Idea Statica
  • Metal
  • Concrete
  • Legături BIM
  • Support tehnic
  • Prețuri
  • Compania
  • Prezentare generală a oțelului
  • Proiectarea conexiunii
  • Design membru
  • Proiectare parametrică
  • Steel case studies
  • Pereți și regiuni D
  • Design de ancorare
  • Elemente și secțiuni transversale
  • Studii de caz concrete
  • Checkbot
  • Integrări acceptate
  • Prezentare generală BIM
  • Vizualizator
  • API-uri
  • Centrul de asistență
  • E-learning și certificare
  • Blog
  • Descărcări și licențe
  • Planuri
  • Instrument gratuit pentru comunitate
  • Clienți de tip Enterprise
  • Studenți și profesori
  • Contact
  • Blog
  • Cercetare și dezvoltare
  • Distribuitori autorizați
  • Metal
    Prezentare generală a oțeluluiProiectarea conexiuniiDesign membruProiectare parametricăSteel case studies
  • Concrete
    Pereți și regiuni DDesign de ancorareElemente și secțiuni transversaleStudii de caz concrete
  • Legături BIM
    CheckbotIntegrări acceptatePrezentare generală BIMVizualizatorAPI-uri
  • Support tehnic
    Centrul de asistențăE-learning și certificareBlogDescărcări și licențe
  • Prețuri
    PlanuriInstrument gratuit pentru comunitateClienți de tip EnterpriseStudenți și profesori
  • Compania
    ContactBlogCercetare și dezvoltareDistribuitori autorizați
Probă gratuită de 14 zile
Probă gratuită de 14 zile
  • Metal
  • Concrete
  • Legături BIM
  • Support tehnic
  • Prețuri
  • Compania

Abonați-vă la newsletter-ul nostru

Companie

  • Despre noi
  • Parteneriate
  • Cariere
  • Tehnologie brevetată pentru ingineri structuriști

Resurse

  • Proiecte ale clienților
  • Studii de caz
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Cărți de verificare

Legal

  • ACORD DE LICENȚĂ PENTRU UTILIZATORUL FINAL IDEA StatiCa
  • Politica globală de confidențialitate
  • Termeni și Condiții de Utilizare – IDEA StatiCa Viewer
  • Licențiere

Ajutor

  • Contact
  • Solicitare ofertă
  • Distribuitori
  • Descărcări
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Folosit și de încredere la nivel mondial de ingineri, fabricanți și consultanți.

Centrul de SuportExemple de verificareAnaliză neliniară geometric și material cu imperfecțiuni (GMNIA) a grinzilor solicitate la încovoiere
SteelMember designVerificationsMemberBuckling

Analiză neliniară geometric și material cu imperfecțiuni (GMNIA) a grinzilor solicitate la încovoiere

Acest articol este disponibil și în
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Tradus automat din engleză

Compararea rezultatelor GMNIA din IDEA Member cu o soluție analitică și o soluție numerică

1. Obiectivul

Obiectivul acestui articol este verificarea modulului GMNIA (analiză neliniară geometric și material cu imperfecțiuni) din aplicația IDEA Member. Rezistențele rezultate din IDEA Member sunt comparate cu soluția analitică conform EN 1993-1-1 [1] pentru grinzi solicitate la încovoiere.

2. Descrierea modelului

Un total de 18 cazuri individuale a fost analizat pentru verificarea modulului GMNIA. Toate au aceeași secțiune transversală IPE 240 și aceeași clasă de oțel S 235. Au fost investigate trei condiții de încărcare diferite (A – momente la capete, B – forță la mijloc, C – încărcare continuă). Au fost verificate șase valori ale zvelteței relative, variind între 0,6 și 1,6.

Fig. 1: Diverse cazuri de încărcare utilizate pentru verificare

3. Imperfecțiuni inițiale

Au fost utilizate patru abordări pentru calculul imperfecțiunii inițiale a unei grinzi solicitate la încovoiere. Acestea sunt notate A, B, C și D. Abordările A, B și C utilizează imperfecțiunea inițială pentru flambajul pe axa slabă, multiplicată cu un factor k = 0,5; conform EN 1993-1-1, Clauza 5.3.4 (3) [1]. Imperfecțiunea inițială conform abordării D este determinată direct pentru flambajul lateral-torsional.

Abordarea A – conform EN 1993-1-1:2005, Tabelul 5.1:

Tab. 1: Valoarea de calcul a imperfecțiunii inițiale de tip săgeată e0/L pentru elemente

Abordarea B – conform prEN 1993-1-1:2020, a doua ediție preliminară [2], Clauza 5.3.3.1:

e0L=αεβ\frac{e_0}{L}=\frac{α}{ε} \betaLe0​​=εα​β

unde:

  • e0 – imperfecțiune inițială
  • α – factor de imperfecțiune în funcție de curba de flambaj corespunzătoare, conform EN 1993-1-1, Tabelul 6.1 [1]
  • ε=235fy\varepsilon = \sqrt{\frac{235}{f_y}}ε=fy​235​​
  • fy – limita de curgere a stâlpului [MPa]
  • β – imperfecțiunea relativă de tip săgeată de referință, conform Tabelului 2
  • L – lungimea elementului

