Cienkościenne elementy stalowe

IDEA StatiCa Connection do projektowania złączy cienkościennych elementów powinien być stosowany wyłącznie przez doświadczonych inżynierów. Analiza wyboczenia jest niezbędna, a każda postać wyboczenia musi być starannie przeanalizowana.

Oprogramowanie IDEA StatiCa Connection jest przeznaczone do oceny połączeń elementów walcowanych na gorąco, na które wyboczenie nie ma istotnego wpływu. Ze względu na szybkość i stabilność obliczeń stosowana jest analiza geometrycznie liniowa i materiałowo nieliniowa. Jednak analiza ta nie jest wystarczająca do oceny utraty stateczności. Jeśli wyboczenie może stanowić problem, przeprowadzenie liniowej analizy wyboczenia pomaga wykryć niebezpieczne obszary i wyznaczyć współczynnik dla punktu bifurkacji Eulera, lecz nadal nie jest to wystarczające dla cienkościennych elementów. Dla cienkościennych elementów odpowiednia jest wyłącznie geometrycznie nieliniowa analiza z imperfekcjami.

Jeśli użytkownik mimo to zdecyduje się użyć oprogramowania IDEA StatiCa Connection do sprawdzenia połączeń cienkościennych elementów, powinien:

• Przeprowadzić liniową analizę wyboczenia i starannie ocenić każdą postać wyboczenia – pierwszych 5 prezentowanych postaci może nie być wystarczających (Jak zwiększyć liczbę ocenianych postaci)
• Nie polegać na plastyczności blach stalowych i raczej ograniczyć naprężenie von Misesa do granicy plastyczności lub nawet poniżej
• Mieć świadomość, że lokalne wyboczenie, które nie jest uwzględniane, może inaczej redystrybuować siły wewnętrzne w elementach składowych
• Mieć świadomość, że sztywność elementów składowych może być różna ze względu na odmienne mechanizmy zniszczenia lub ich kombinację.
• Mieć świadomość, że prezentowane sprawdzenia normowe i detale elementów składowych (np. śruby, spoiny) są wytycznymi dla standardowych elementów. Sprawdzenia dla cienkościennych elementów mogą się różnić, a wówczas podane wyniki sprawdzeń nie są poprawne.

Projektowanie połączeń cienkościennych elementów jest bardzo specyficzne dla każdego przypadku i nie można podać ogólnych wytycznych. IDEA StatiCa Connection nie został zwalidowany do tego zastosowania.

Sprawdzenia elementów składowych – EN

W EN 1993-1-1 cienkościenne elementy są zdefiniowane jako: „Przekroje klasy 4 to takie, w których lokalne wyboczenie wystąpi przed osiągnięciem granicy plastyczności w jednej lub kilku częściach przekroju." Główna część Eurokodu dla stali ograniczona jest do elementów o grubości materiału t ≥ 3 mm. Rozdział 4 – Połączenia spawane ma zastosowanie wyłącznie do materiałów o grubości t ≥ 4 mm. W związku z tym sprawdzenia elementów składowych dostarczane przez oprogramowanie nie mają zastosowania do elementów giętych na zimno o mniejszych grubościach. Użytkownicy powinni mieć tego świadomość i ręcznie zastąpić sprawdzenia odpowiednimi wzorami z EN 1993-1-3.

Analiza złączy przekrojów zamkniętych powinna być również starannie przeprowadzana dla elementów wykraczających poza zakres stosowalności dla złączy spawanych – EN 1993-1-8 – Tabela 7.1. Brak jest wytycznych dla takich złączy, a wyniki oprogramowania nie zostały zwalidowane.

Sprawdzenia elementów składowych – AISC

W rozdziale A normy AISC 360-16 znajduje się uwaga dla użytkownika stwierdzająca: „Do projektowania konstrukcyjnych elementów stalowych giętych na zimno zaleca się stosowanie postanowień AISI North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (AISI S100), z wyjątkiem zamkniętych przekrojów konstrukcyjnych (HSS) giętych na zimno, które projektuje się zgodnie z niniejszą normą." AISI S100 i AS/NZS 4600 zawierają wzory do wyznaczania nośności na ścinanie i rozciąganie najczęściej stosowanych typów łączników wraz z zakresem ich stosowania.

Sprawdzenia elementów składowych – CISC

CSA S16-14 stwierdza w rozdziale 1: „Wymagania dotyczące konstrukcji stalowych, takich jak mosty, wieże antenowe, konstrukcje morskie i konstrukcyjne elementy stalowe gięte na zimno, podane są w innych normach grupy CSA."