Stability definește separat imperfecțiunile globale și imperfecțiunile elementelor. Imperfecțiunile globale se introduc fie ca o simplă înclinare pe direcțiile X și Y, fie ca o formă de flambaj scalată, obținută din LBA. Imperfecțiunile elementelor se introduc numai ca formă de flambaj scalată, obținută din LBA cu condiții de margine suplimentare. Ambele se utilizează în GMNIA.
Fluxul de lucru tipic este următorul:
- Rulați MNA și LBA. Rezultatele LBA nu sunt necesare dacă se utilizează doar înclinarea simplă.
- Analizați formele de flambaj și selectați-le pe cele relevante pentru imperfecțiuni.
- Determinați amplitudinile imperfecțiunilor conform codului de proiectare.
- Introduceți imperfecțiunile în grila de proprietăți, fila LBA+IMP, din fila CHECK .
- Rulați GMNIA considerând ambele sensuri ale imperfecțiunilor și luați ca determinant cel mai defavorabil rezultat.
Tipuri de imperfecțiuni și definirea lor
În general, în GMNIA trebuie aplicate trei tipuri de imperfecțiuni.
A. Imperfecțiuni globale (de deplasare laterală) ale structurii
O imperfecțiune globală reprezintă faptul că structura, în ansamblu, nu este niciodată perfect verticală. Stâlpii sunt montați ușor în afara verticalei, iar reazemele nu sunt perfect nivelate, astfel încât întreaga parte analizată pornește ușor înclinată. Această imperfecțiune contează în special pentru structurile sensibile la deplasări laterale, la care deplasarea orizontală a întregii structuri mărește eforturile interioare. Ea poate fi definită în două moduri:
Definirea imperfecțiunilor globale - metoda "Simple inclination"
Înclinarea simplă aplică imperfecțiunea globală de deplasare laterală ca o înclinare inițială a întregii structuri, fără rezultate LBA sau forme de flambaj. Ea se definește în fila LBA+IMP, la Global imperfection of the structure, prin înclinările Dx și Dy în mm/m, adică deplasarea orizontală pe direcțiile globale X și Y pe metru de înălțime. Fiecare nod este deplasat liniar în funcție de înălțimea sa deasupra nivelului Zero level [m], setat de obicei la partea superioară a fundațiilor sau la bazele stâlpilor, unde deplasarea este zero.
Definirea imperfecțiunilor globale - metoda "Buckling shape"
Metoda Buckling shape aplică imperfecțiunea globală ca o combinație scalată de forme de flambaj obținute din LBA, calculate cu condițiile de margine definite în fila MODEL. Ea se definește în fila LBA+IMP, la Global imperfection of the structure, cu Method setat la Buckling shape și cu Buckling shape imperfection amplitude [mm], adică abaterea maximă a geometriei imperfecte.
Tabelul listează formele pentru fiecare combinație de încărcări, împreună cu:
- Factor este factorul critic de încărcare αcr cu care ar trebui majorată combinația de încărcări de calcul pentru a provoca flambajul elastic al structurii pe o anumită formă de flambaj.
- Relevance [%] este o măsură a ușurinței cu care se deformează structura pe o anumită formă de flambaj. Compară dimensiunea părții deformate a structurii cu energia elastică necesară deformării. O formă în care o mare parte a structurii se deformează cu puțină energie primește o valoare mare a relevanței, în timp ce o formă care deformează doar o mică parte a structurii sau care necesită multă energie primește o valoare mică.
- Weight [-1, 1] este un factor care include o formă de flambaj în imperfecțiune și îi stabilește sensul. Orice valoare nenulă cuprinsă între −1 și 1 activează forma, iar semnul valorii determină sensul deformației. Ponderea înmulțește valoarea introdusă la Buckling shape imperfection amplitude [mm], astfel încât forma se aplică cu amplitudinea pondere × amplitudine. O celulă goală sau valoarea zero înseamnă că forma nu este utilizată.
Selectați formele în care întreaga structură se deplasează lateral, de obicei cele cu factorul cel mai mic și relevanță ridicată, și rulați GMNIA considerând ambele semne ale ponderilor.
B. Imperfecțiunile elementelor
O imperfecțiune a elementului reprezintă curbura sau răsucirea inițială a unui element individual, împreună cu efectul tensiunilor reziduale provenite din laminare sau sudare. Ea se aplică sub forma modului de flambaj relevant al elementului, obținut din LBA (flambaj prin încovoiere, prin torsiune, prin încovoiere-torsiune sau flambaj lateral-torsional). Pentru structurile sensibile la deplasări laterale, imperfecțiunile elementelor se combină cu imperfecțiunea globală, nu se utilizează în locul acesteia.
