Stability definieert globale imperfecties en staafimperfecties afzonderlijk. Globale imperfecties worden ingevoerd als een eenvoudige hellingshoek in X en Y of als een geschaalde knikvorm uit de LBA. Staafimperfecties worden alleen ingevoerd als een geschaalde knikvorm uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden. Beide worden gebruikt in GMNIA.
De typische werkwijze is:
- Voer MNA en LBA uit. De resultaten van de LBA zijn niet nodig als alleen de eenvoudige hellingshoek wordt gebruikt.
- Beoordeel de knikvormen en selecteer de vormen die relevant zijn voor de imperfecties.
- Bepaal de amplitudes van de imperfecties volgens de norm.
- Voer de imperfecties in op het tabblad LBA+IMP van het eigenschappenvenster op het tabblad CHECK .
- Voer GMNIA uit met beide tekens van de imperfecties en neem het ongunstigste resultaat als maatgevend.
Typen imperfecties en hun definities
In het algemeen moeten in GMNIA drie typen imperfecties worden toegepast.
A. Globale imperfecties (scheefstand) van de constructie
Een globale imperfectie weergeeft het feit dat de constructie als geheel nooit perfect verticaal is. Kolommen worden iets uit het lood geplaatst en opleggingen liggen niet perfect waterpas, waardoor het hele geanalyseerde deel licht gekanteld begint. Deze imperfectie is vooral van belang voor constructies die gevoelig zijn voor zijdelingse uitwijking, waarbij de horizontale verplaatsing van de hele constructie de interne krachten vergroot. Zij kan op twee manieren worden gedefinieerd:
Definitie van globale imperfecties - methode "Simple inclination"
Bij Simple inclination wordt de globale scheefstandimperfectie toegepast als een initiële helling van de hele constructie, zonder LBA-resultaten of knikvormen. Zij wordt gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Global imperfection of the structure met de hellingen Dx en Dy in mm/m, dat wil zeggen de horizontale verschuiving in de globale X- en Y-richting per meter hoogte. Elke knoop wordt lineair verschoven met zijn hoogte boven het Zero level [m], dat doorgaans wordt gelegd op de bovenzijde van de fundering of de kolomvoeten, waar de verschuiving nul is.
Definitie van globale imperfecties - methode "Buckling shape"
Bij Buckling shape wordt de globale imperfectie toegepast als een geschaalde combinatie van knikvormen uit de LBA, berekend met de randvoorwaarden die zijn gedefinieerd op het tabblad MODEL. Zij wordt gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Global imperfection of the structure met Method ingesteld op Buckling shape en de Buckling shape imperfection amplitude [mm], dat wil zeggen de maximale afwijking van de imperfecte geometrie.
De tabel toont de vormen voor elke belastingcombinatie met hun:
- Factor is de kritieke belastingfactor αcr waarmee de rekenbelastingcombinatie zou moeten worden vergroot om elastisch knikken van de constructie in een gegeven knikvorm te veroorzaken.
- Relevance [%] is een maat voor hoe gemakkelijk de constructie vervormt in een gegeven knikvorm. Zij vergelijkt de omvang van het vervormde deel van de constructie met de elastische energie die de vervorming vraagt. Een vorm waarin een groot deel van de constructie met weinig energie vervormt, krijgt een hoge relevantiewaarde. Een vorm die slechts een klein deel van de constructie vervormt, of veel energie vraagt, krijgt een lage waarde.
- Weight [-1, 1] is een factor die een knikvorm in de imperfectie opneemt en de richting ervan bepaalt. Elke waarde ongelijk aan nul tussen −1 en 1 activeert de vorm, en het teken van de waarde bepaalt de richting van de vervorming. De weight vermenigvuldigt de ingevoerde Buckling shape imperfection amplitude [mm], zodat de vorm wordt toegepast met de amplitude weight × amplitude. Een lege cel of nul betekent dat de vorm niet wordt gebruikt.
Selecteer de vormen waarin de hele constructie zijdelings uitwijkt, doorgaans die met de laagste factor en een hoge relevantie, en voer GMNIA uit met beide tekens van de weights.
B. Staafimperfecties
Een staafimperfectie weergeeft de initiële kromming of wering van een afzonderlijke staaf, samen met het effect van restspanningen door walsen of lassen. Zij wordt toegepast in de vorm van de relevante knikvorm van de staaf uit de LBA (buigknik, torsieknik, buigtorsieknik of kip). Bij constructies die gevoelig zijn voor zijdelingse uitwijking worden staafimperfecties gecombineerd met de globale imperfectie en niet in plaats daarvan gebruikt.
