các điều kiện biên định nghĩa trên tab MODEL. Khuyết tật này được định nghĩa trên tab LBA+IMP trong mục Global imperfection of the structure với Method đặt là Buckling shape và Buckling shape imperfection amplitude [mm], tức là độ lệch lớn nhất của hình học có khuyết tật.
Bảng liệt kê các dạng oằn cho từng tổ hợp tải trọng cùng với:
- Factor là hệ số tải trọng tới hạn αcr mà tổ hợp tải trọng thiết kế cần được nhân lên để gây ra oằn đàn hồi của kết cấu theo một dạng oằn nhất định.
- Relevance [%] là thước đo mức độ dễ biến dạng của kết cấu theo một dạng oằn nhất định. Chỉ số này so sánh kích thước của phần kết cấu bị biến dạng với năng lượng đàn hồi mà biến dạng đó cần. Dạng oằn mà một phần lớn của kết cấu biến dạng với ít năng lượng sẽ có giá trị relevance cao, trong khi dạng oằn chỉ làm biến dạng một phần nhỏ của kết cấu, hoặc cần nhiều năng lượng, sẽ có giá trị thấp.
- Weight [-1, 1] là hệ số đưa một dạng oằn vào khuyết tật hình học và xác định hướng của nó. Bất kỳ giá trị khác không nào trong khoảng từ −1 đến 1 đều kích hoạt dạng oằn đó, và dấu của giá trị xác định hướng biến dạng. Weight được nhân với Buckling shape imperfection amplitude [mm] đã nhập, do đó dạng oằn được áp dụng với biên độ bằng weight × biên độ. Ô trống hoặc giá trị bằng không có nghĩa là dạng oằn không được sử dụng.
Hãy chọn các dạng oằn trong đó toàn bộ kết cấu bị lệch ngang, thường là những dạng có hệ số thấp nhất và relevance cao, rồi chạy GMNIA có xét cả hai dấu của weight.
B. Khuyết tật hình học của cấu kiện
Khuyết tật hình học của cấu kiện phản ánh độ cong hoặc độ xoắn ban đầu của từng cấu kiện riêng lẻ, cùng với ảnh hưởng của ứng suất dư do cán hoặc hàn. Khuyết tật này được áp dụng theo hình dạng của dạng oằn cấu kiện tương ứng từ LBA (oằn uốn, oằn xoắn, oằn xoắn-uốn hoặc oằn xoắn ngang). Đối với các kết cấu nhạy cảm với chuyển vị ngang, khuyết tật hình học của cấu kiện được kết hợp với khuyết tật hình học tổng thể, chứ không được dùng thay thế cho nó.
Định nghĩa khuyết tật hình học của cấu kiện
Khuyết tật hình học của cấu kiện được áp dụng dưới dạng tổ hợp các dạng oằn đã nhân hệ số tỷ lệ thu được từ LBA với các điều kiện biên bổ sung: các gối đỡ theo phương X và Y được thêm vào tại các đầu của tất cả các cấu kiện liên quan được nối với các cấu kiện CBFEM, được mô hình hóa bằng các phần tử dầm 1D. Các gối đỡ này ngăn không cho xuất hiện các dạng oằn tổng thể, do đó các dạng oằn thể hiện sự oằn của từng cấu kiện riêng lẻ giữa các điểm liên kết của chúng. Khuyết tật được định nghĩa trên tab LBA+IMP trong mục Member imperfection bằng Buckling shape imperfection amplitude [mm].
Bảng trong Member imperfection hoạt động giống như bảng dành cho khuyết tật hình học tổng thể đã mô tả ở trên. Điểm khác biệt duy nhất là các dạng oằn đến từ LBA với các điều kiện biên bổ sung. Với mỗi tổ hợp tải trọng (Loads), bảng liệt kê các dạng oằn (Shape) cùng với hệ số tải trọng tới hạn (Factor, αcr) và Relevance [%]. Weight trong khoảng từ −1 đến 1 đưa một dạng oằn vào khuyết tật hình học và được nhân với Buckling shape imperfection amplitude [mm], và dấu của nó xác định hướng.