Definirea imperfecțiunilor elementelor
Imperfecțiunile elementelor se aplică ca o combinație scalată de forme de flambaj obținute din LBA cu condiții de margine suplimentare: se adaugă reazeme pe direcțiile X și Y la capetele tuturor elementelor adiacente conectate la elementele CBFEM, modelate prin elemente de bară 1D. Aceste reazeme împiedică apariția formelor globale de flambaj, astfel încât formele de flambaj reprezintă flambajul elementelor individuale între punctele lor de îmbinare. Ele se definesc în fila LBA+IMP, la Member imperfection, prin Buckling shape imperfection amplitude [mm].
Tabelul de la Member imperfection funcționează la fel ca cel pentru imperfecțiunile globale, descris mai sus. Singura diferență este că formele de flambaj provin din LBA cu condiții de margine suplimentare. Pentru fiecare combinație de încărcări (Loads), tabelul listează formele de flambaj (Shape) cu factorul lor critic de încărcare (Factor, αcr) și cu Relevance [%]. Un Weight cuprins între −1 și 1 include o formă în imperfecțiune și înmulțește Buckling shape imperfection amplitude [mm], iar semnul său stabilește sensul.
Selectați formele care prezintă flambaj prin încovoiere, prin torsiune, prin încovoiere-torsiune sau flambaj lateral-torsional ale elementelor analizate și rulați GMNIA considerând ambele semne ale ponderilor.
C. Imperfecțiunile plăcilor
O imperfecțiune a plăcii reprezintă abaterea inițială de la planeitate a plăcilor individuale, cum ar fi inimile, tălpile sau elementele de rigidizare. Ea se aplică sub forma modului relevant de flambaj local, obținut din LBA.
Definirea imperfecțiunilor plăcilor
Imperfecțiunile plăcilor se definesc în același tabel de la Member imperfection; nu există o intrare separată pentru ele. Dacă tabelul conține forme de flambaj care reprezintă flambajul local al plăcilor tălpilor sau inimilor, includeți-le în imperfecțiune setând pentru aceste forme un Weight nenul.
Afișarea imperfecțiunilor
Grupul Imperfection din fila CHECK oferă trei moduri de afișare a imperfecțiunilor în scena 3D:
- LB shape afișează forma de flambaj din tabelul și rândul care au în prezent focalizarea.
- Partial afișează imperfecțiunea de tipul al cărui tabel are în prezent focalizarea: globală sau a elementului.
- Total afișează suma tuturor imperfecțiunilor, indiferent de focalizare. Aceasta este geometria imperfectă care intră în GMNIA.
Amplitudinile imperfecțiunilor conform codurilor de proiectare
Fiecare cod conține recomandări privind determinarea imperfecțiunilor, pe care le introduceți în Stability pentru analiza GMNIA. Mai jos sunt prezentate definițiile din Eurocode.
Imperfecțiuni globale (de deplasare laterală)
Imperfecțiunile globale ale structurii sunt descrise în EN 1993-1-1, art. 5.3.2 (3). Structura trebuie înclinată sub forma unei imperfecțiuni echivalente de deplasare laterală, conform figurii următoare.
Imperfecțiune echivalentă de deplasare laterală (din EN 1993-1-1 – Figura 5.2)
Unghiul imperfecțiunii este:
unde:
- ϕ0 = 1/200 – valoarea de bază a imperfecțiunii
- – coeficient de reducere pentru înălțimea h, aplicabil stâlpilor
- h – înălțimea structurii, în metri
- – coeficient de reducere pentru numărul de stâlpi dintr-un rând
- m – numărul de stâlpi dintr-un rând, luând în considerare numai stâlpii care preiau o forță verticală NEd de cel puțin 50 % din valoarea medie a stâlpului în planul vertical considerat
Imperfecțiunile elementelor
Imperfecțiunile locale ale elementelor sunt descrise în EN 1993-1-1, art. 5.3.2 (3). Amplitudinea imperfecțiunii e0 se calculează conform Tabelului 5.1, unde trebuie utilizată analiza plastică.
Pentru a determina curba de flambaj în fila respectivă, trebuie să decideți, pe baza formei de flambaj afișate în analiza LBA din Member, dacă:
- Elementul este predominant comprimat, caz în care se așteaptă flambaj prin încovoiere, prin torsiune sau prin încovoiere-torsiune, și se utilizează Tabelul 6.2,
- Sau dacă elementul este predominant încovoiat și modul principal de cedare este flambajul lateral-torsional, și se utilizează Tabelul 6.4.
Imperfecțiunile locale ale plăcilor
Amplitudinile respectă EN 1993-1-5, art. C.5. Pentru plăcile zvelte, imperfecțiunea locală este 1/200 din deschiderea mai scurtă a panoului de placă. Pentru secțiunile transversale zvelte (clasa 4), combinați cel puțin două moduri de flambaj, astfel încât flambajul local și cel al elementului să poată interacționa.
Sensul imperfecțiunilor
Fiecare imperfecțiune trebuie aplicată atât în sens pozitiv, cât și în sens negativ, iar rezultatul mai defavorabil este determinant. Atunci când se combină mai multe imperfecțiuni, trebuie calculate toate combinațiile sensurilor acestora.
