Analisi di instabilità dei giunti in acciaio
Solitamente, nei giunti, l'instabilità non è un problema rilevante. Tuttavia, è necessario verificare che non vi siano problemi di instabilità e che i risultati dell'analisi di resistenza, che si avvale solo dell'analisi lineare per geometria, siano corretti.
IDEA StatiCa Connection può eseguire l'analisi di instabilità lineare di un modello di giunto. I risultati sono predetti dalle modalità di instabilità. Per ogni modalità di instabilità viene calcolato il carico critico, al quale si verifica l'instabilità del modello perfetto. Il carico critico è presentato da moltiplicatori del carico che agiscono sul giunto. In base alla modalità di instabilità e al moltiplicatore del carico critico, l'utente è in grado determinare la progettazione di instabilità sicura.
Alcuni codici, ad esempio l'Eurocodice (EN 1993-1-1, capitolo 5.2.1), raccomandano un moltiplicatore di carico critico superiore a 15 per i modelli di strutture a barre. Se il moltiplicatore del carico critico è superiore a 15, il codice non richiede una verifica di instabilità delle membrature.
Per i giunti, la questione è diversa e il codice non fornisce alcuna raccomandazione specifica. La progettazione dell'instabilità locale deve essere affrontata in un altro modo. In generale, l'instabilità locale può essere suddivisa in tre gruppi:
- Piastre che collegano le singole membrature
- Piastre di irrigidimento nel giunto: irrigidimenti, nervature, fazzoletti d’angolo corti
- Sezioni chiuse e sezioni a parete sottile
L'instabilità delle piastre del gruppo 1 influisce sulla forma di instabilità dell'intera struttura. Pertanto, si raccomanda di applicare anche a queste piastre le stesse regole applicate a queste membrature, ossia di considerare un moltiplicatore di carico critico sicuro pari a 15 o superiore. L'ingegnere deve verificare che l'esecuzione reale del giunto corrisponda alle condizioni limite del modello utilizzato per l'analisi di instabilità dell'intera struttura.
Le piastre del gruppo 2 influiscono sull'instabilità locale del giunto. Per tali piastre, il limite di sicurezza del moltiplicatore di carico critico 15 è conservativo, ma mancano indicazioni specifiche nei codici. La guida è fornita da pubblicazioni di ricerca che raccomandano un limite di sicurezza di moltiplicatore di carico critico pari a 3.
L'instabilità di piastre e membrature del gruppo 3 è molto problematica ed è necessaria una valutazione singola di ogni caso particolare.
Per le piastre con un moltiplicatore di carico critico inferiore ai valori suggeriti (15 per il gruppo 1, 3 per il gruppo 2), non è possibile utilizzare la progettazione plastica. Per il loro controllo, sono necessari altri metodi non offerti da IDEA StatiCa.
Il risultato dell'analisi di instabilità in IDEA StatiCa Connection non è una verifica definitiva. I codici non forniscono indicazioni sufficienti. La valutazione richiede un giudizio ingegneristico e IDEA StatiCa fornisce strumenti unici non disponibili nei software di progettazione standard.
Piastra a fazzoletto come allungamento di una travatura reticolare: esempio di piastra del gruppo 1 per la quale l'instabilità può essere trascurata se il fattore di instabilità critico è superiore a 15
Esempi di forme di instabilità di piastre del gruppo 2 in cui l'instabilità può essere trascurata se il fattore di instabilità critico è superiore a 3
Il modello utilizzato per l'analisi di instabilità è sostenuto da supporti diversi rispetto a quelli impostati dall'utente nell’analisi delle sforzo e deformazione (EPS). L'elemento resistente è completamente vincolato. Il tipo di modello di una trave impostato come N-Vy-Vz-Mx-My-Mz (libero di muoversi nell’analisi delle sollecitazioni e delle deformazioni) è completamente vincolato nell'analisi di instabilità. Tutte le altre analisi della trave hanno momenti flettenti e forza normale limitati, ma sono liberi di muoversi lateralmente.
- Modello N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: supporti nel modello di instabilità: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
- Modello N-Vy-Vz: supporti nel modello di instabilità: N-Mx-My-Mz
- Modello N-Vz-My: supporti nel modello di instabilità: N-Mx-My-Mz
- Modello N-Vy-Mz: supporti nel modello di instabilità: N-Mx-My-Mz
Si assume che, in caso di giunto rigido, l'utente imposti il momento flettente e che l'instabilità del segmento corto della trave non sia rilevante. Diversamente, nel caso di un giunto a cerniera, l'utente imposta solo la forza normale e di taglio e non il momento flettente, ma l'instabilità dell'elemento a cerniera è rilevante e contribuisce al fattore di instabilità. Si veda la figura seguente. "Model" mostra il modello nell’analisi sforzo-deformazione, mentre "Buckling" mostra il modello nell'analisi di instabilità.
