RFEM applique la méthode de résistance directe (MSD) pour calculer la charge de flambement élastique de la barre. La méthode de résistance directe offre deux types de solutions, numériques (méthode de la bande finie) et analytiques (spécification).
Le flambement local et par distorsion sont toujours calculés à l'aide de la méthode des bandes finies (FSM). Pour le flambement global, l'utilisateur a la possibilité de sélectionner la méthode numérique (méthode des bandes finies) selon l'annexe 2.2 ou la méthode analytique (chapitres E2 et F2.1) selon l'annexe 2.3 dans la boîte de dialogue « Longueurs efficaces » (Figure 02). Pour les sections arbitraires, il est recommandé d'utiliser la solution numérique [2].
Exemple
Example III-9B of the AISI manual [3] is used to compare the results obtained from the RFEM model. Deux barres avec la même section et la même charge sont modélisées pour examiner la différence entre la méthode numérique (FSM) et la méthode analytique.
Longueurs efficaces
La poutre-poteau de 1,8 m de long est maintenue en continu contre les mouvements latéraux et en torsion, mais elle est libre de flamber autour de l'axe y local (flexion selon l'axe faible). Par conséquent, l'option de vérification du flambement par flexion autour de l'axe z, du flambement par torsion et du déversement peut être désactivée (comme le montre la Figure 02). Cependant, un message d'avertissement WA1001.00 s'affichera pour la méthode des bandes finies après l'exécution du calcul.
La vérification du flambement global en compression selon la FSM est toujours basée sur tous les modes de flambement possibles (flexion, torsion, flexion-torsion). Il n'est actuellement pas possible de spécifier un maintien pour chaque mode de flambement dans RFEM. De plus, la longueur efficace la plus longue, KL, est utilisée pour tous les modes de flambement afin de déterminer la résistance globale au flambement élastique, Pcre.
Pour désactiver des contrôles de stabilité spécifiques et considérer différentes longueurs efficaces, le type d'analyse « Selon les chapitres E2 et F2.1 » doit être sélectionné.
Modes de flambement
Le graphe de signature selon la FSM peut être consulté sous « Sections ». Le menu déroulant répertorie 7 types de modes de flambement, y compris la compression ainsi que la flexion d'axe faible positive et négative, la flexion d'axe fort et la torsion (Figure 05).
Dans un scénario idéal, la courbe de signature (totale) peut fournir immédiatement les modes de flambement de la barre. Local buckling is the first minimum in the signature curve, distortional buckling is the second minimum in the signature curve, and global buckling is the final descending branch of the signature curve and can be read directly at the global buckling effective length, KL [2].
Dans cet exemple, seul le premier minimum (flambement local) est apparent dans le premier mode. Le mode de flambement de la section montre que le flambement par torsion est le mode de flambement déterminant pour une longueur de 1,8 m. Ceci peut être visualisé en sélectionnant un point dans le graphique autour de la longueur de 1,8 m (Figure 06). Le deuxième minimum (flambement par distorsion) apparaît dans le deuxième mode (non disponible dans RFEM).
Résistance en compression
La résistance en compression disponible, Pa, est considérée comme la plus petite des valeurs selon les sections de l'AISI suivantes :
- Section E2 – Yielding and Global Buckling
- Section E3 – Local Buckling Interacting with Yielding and Global Buckling
- Section E4 – Flambement par distorsion
Les charges critiques de flambement élastique (Pcrl, Pcrd, Pcre) requises pour déterminer la résistance en compression disponible, Pa, sont présentées ci-dessous.
Pcrl (Local)
La charge critique élastique « locale » de flambement du poteau, Pcrl, est affichée dans les vérifications du flambement global EE2701.00 (FSM) et EE2101.00 (analytique). Pcrl est égal à 231 kips est tiré de la courbe totale selon la FSM (représentée dans la Figure 05). Comme mentionné précédemment, le flambement local est toujours calculé à l'aide de la FSM. Cette valeur est conforme avec ce qui est montré dans l'exemple selon l'AISI.
