Norma projektowa stanowi, że dla konstrukcji można zastosować analizę pierwszego rzędu, jeżeli można pominąć wzrost odpowiednich sił wewnętrznych lub momentów albo jakąkolwiek inną zmianę zachowania konstrukcji wywołaną odkształceniami.
Do oceny, czy wzrost ten można pominąć, można wykorzystać αcr – krytyczny współczynnik wyboczenia. Wyboczenie globalne elementów (łącznie z połączeniem) można pominąć, gdy współczynnik wyboczenia jest większy niż 15 (w przypadku projektowania plastycznego) lub większy niż 10 (gdy naprężenie w blachach mieści się na gałęzi sprężystej).
Wyboczenie lokalne dotyczy pojedynczych blach (usztywnień, środnika słupa), a odpowiadające mu graniczne współczynniki wyboczenia przyjmuje się zgodnie z normami projektowymi i badaniami doświadczalnymi. Skutki wyboczenia lokalnego można pominąć, gdy współczynnik wyboczenia wynosi:
- ≥ 2 - w przypadku blachy podpartej na 4 krawędziach
- ≥ 3 - w przypadku blachy podpartej na 3 krawędziach
- ≥ 4 - w przypadku blachy podpartej na 2 sąsiednich krawędziach
- ≥ 15 - w przypadku blachy podpartej na 2 przeciwległych krawędziach
Na filmie można zobaczyć różne rodzaje wyboczenia i sposoby postępowania z nimi, z uwzględnieniem współczynników i postaci wyboczenia.
Aby uzyskać pełniejsze wyjaśnienie, jakich rodzajów wyboczenia można oczekiwać w analizowanym elemencie, zapoznaj się z naszym artykułem o liniowej analizie wyboczeniowej (LBA).
Jak oceniać wyniki analizy wyboczeniowej w konkretnych przypadkach?
Przede wszystkim należy wyznaczyć minimalny mnożnik obciążenia, przy którym osiągane jest sprężyste wyboczenie krytyczne, αcr, za pomocą analizy wyboczeniowej. IDEA StatiCa podaje współczynniki wyboczenia w tabelach wyników, a postać wyboczenia dla każdego współczynnika można wyświetlić w widoku 3D.
Wartość graniczną dla analizy globalnej można znaleźć w EN 1993-1-1:2005 pkt 5.2.1.
Przykład 1
W pierwszym przykładzie siła ściskająca działa na belkę połączoną za pomocą blachy łączącej.
Przedstawiono wyniki obliczeń geometrycznie liniowych, a pierwszy współczynnik wynosi 8,76. Zgodnie z EN 1993-1-1:2005 pkt 5.2.1 wartość graniczna wynosi 15, ponieważ to złącze ma kluczowe znaczenie dla stateczności samej belki, a wniosek jest taki, że połączenie nie spełnia warunków analizy wyboczeniowej. Nie wspominając o tym, że jednostronna blacha łącząca jest niebezpieczna w tym stężeniu przy układzie ściskanym.
Dowiedz się więcej o tym, jak obliczyć nośność blachy węzłowej na wyboczenie.
Przykład 2
Z kolei w przypadku większości blach w połączeniach może wystąpić wyboczenie lokalne, a maksymalna wartość krytycznego współczynnika wyboczenia αcr, przy której wymagana jest szczegółowa analiza, jest zazwyczaj mniejsza. Zweryfikowano, że w przypadku usztywnień i panelu słupa przy ścinaniu nie jest konieczne uwzględnianie wyboczenia, jeżeli krytyczny współczynnik wyboczenia jest większy niż 3.
Dla każdego komponentu trzeba wyznaczyć właściwą wartość graniczną i na tej podstawie podjąć decyzję. Ten przykład pokazuje, że pierwsza postać wyboczenia dotyczy usztywnienia ze współczynnikiem αcr = 8,76 >> 3. W tym przykładzie ta pierwsza postać wyboczenia nie jest niebezpieczna.
Podczas przeprowadzania analizy wyboczeniowej i interpretacji wyników niezbędna jest ocena inżynierska. Kluczowe pytanie brzmi, kiedy stosować globalne, a kiedy lokalne wartości graniczne krytycznego współczynnika wyboczenia. Aby na nie prawidłowo odpowiedzieć, konieczna jest znajomość topologii i układu konstrukcyjnego projektowanej konstrukcji. IDEA StatiCa umożliwia wyznaczenie postaci wyboczenia i współczynnika krytycznego dla dowolnej części złącza, jednak nie wykonuje sprawdzenia normowego na wyboczenie zgodnie z normą.
Jeżeli wyniki postaci wyboczenia zawierają wartości ujemne, nie oznacza to, że obliczenia zakończyły się niepowodzeniem ani że wynik jest nieprawidłowy. Co dokładnie dzieje się w takich przypadkach, wyjaśniono w tym artykule z bazy wiedzy.
Praktyczny przykład oceny wyników analizy wyboczeniowej elementu przedstawiono w tym nagraniu webinaru:
Podstawy teoretyczne
Aby lepiej zrozumieć zagadnienie wyboczenia i rozwiązanie zastosowane w IDEA StatiCa, zapoznaj się z podstawowymi informacjami o analizie wyboczeniowej w naszych artykułach z podstawami teoretycznymi.
IDEA StatiCa Connection - Projektowanie konstrukcyjne połączeń stalowych
IDEA StatiCa Member - Stateczność elementów
Samouczki
Przygotowaliśmy samouczki krok po kroku, które pokazują, jak zbudować model i przeprowadzić analizę. Linki do nich znajdziesz poniżej:
Projektowanie konstrukcyjne stalowej belki poprzecznej narażonej na zwichrzenie (EN)
Projektowanie konstrukcyjne i sprawdzenie normowe ramy stalowej (EN)
Analiza wyboczeniowa połączenia stalowego (EN)
Wypróbuj już dziś najnowszą wersję IDEA StatiCa
Uzyskaj 14 dni pełnego dostępu, całkowicie za darmo.
Wypróbuj IDEA StatiCa za darmo