Hãy chọn các dạng oằn thể hiện oằn uốn, oằn xoắn, oằn uốn-xoắn hoặc oằn xoắn ngang của các cấu kiện được phân tích và chạy GMNIA có xét cả hai dấu của weight.
C. Khuyết tật hình học của bản
Khuyết tật hình học của bản phản ánh độ không phẳng ban đầu của từng bản riêng lẻ, chẳng hạn như bản bụng, bản cánh hoặc sườn tăng cứng. Khuyết tật này được áp dụng theo hình dạng của dạng oằn cục bộ tương ứng từ LBA.
Định nghĩa khuyết tật hình học của bản
Khuyết tật hình học của bản được định nghĩa trong cùng bảng với Member imperfection; không có mục nhập riêng cho chúng. Nếu bảng chứa các dạng oằn thể hiện oằn cục bộ của bản cánh hoặc bản bụng, hãy đưa chúng vào khuyết tật hình học bằng cách đặt Weight khác không cho các dạng oằn đó.
Hiển thị khuyết tật hình học
Nhóm Imperfection trên tab CHECK cung cấp ba cách hiển thị khuyết tật hình học trong khung cảnh 3D:
- LB shape hiển thị dạng oằn từ bảng và hàng đang được chọn.
- Partial hiển thị khuyết tật hình học thuộc loại có bảng đang được chọn: tổng thể hoặc cấu kiện.
- Total hiển thị tổng của tất cả các khuyết tật hình học, bất kể bảng nào đang được chọn. Đây là hình học có khuyết tật được đưa vào GMNIA.
Biên độ khuyết tật hình học theo các tiêu chuẩn thiết kế
Mỗi tiêu chuẩn có hướng dẫn riêng về cách xác định các khuyết tật hình học, được nhập vào Stability cho phân tích GMNIA. Dưới đây là các định nghĩa được mô tả trong Eurocode.
Khuyết tật hình học tổng thể (độ lệch ngang)
Khuyết tật hình học tổng thể của kết cấu được mô tả trong EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). Kết cấu cần được nghiêng dưới dạng khuyết tật độ lệch ngang tương đương theo hình sau.
Khuyết tật độ lệch ngang tương đương (từ EN 1993-1-1 – Hình 5.2)
Góc khuyết tật hình học là:
trong đó:
- ϕ0 = 1/200 – giá trị cơ bản của khuyết tật hình học
- – hệ số giảm theo chiều cao h áp dụng cho các cột
- h – chiều cao của kết cấu tính bằng mét
- – hệ số giảm theo số lượng cột trong một hàng
- m – số lượng cột trong một hàng, chỉ tính những cột chịu lực đứng NEd không nhỏ hơn 50 % giá trị trung bình của cột trong mặt phẳng thẳng đứng đang xét
Khuyết tật hình học của cấu kiện
Khuyết tật hình học cục bộ của cấu kiện được mô tả trong EN 1993-1-1, Cl. 5.3.2 (3). Biên độ khuyết tật hình học e0 được tính theo Bảng 5.1, trong đó cần sử dụng phân tích dẻo.
Để xác định đường cong oằn trong tab, bạn cần quyết định dựa trên dạng oằn hiển thị trong phân tích LBA trong Member xem:
- Cấu kiện chủ yếu chịu nén, trong đó dự kiến xảy ra oằn uốn, oằn xoắn hoặc oằn xoắn-uốn, và sử dụng Bảng 6.2,
- Hoặc cấu kiện chủ yếu chịu uốn và dạng phá hoại chính là oằn xoắn ngang, và sử dụng Bảng 6.4.
Khuyết tật hình học cục bộ của bản
Các biên độ tuân theo EN 1993-1-5, Cl. C.5. Đối với các bản mảnh, khuyết tật hình học cục bộ bằng 1/200 nhịp ngắn hơn của tấm bản. Đối với các tiết diện mảnh (loại 4), cần kết hợp ít nhất hai dạng oằn, để oằn cục bộ và oằn cấu kiện có thể tương tác với nhau.
Hướng của khuyết tật hình học
Mỗi khuyết tật hình học cần được áp dụng theo cả hướng dương và hướng âm, và kết quả bất lợi hơn là kết quả quyết định. Khi kết hợp nhiều khuyết tật hình học, cần tính toán tất cả các tổ hợp hướng của chúng.