Pcrd (Distortional)
La charge critique élastique de flambement en distorsion du poteau, Pcrd, est indiquée sous la vérification EE2801.00 pour les deux méthodes. Pcrd égal à 231 kips est tiré du graphique selon la FSM. Dans le cas où le deuxième minimum n'est pas apparent sur la courbe totale, la courbe de distorsion est utilisée pour identifier la longueur appropriée le long de l'axe horizontal. À partir de là, la position est projetée sur la courbe totale pour obtenir le facteur de charge critique (Figure 09).
Les 231 kips à une longueur de 0,32 ft sont le dernier minimum pertinent sur le graphique de distorsion. Les modes de flambement au-delà de cette longueur sont classés comme flambement global. RFEM applique un « facteur géométrique » pour caractériser les modes de flambement comme globales ou en distorsion. Cette valeur est proche des 235 kips répertoriés dans le manuel de l'AISI.
Pcre (Global)
The elastic global (flexural, torsional, flexural-torsional) buckling load, Pcre is shown under design check EE2701.00 (FSM). Sous la vérification EE2101.00 (analyse analytique), Pcre est simplement déterminée en multipliant la contrainte par l'aire Fcre x Ag (Figure 10).
Résistance en flexion
La résistance en flexion disponible, Ma, est considérée comme la plus petite des valeurs selon les sections de l'AISI suivantes :
- F2 Limite d'élasticité et flambement global (latéral-torsion)
- F3 Flambement local interagissant avec la limite d'élasticité et le flambement global
- F4 Flambement par distorsion
Mcrl (Local)
Le moment critique de flambement local élastique, Mcrl, est affiché dans la vérification FF3501.00 pour les deux méthodes. Mcrl égal à 277 kip-in est proche de la valeur de 264 kip-in indiquée dans l'exemple de l'AISI.
Mcrd (Distortional)
L'évaluation de la courbe de distorsion montre que le moment critique de flambement est extrêmement élevé et qu'il est peu probable qu'il soit le mode déterminant. In the AISI example, it was determined that the section is not subject to distortional buckling, “Reviewing the characteristic curve and corresponding mode shapes generated from the finite strip analysis, it is observed that this section is not subject to distortional buckling” [3].
Mcre (Global)
Étant donné que la barre est entièrement contreventée contre le déversement global, la limite d'élasticité contrôle. La résistance en flexion disponible, Ma est égale à 68 kip-in, est la même pour les deux méthodes et est également en accord avec l'exemple de l'AISI.
Résumé
Conclusion
Le flambement local et par distorsion sont toujours calculés à l'aide de la méthode des bandes finies (FSM). La méthode numérique (méthode des bandes finies) et la méthode analytique (spécification) sont disponibles pour le flambement global.
Dans le cas où le deuxième minimum n'est pas apparent sur la courbe totale, la courbe de distorsion est utilisée pour identifier la longueur appropriée le long de l'axe horizontal. À partir de là, la position est projetée sur la courbe totale pour obtenir le facteur de charge critique (Figure 09). De plus, RFEM applique un « facteur géométrique » pour caractériser le mode de flambement comme un flambement global ou un flambement par distorsion lorsque les deux modes sont présents.
Dans l'exemple ci-dessus, la résistance en compression disponible, Pa égale à 23,4 kips, est conservatrice mais imprécise car elle est basée sur le flambement par torsion (au lieu du flambement par flexion autour de l'axe y). Un message d'avertissement (représenté dans la Figure 04) affiché par le programme suggère l'utilisation de la méthode analytique lorsque tous les modes de flambement ne sont pas applicables.
Il est recommandé d'examiner la courbe de signature de la section et les modes de flambement correspondants pour vérifier la validité du résultat. Il est généralement recommandé d'utiliser la méthode des bandes finies et de comparer les résultats avec la solution analytique selon les chapitres E et F.
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