Il codice di progettazione dice che l'analisi del primo ordine può essere utilizzata per la struttura se l'aumento delle forze o dei momenti interni rilevanti o qualsiasi altro cambiamento del comportamento strutturale causato dalle deformazioni può essere trascurato.
Per valutare se questo aumento può o non può essere trascurato si può utilizzare il fattore di instabilità critico αcr. Si può trascurare l'instabilità globale (global buckling) per le membrature (compresa la connessione) nei casi in cui il fattore di instabilità è superiore a 15 (in caso di progettazione plastica) o superiore a 10 (nel caso in cui la sollecitazione sulle piastre sia sul ramo elastico).
L'instabilità locale (Local buckling) si applica alle singole piastre (irrigidimenti, anima della colonna) e i corrispondenti fattori di instabilità limite sono stabiliti in base ai codici di progettazione e agli esperimenti di ricerca. Gli effetti dell'instabilità locale sono considerati trascurabili quando il fattore di instabilità è pari a:
- ≥ 2 - nel caso di una piastra supportata su 4 lati
- ≥ 3 - nel caso di una piastra supportata su 3 lati
- ≥ 4 - nel caso di una piastra supportata su 2 lati (vicini)
- ≥ 15 - in caso di piastra supportata su 2 lati (opposti)
Nel video puoi vedere diversi tipi di instabilità e come affrontarli, considerando i fattori di instabilità e le forme di instabilità.
Per una spiegazione più completa dei tipi di instabilità che possiamo aspettarci nell'elemento analizzato, consulta il nostro articolo sull'analisi di instabilità lineare (LBA).
Come valutare i risultati dell'instabilità in casi specifici?
Prima di tutto, dobbiamo determinare l'amplificatore della forza minima per raggiungere l'instabilità critica elastica, αcr, utilizzando l'analisi di buckling. IDEA StatiCa fornisce i fattori di buckling in tabelle di risultati e le forme di buckling per ciascun fattore possono essere fornite in una vista 3D.
Il valore limite per l'analisi globale è riportato nella norma EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1.
Esempio 1
Nel primo esempio, la forza di compressione è applicata alla trave collegata da una piastra di connessione.
Vengono forniti i risultati del calcolo geometrico lineare e il primo fattore è 8,76. Secondo la norma EN 1993-1-1:2005 Cl. 5.2.1, il valore limite è 15 perché questo giunto è critico per la stabilità della trave stessa e la conclusione è che il collegamento non ha superato l'analisi di instabilità. Senza contare che questa piastra di collegamento unilaterale (non sono presenti due piastre) è pericolosa in questo controvento nella configurazione in compressione.
Per ulteriori informazioni su come calcolare la resistenza all'instabilità di una piastra fazzoletto, leggi qui.
Esempio 2
D'altra parte, nel caso della maggior parte delle piastre nelle connessioni, può verificarsi un'instabilità locale e il valore massimo del fattore di instabilità critico, αcr, che richiede un'analisi approfondita è solitamente inferiore. È stato verificato che per gli irrigidimenti e i pannelli di colonne a taglio non è necessario tenere conto dell'instabilità se il fattore di instabilità critico è superiore a 3.
Dobbiamo determinare il giusto valore limite per ogni componente e decidere. Questo esempio mostra che il primo modo di instabilità è quello relativo al rinforzo con fattore αcr = 8,76 >> 3. In questo esempio, questo primo modo di instabilità non è pericoloso.
Durante l'esecuzione dell'analisi di buckling e il trattamento dei risultati, è necessario un giudizio ingegneristico. Si tratta di stabilire se utilizzare i limiti globali o locali del fattore di instabilità critico e per ottenere la risposta giusta è fondamentale la conoscenza della topologia e del sistema strutturale della struttura progettata. Sebbene IDEA StatiCa sia in grado di fornire le forme di instabilità e il fattore critico di qualsiasi parte del giunto, non fornisce la verifica di instabilità come previsto dal codice.
Quando i risultati delle forme di instabilità forniscono valori negativi, non significa che il calcolo non sia andato a buon fine o che il risultato non sia corretto. Cosa succede esattamente in questi casi è spiegato in questo articolo sulla Conoscenza di base.
Un esempio pratico di valutazione dell'analisi di instabilità delle membrature è stato presentato in questo webinar:
Theoretical Background
For a deeper understanding of the buckling topic and IDEA StatiCa solution, read the essential information about buckling analysis in our Theoretical Background articles.
IDEA StatiCa Connection - Structural design of steel connections
IDEA StatiCa Member - Member stability
Tutorials
We have created step-by-step tutorials to set up the model and run the analysis. Find the links to them below:
Structural design of a steel cross-beam affected by lateral torsional buckling (EN)
Structural design and code-check of a steel frame (EN)
Buckling analysis of a steel connection (EN)
Background teorico
Per una comprensione più approfondita dell'argomento buckling e della soluzione IDEA StatiCa, consulta le informazioni essenziali sull'analisi del buckling nei nostri articoli sul background teorico.
IDEA StatiCa Connection - Progettazione strutturale di collegamenti in acciaio
IDEA StatiCa Member - Stabilità degli elementi
Tutorial
Abbiamo creato dei tutorial passo-passo per impostare il modello ed eseguire l'analisi. I link sono riportati di seguito:
Progettazione strutturale di una trave in acciaio affetta da instabilità latero-torsionale (EN)
Progettazione strutturale e verifica di un telaio in acciaio (EN)
Analisi di buckling di una connessione in acciaio (EN)
