Knik is doorgaans geen belangrijk aandachtspunt in verbindingen. Het moet echter worden gecontroleerd dat er geen knikproblemen zijn en dat de resultaten van de sterkte-analyse, die uitsluitend gebruik maakt van geometrisch lineaire analyse, correct zijn.
IDEA StatiCa Connection kan een lineaire knikanalyse uitvoeren van een model van een verbinding. De resultaten worden weergegeven in knikmodi. Voor elke knikmodus wordt de kritieke belasting berekend waarbij knik van het perfecte model optreedt. De kritieke belasting wordt gepresenteerd als vermenigvuldigingsfactoren van de belasting die op de verbinding werkt. Op basis van de knikmodus en de kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor kan de gebruiker het veilige knikontwerp bepalen.
Sommige normen, zoals de Eurocode (EN 1993-1-1, Hoofdstuk 5.2.1), bevelen een kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor aan van meer dan 15 voor staafmodellen van constructies. Als de kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor groter is dan 15, vereist de norm geen knikcontrole van staven.
Voor verbindingen ligt de situatie anders en geeft de norm geen specifieke aanbeveling. Het ontwerp voor lokale knik moet op een andere manier worden aangepakt. In het algemeen kan lokale knik worden onderverdeeld in drie groepen:
- Platen die afzonderlijke staven verbinden
- Verstijvingsplaten in de verbinding – verstijvers, ribben, korte consoles
- Gesloten profielen en dunwandige profielen
De knik van platen uit groep 1 beïnvloedt de knikvorm van de gehele staaf. Daarom wordt aanbevolen dezelfde regels als voor deze staven ook toe te passen op deze platen, d.w.z. een veilige kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor van 15 of hoger te hanteren. De ingenieur dient te verifiëren dat de werkelijke uitvoering van de verbinding overeenkomt met de randvoorwaarden van het model dat wordt gebruikt voor de knikanalyse van de gehele constructie.
Platen uit groep 2 beïnvloeden de lokale knik van de verbinding. Voor dergelijke platen is de veilige grens van de kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor van 15 conservatief, maar specifieke richtlijnen ontbreken in de normen. De richtlijn wordt gegeven door onderzoekspublicaties die een veilige grens van de kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor gelijk aan 3 aanbevelen.
Knik van platen en staven uit groep 3 is zeer problematisch en een individuele beoordeling van elk specifiek geval is noodzakelijk.
Voor platen met een kritieke belastingsvermenigvuldigingsfactor kleiner dan de aanbevolen waarden (15 voor groep 1, 3 voor groep 2) kan plastisch ontwerp niet worden toegepast. In dat geval zijn andere methoden vereist om de verbinding te ontwerpen:
- Normtoetsing volgens de relevante ontwerknorm, bijv. Eurocode of AISC Specification of Design Manual
- Algemene methode in EN 1993-1-5 Bijlage B – Niet-uniforme staven waarbij de resultaten van MNA en LBA worden gebruikt om de knikweerstand van slanke platen te bepalen
- Geometrisch en materieel niet-lineaire analyse met imperfecties beschikbaar in IDEA StatiCa Member applicatie
Het resultaat van de lineaire knikanalyse in IDEA StatiCa Connection is geen definitieve normtoetsing. De normen geven onvoldoende richtlijnen. De beoordeling vereist technisch inzicht en IDEA StatiCa biedt unieke tools die niet beschikbaar zijn in standaard ontwerpsoftware.
Schetsplaat als verlengstuk van een vakwerk – voorbeeld van een plaat uit groep 1 waarvoor knik kan worden verwaarloosd als de kritieke knikfactor groter is dan 15
Voorbeelden van knikvormige platen uit groep 2 waarbij knik kan worden verwaarloosd als de kritieke knikfactor groter is dan 3
Het model dat wordt gebruikt voor de knikanalyse wordt ondersteund door andere opleggingen dan door de gebruiker ingesteld in het spanning-rek analysetype (EPS). De dragende staaf blijft volledig ondersteund. Het modeltype van een balk ingesteld als N-Vy-Vz-Mx-My-Mz (vrij te bewegen in het spanning-rek analysetype) is volledig ondersteund in de knikanalyse. Alle andere balkanalysetypen hebben ingeknelde buigmomenten en normaalkracht, maar zijn vrij om zijwaarts te bewegen.
- Modeltype N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: opleggingen in knikmodel: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- Modeltype N-Vy-Vz: opleggingen in knikmodel: N-Mx-My-Mz
- Modeltype N-Vz-My: opleggingen in knikmodel: N-Mx-My-Mz
- Modeltype N-Vy-Mz: opleggingen in knikmodel: N-Mx-My-Mz
Er wordt aangenomen dat bij een stijve verbinding de gebruiker het buigmoment instelt en dat de knik van het korte balkgedeelte niet relevant is. Aan de andere kant stelt de gebruiker bij een scharnierende verbinding alleen de normaalkracht en dwarskracht in zonder buigmoment, maar is de knik van de scharnierende staaf wel relevant, zodat deze bijdraagt aan de knikfactor. Zie de onderstaande figuur. "Model" toont het model in het spanning-rek analysetype en "Buckling" toont het model in de knikanalyse.
