Wyboczenie globalne a wyboczenie lokalne. Co to oznacza?

Norma projektowania mówi, że analiza pierwszego rzędu może być stosowana dla konstrukcji, jeśli wzrost odpowiednich sił wewnętrznych lub momentów lub jakakolwiek inna zmiana zachowania konstrukcji spowodowana odkształceniami może być pominięta.

Aby ocenić, czy ten wzrost można pominąć, czy nie, można zastosować współczynnik wyboczenia krytycznego α_cr. Możemy pominąć wyboczenie globalne dla elementów (w tym połączenia) w przypadkach, gdy współczynnik wyboczenia jest wyższy niż 15 (w przypadku projektowania plastycznego) lub wyższy niż 10 (gdy naprężenia w blachach są w zakresie sprężystym).

Wyboczenie lokalne dotyczy pojedynczych blach (usztywnień, środnika słupa), a odpowiadające im graniczne współczynniki wyboczenia są ustalane zgodnie z normami projektowania i wynikami badań. Efekty wyboczenia lokalnego uznaje się za pomijalne, 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 krawędziach (sąsiednich)
• ≥ 15 – w przypadku blachy podpartej na 2 krawędziach (przeciwległych)

Na filmie można zobaczyć różne rodzaje wyboczenia i sposoby postępowania z nimi, z uwzględnieniem współczynników wyboczenia i postaci wyboczenia.

Aby uzyskać bardziej szczegółowe wyjaśnienie, jakich rodzajów wyboczenia można oczekiwać w analizowanym elemencie, zapoznaj się z naszym artykułem na temat liniowej analizy wyboczeniowej (LBA).

Jak oceniać wyniki wyboczenia w konkretnych przypadkach?

Przede wszystkim należy wyznaczyć minimalny współczynnik amplifikacji sił do osiągnięcia sprężystego krytycznego wyboczenia, α_cr, za pomocą analizy wyboczeniowej. IDEA StatiCa dostarcza współczynniki wyboczenia w tabelach wyników, a postaci wyboczenia dla każdego współczynnika można przeglądać w widoku 3D.

Wartość graniczna dla analizy globalnej znajduje się w EN 1993-1-1:2005 pkt 5.2.1.

Przykład 1

W pierwszym przykładzie siła ściskająca jest przyłożona do belki połączonej za pomocą blachy łączącej.

Podano wyniki z geometrycznie liniowego obliczenia, a pierwszy współczynnik wynosi 8,76. Zgodnie z EN 1993-1-1:2005 pkt 5.2.1 wartość graniczna wynosi 15, ponieważ to złącze jest krytyczne dla stateczności samej belki, a wniosek jest taki, że połączenie nie przeszło analizy wyboczeniowej. Nie wspominając o tym, że ta jednostronna blacha łącząca jest niebezpieczna w tym stężeniu przy konfiguracji ściskającej.

Czytaj dalej tutaj, jak obliczać nośność na wyboczenie blachy węzłowej.

Przykład 2

Z drugiej strony, w przypadku większości blach w połączeniach może wystąpić wyboczenie lokalne, a maksymalna wartość krytycznego współczynnika wyboczenia α_cr, wymagająca dokładnej analizy, jest zazwyczaj mniejsza. Zweryfikowano, że dla usztywnień i środnika słupa na ścinanie nie jest konieczne uwzględnianie wyboczenia, jeśli krytyczny współczynnik wyboczenia jest wyższy niż 3.

Należy wyznaczyć właściwą wartość graniczną dla każdego składnika i podjąć decyzję. Ten przykład pokazuje, że pierwsza postać wyboczenia dotyczy usztywnienia ze współczynnikiem α_cr = 8,76 >> 3. W tym przykładzie ta pierwsza postać wyboczenia nie jest niebezpieczna.

Podczas przeprowadzania analizy wyboczeniowej i interpretacji wyników niezbędna jest ocena inżynierska. Pytanie brzmi, kiedy stosować globalne lub lokalne wartości graniczne krytycznego współczynnika wyboczenia, a dla uzyskania właściwej odpowiedzi kluczowa jest znajomość topologii i układu konstrukcyjnego projektowanej konstrukcji. Chociaż IDEA StatiCa ma możliwość dostarczania postaci wyboczenia i współczynnika krytycznego dla dowolnej części złącza, nie wykonuje sprawdzenia normowego wyboczenia zgodnie z normą.

Gdy wyniki postaci wyboczenia dają wartości ujemne, nie oznacza to, że obliczenie zakończyło się niepowodzeniem lub że wynik jest nieprawidłowy. To, co dokładnie dzieje się w takich przypadkach, wyjaśniono w tym artykule bazy wiedzy.

Jeden praktyczny przykład oceny analizy wyboczenia elementu został przedstawiony w tym filmie z webinaru:

Podstawy teoretyczne

Aby głębiej zrozumieć zagadnienie wyboczenia i rozwiązanie IDEA StatiCa, zapoznaj się z podstawowymi informacjami na temat analizy wyboczeniowej w naszych artykułach z podstaw teoretycznych. 

IDEA StatiCa Connection - Projektowanie konstrukcyjne połączeń stalowych 

IDEA StatiCa Member - Stateczność elementu

Samouczki

Przygotowaliśmy samouczki krok po kroku dotyczące konfiguracji modelu i przeprowadzania analizy. Poniżej znajdziesz linki do nich:

Projektowanie konstrukcyjne stalowego dźwigara poprzecznego z uwzględnieniem zwichrzenia (EN)

Projektowanie konstrukcyjne i sprawdzenie normowe stalowej ramy (EN)

Analiza wyboczeniowa połączenia stalowego (EN)