Modul Stability definuje globální imperfekce a imperfekce prvků samostatně. Globální imperfekce se zadávají buď jako jednoduchý náklon ve směrech X a Y, nebo jako škálovaný tvar boulení získaný z LBA. Imperfekce prvků se zadávají pouze jako škálovaný tvar boulení získaný z LBA s doplňujícími okrajovými podmínkami. Obě se používají v GMNIA.
Typický postup je následující:
- Spusťte MNA a LBA. Výsledky LBA nejsou potřeba, pokud se používá pouze jednoduchý náklon.
- Zkontrolujte tvary boulení a vyberte ty, které jsou pro imperfekce relevantní.
- Určete amplitudy imperfekcí podle návrhové normy.
- Zadejte imperfekce v tabulce vlastností na kartě LBA+IMP v záložce CHECK .
- Spusťte GMNIA s uvažováním obou znamének imperfekcí a jako rozhodující vezměte nejnepříznivější výsledek.
Typy imperfekcí a jejich definice
Obecně by se v GMNIA měly uplatnit tři typy imperfekcí.
A. Globální imperfekce konstrukce (náklon)
Globální imperfekce vyjadřuje skutečnost, že konstrukce jako celek není nikdy dokonale svislá. Sloupy jsou montovány s malou odchylkou od svislice a podpory nejsou dokonale vodorovné, takže celá analyzovaná část konstrukce je od začátku mírně nakloněná. Tato imperfekce je důležitá zejména u konstrukcí citlivých na posun, kde vodorovné posunutí celé konstrukce zvyšuje vnitřní síly. Lze ji definovat dvěma způsoby:
Definice globálních imperfekcí – metoda "Simple inclination"
Metoda Simple inclination zavádí globální imperfekci náklonu jako počáteční naklonění celé konstrukce, bez použití výsledků LBA či tvarů boulení. Definuje se na kartě LBA+IMP v části Global imperfection of the structure pomocí sklonů Dx a Dy v mm/m, tedy vodorovného posunu v globálních směrech X a Y na metr výšky. Každý uzel je posunut lineárně podle své výšky nad úrovní Zero level [m], která se obvykle nastavuje na horní líc základů nebo na paty sloupů, kde je posun nulový.
Definice globálních imperfekcí – metoda "Buckling shape"
Metoda Buckling shape zavádí globální imperfekci jako škálovanou kombinaci tvarů boulení získaných z LBA, vypočtených s okrajovými podmínkami definovanými na kartě MODEL. Definuje se na kartě LBA+IMP v části Global imperfection of the structure nastavením Method na Buckling shape a zadáním hodnoty Buckling shape imperfection amplitude [mm], tedy maximální odchylky imperfektní geometrie.
Tabulka uvádí tvary pro každou kombinaci zatížení s následujícími údaji:
- Factor je kritický součinitel zatížení αcr , kterým by bylo nutné znásobit návrhovou kombinaci zatížení, aby došlo k pružnému boulení konstrukce v daném tvaru boulení.
- Relevance [%] je míra toho, jak snadno se konstrukce deformuje v daném tvaru boulení. Porovnává velikost deformované části konstrukce s pružnou energií, kterou deformace vyžaduje. Tvar, při kterém se s malou energií deformuje velká část konstrukce, získá vysokou hodnotu relevance, zatímco tvar, který deformuje pouze malou část konstrukce nebo vyžaduje velkou energii, získá nízkou hodnotu.
- Weight [-1, 1] je součinitel, který zahrnuje tvar boulení do imperfekce a určuje jeho směr. Jakákoli nenulová hodnota mezi −1 a 1 tvar aktivuje a znaménko hodnoty určuje směr deformace. Váha násobí zadanou hodnotu Buckling shape imperfection amplitude [mm], takže tvar je aplikován s amplitudou váha × amplituda. Prázdná buňka nebo nula znamená, že se tvar nepoužije.
Vyberte tvary, při kterých se celá konstrukce vychyluje, obvykle ty s nejnižším součinitelem a vysokou relevancí, a spusťte GMNIA s uvažováním obou znamének vah.
B. Imperfekce prvků
Imperfekce prvku vyjadřuje počáteční prohnutí nebo zkroucení jednotlivého prvku spolu s vlivem zbytkových napětí z válcování nebo svařování. Aplikuje se ve tvaru příslušného tvaru boulení prvku z LBA (ohybové, torzní, ohybově-torzní nebo klopení). U konstrukcí citlivých na posun se imperfekce prvků kombinují s globální imperfekcí, nepoužívají se místo ní.