Tab. 2: Imperfecțiunea relativă de tip săgeată de referință

Abordarea C – metoda EUGLI (Imperfecțiune Globală și Locală Inițială Unică Echivalentă) conform EN 1993-1-1:2005, Clauza 5.3.2 (11) [1]:

e0=α(λˉ−0.2)MRkNRke_0=\alpha (\bar \lambda - 0.2) \frac{M_{Rk}}{N_{Rk}}e0​=α(λˉ−0.2)NRk​MRk​​

unde

  • e0 – imperfecțiune inițială
  • α – factor de imperfecțiune în funcție de curba de flambaj corespunzătoare, conform EN 1993-1-1, Tabelul 6.1 [1]
  • λˉ\bar \lambdaλˉ  – zveltețea relativă a elementului
  • NRk – rezistența caracteristică la forță normală a unei secțiuni transversale
  • MRk – rezistența caracteristică la moment a unei secțiuni transversale

Abordarea D – conform [3]:

e0=αLT(λˉLT−0.2)MRkNRke_0=\alpha_{LT} (\bar \lambda_{LT} - 0.2) \frac{M_{Rk}}{N_{Rk}}e0​=αLT​(λˉLT​−0.2)NRk​MRk​​

unde

  • e0 – imperfecțiune inițială
  • αLT – factor de imperfecțiune din Tabelul 3
  • λˉLT\bar \lambda_{LT}λˉLT​ – zveltețea relativă a elementului
  • NRk – rezistența caracteristică la forță normală a unei secțiuni transversale
  • MRk – rezistența caracteristică la moment a unei secțiuni transversale

Tab. 3: Factori de imperfecțiune pentru calculul lui e0

Valorile rezultate ale imperfecțiunii inițiale sunt sintetizate în tabelul de mai jos. Se remarcă faptul că, pentru această secțiune transversală și clasă de oțel, abordările A și B conduc la aceleași valori.

Tab. 4: Valorile rezultate ale imperfecțiunii inițiale

4. Soluția analitică

Pentru calculul rezistenței la flambaj a grinzii se utilizează următoarea abordare conform EN 1993-1-1, Clauzele 6.3.2.1 și 6.3.2.2 [1]:

λˉLT=Wpl,yfyMcr\bar \lambda_{LT} = \sqrt{\frac{W_{pl,y} f_y}{M_{cr}}}λˉLT​=Mcr​Wpl,y​fy​​​

ϕLT=0.5[1+αLT(λˉLT−0.2)+λˉLT2]\phi_{LT} = 0.5 \left [1 + \alpha_{LT} \left (\bar \lambda_{LT} - 0.2 \right ) + \bar \lambda_{LT} ^2 \right]ϕLT​=0.5[1+αLT​(λˉLT​−0.2)+λˉLT2​]

χLT=1ϕLT+ϕLT2−λˉLT2\chi_{LT} = \frac{1}{\phi_{LT} + \sqrt{\phi_{LT}^2 - \bar \lambda_{LT} ^2}}χLT​=ϕLT​+ϕLT2​−λˉLT2​​1​

Mb,Rd=χLTWpl,yfyγM1M_{b,Rd} = \frac{\chi_{LT} W_{pl,y} f_y}{\gamma_{M1}}Mb,Rd​=γM1​χLT​Wpl,y​fy​​

5. Rezultate

Rezistențele ultime (pentru imperfecțiunile inițiale A = B, C și D) obținute din IDEA Member sunt comparate cu valorile analitice pentru o secțiune transversală laminată (EN) și pentru reprezentarea acesteia fără racordările inimă-talpă (Ew). În final, sunt prezentate rezultatele obținute cu software-ul ANSYS (A) [4], utilizând imperfecțiunile inițiale bazate pe abordarea C.

Tab. 5: Valorile rezultate ale rezistenței la moment

Grafic 1: Valorile rezultate ale rezistenței la moment

Grafic 2: Compararea rezistențelor la moment rezultate

Rezultatele GMNIA sunt conservatoare în comparație cu soluția din Eurocod. Acest lucru este cauzat parțial de modelarea secțiunii transversale în IDEA Member, această influență fiind între 5–10 %, așa cum se poate observa din valorile coloanelor albastre din graficul de mai sus.

Comparând cele două coloane portocalii (Member și ANSYS), se observă o concordanță bună cu soluția numerică din ANSYS.

Alegerea imperfecțiunii inițiale joacă un rol major în rezistența rezultată. Utilizând imperfecțiunile inițiale A sau B, rezistențele la moment rezultate sunt cu 10–30 % mai mici în comparație cu Eurocod. Metodele C și D sunt doar ușor conservatoare (< 10 %) în comparație cu soluția analitică din Eurocod pentru o secțiune transversală laminată reală. Totuși, acestea sunt foarte apropiate de valoarea așteptată calculată analitic pentru o secțiune transversală fără racordările inimă-talpă.

Fig. 2: Forma deformată la rezistența ultimă și deformația plastică a modelului B_4

6. Literatură și referințe

[1] EN 1993-1-1: Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oțel – Partea 1-1: Reguli generale și reguli pentru clădiri, CEN, 2005.

[2] prEN 1993-1-1: Eurocod 3: Proiectarea structurilor de oțel – Partea 1-1: Reguli generale și reguli pentru clădiri, a doua ediție preliminară, CEN, 2017.

[3] Snijder, H. H., van der Aa, R. P., Hofmeyer, H., & van Hove, B. W. E. M. (2018). Lateral torsional buckling design imperfections for use in non-linear FEA. Steel Construction: Design and Research, 11(1), 49-56.

[4] Aa, R.P. van der: Numerical assessment of the design imperfections for steel beam lateral torsional buckling, Master thesis, report 2015.96, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Dept. of the Built Environment, Structural Design, The Netherlands, 2015.