Definitie van staafimperfecties
Staafimperfecties worden toegepast als een geschaalde combinatie van knikvormen uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden: opleggingen in de X- en Y-richting worden toegevoegd aan de uiteinden van alle gerelateerde staven die zijn aangesloten op de CBFEM-staven, gemodelleerd met 1D-balkelementen. Deze opleggingen voorkomen dat globale knikvormen optreden, zodat de knikvormen het knikken van de afzonderlijke staven tussen hun aansluitpunten weergeven. Zij worden gedefinieerd op het tabblad LBA+IMP bij Member imperfection met de Buckling shape imperfection amplitude [mm].
De tabel bij Member imperfection werkt op dezelfde manier als die voor de hierboven beschreven globale imperfecties. Het enige verschil is dat de knikvormen afkomstig zijn uit de LBA met aanvullende randvoorwaarden. Voor elke belastingcombinatie (Loads) toont de tabel de knikvormen (Shape) met hun kritieke belastingfactor (Factor, αcr) en Relevance [%]. Een Weight tussen −1 en 1 neemt een vorm op in de imperfectie en vermenigvuldigt de Buckling shape imperfection amplitude [mm]. Het teken ervan bepaalt de richting.
Selecteer de vormen die buigknik, torsieknik, buigtorsieknik of kip van de geanalyseerde staven tonen en voer GMNIA uit met beide tekens van de weights.
C. Plaatimperfecties
Een plaatimperfectie weergeeft de initiële onvlakheid van afzonderlijke platen, zoals lijven, flenzen of verstijvers. Zij wordt toegepast in de vorm van de relevante lokale knikvorm uit de LBA.
Definitie van plaatimperfecties
Plaatimperfecties worden gedefinieerd in dezelfde tabel voor Member imperfection. Er is geen aparte invoer voor. Als de tabel knikvormen bevat die lokaal plaatknikken van flenzen of lijven weergeven, neem deze dan op in de imperfectie door voor die vormen een Weight ongelijk aan nul in te stellen.
Weergave van imperfecties
De groep Imperfection op het tabblad CHECK biedt drie manieren om de imperfecties in de 3D-weergave te tonen:
- LB shape toont de knikvorm uit de tabel en rij die op dat moment de focus hebben.
- Partial toont de imperfectie van het type waarvan de tabel op dat moment de focus heeft: globaal of staaf.
- Total toont de som van alle imperfecties, ongeacht de focus. Dit is de imperfecte geometrie die in GMNIA wordt gebruikt.
Amplitudes van imperfecties op basis van de normen
Elke norm bevat richtlijnen voor het bepalen van imperfecties, die u in Stability invoert voor de GMNIA-analyse. Hieronder staan de definities volgens de Eurocode.
Globale imperfecties (scheefstand)
Globale imperfecties van de constructie worden beschreven in EN 1993-1-1, Art. 5.3.2 (3). De constructie moet worden geïnclineerd in de vorm van een equivalente scheefstandimperfectie volgens de onderstaande figuur.
Equivalente scheefstandimperfectie (uit EN 1993-1-1 – Figuur 5.2)
De hoek van de imperfectie is:
waarin:
- ϕ0 = 1/200 – basiswaarde van de imperfectie
- – reductiefactor voor de hoogte h, van toepassing op kolommen
- h – hoogte van de constructie in meters
- – reductiefactor voor het aantal kolommen in een rij
- m – aantal kolommen in een rij, waarbij alleen die kolommen worden meegeteld die een verticale belasting NEd dragen van niet minder dan 50 % van de gemiddelde waarde van de kolom in het beschouwde verticale vlak
Staafimperfecties
Lokale imperfecties van staven worden beschreven in EN 1993-1-1, Art. 5.3.2 (3). De imperfectieamplitude e0 wordt berekend met Tabel 5.1, waarbij plastische analyse moet worden gebruikt.
Om de knikcurve op het tabblad te bepalen, moet u op basis van de weergegeven knikvorm in de LBA-analyse in Member beslissen of:
- de staaf overwegend wordt gedrukt, waarbij buigknik, torsieknik of buigtorsieknik wordt verwacht, en Tabel 6.2 gebruiken,
- of dat de staaf overwegend wordt gebogen en de maatgevende bezwijkvorm kip is, en Tabel 6.4 gebruiken.
Lokale plaatimperfecties
De amplitudes volgen uit EN 1993-1-5, Art. C.5. Voor slanke platen is de lokale imperfectie 1/200 van de kortere overspanning van het plaatveld. Combineer voor slanke doorsneden (klasse 4) ten minste twee knikvormen, zodat lokaal knikken en staafknik kunnen interageren.
Richting van imperfecties
Elke imperfectie moet zowel in positieve als in negatieve richting worden toegepast, waarbij het ongunstigste resultaat maatgevend is. Wanneer meerdere imperfecties worden gecombineerd, moeten alle combinaties van hun richtingen worden berekend.