Definice imperfekcí prvků
Imperfekce prvků se zavádějí jako škálovaná kombinace tvarů boulení získaných z LBA s doplňujícími okrajovými podmínkami: na koncích všech souvisejících prvků napojených na prvky CBFEM, modelovaných 1D prvky nosníků, jsou přidány podpory ve směrech X a Y. Tyto podpory zabraňují vzniku globálních tvarů boulení, takže tvary boulení představují boulení jednotlivých prvků mezi místy jejich napojení. Definují se na kartě LBA+IMP v části Member imperfection pomocí hodnoty Buckling shape imperfection amplitude [mm].
Tabulka v části Member imperfection funguje stejně jako tabulka pro globální imperfekce popsaná výše. Jediný rozdíl je v tom, že tvary boulení pocházejí z LBA s doplňujícími okrajovými podmínkami. Pro každou kombinaci zatížení (Loads) uvádí tvary boulení (Shape) s jejich kritickým součinitelem zatížení (Factor, αcr) a hodnotou Relevance [%]. Hodnota Weight mezi −1 a 1 zahrne tvar do imperfekce a násobí hodnotu Buckling shape imperfection amplitude [mm], přičemž její znaménko určuje směr.
Vyberte tvary vykazující ohybové, torzní, ohybově-torzní boulení nebo klopení analyzovaných prvků a spusťte GMNIA s uvažováním obou znamének vah.
C. Imperfekce plechů
Imperfekce plechu vyjadřuje počáteční odchylku od rovinnosti jednotlivých plechů, například stojin, pásnic nebo výztuh. Aplikuje se ve tvaru příslušného tvaru lokálního boulení z LBA.
Definice imperfekcí plechů
Imperfekce plechů se definují ve stejné tabulce jako Member imperfection; pro ně neexistuje samostatný vstup. Pokud tabulka obsahuje tvary boulení představující lokální boulení pásnic nebo stojin, zahrňte je do imperfekce nastavením nenulové hodnoty Weight pro tyto tvary.
Zobrazení imperfekcí
Skupina Imperfection na kartě CHECK nabízí tři způsoby zobrazení imperfekcí ve 3D scéně:
- LB shape zobrazí tvar boulení z tabulky a řádku, které mají aktuálně fokus.
- Partial zobrazí imperfekci toho typu, jehož tabulka má aktuálně fokus: globální nebo imperfekci prvku.
- Total zobrazí součet všech imperfekcí bez ohledu na fokus. Jedná se o imperfektní geometrii, která vstupuje do GMNIA.
Amplitudy imperfekcí podle návrhových norem
Každá norma obsahuje pokyny, jak určit imperfekce, které zadáváte ve Stability pro analýzu GMNIA. Níže jsou uvedeny definice popsané v Eurokódu.
Globální imperfekce (náklon)
Globální imperfekce konstrukce jsou popsány v EN 1993-1-1, čl. 5.3.2 (3). Konstrukce by měla být nakloněna ve formě ekvivalentní imperfekce náklonu podle následujícího obrázku.
Ekvivalentní imperfekce náklonu (z EN 1993-1-1 – Obrázek 5.2)
Úhel imperfekce je:
kde:
- ϕ0 = 1/200 – základní hodnota imperfekce
- – redukční součinitel pro výšku h platný pro sloupy
- h – výška konstrukce v metrech
- – redukční součinitel pro počet sloupů v řadě
- m – počet sloupů v řadě, do kterého se zahrnují pouze sloupy přenášející svislé zatížení NEd ne menší než 50 % průměrné hodnoty ve sloupu v uvažované svislé rovině
Imperfekce prvků
Lokální imperfekce prvků jsou popsány v EN 1993-1-1, čl. 5.3.2 (3). Amplituda imperfekce e0 se vypočte podle tabulky 5.1, přičemž se má použít plastická analýza.
Pro určení křivky vzpěrné pevnosti na kartě je třeba rozhodnout na základě zobrazeného tvaru boulení v analýze LBA v modulu Member, zda:
- Prvek je převážně tlačený, kdy se očekává ohybové, torzní nebo ohybově-torzní boulení, a použije se tabulka 6.2,
- Nebo zda je prvek převážně ohýbaný a hlavním způsobem porušení je klopení, a použije se tabulka 6.4.
Lokální imperfekce plechů
Amplitudy vycházejí z EN 1993-1-5, čl. C.5. U štíhlých plechů je lokální imperfekce 1/200 kratšího rozpětí deskového panelu. U štíhlých průřezů (třídy 4) kombinujte alespoň dva tvary boulení, aby mohlo dojít k interakci lokálního boulení a boulení prvku.
Směr imperfekcí
Každá imperfekce by se měla aplikovat v kladném i záporném směru a rozhodující je méně příznivý výsledek. Pokud se kombinuje několik imperfekcí, je třeba spočítat všechny kombinace jejich směrů.
