Analisi del carico critico lineare utilizzando il metodo delle strisce finite FSM (Finite Strip Method)

Nel caso di componenti strutturali in acciaio a parete sottile, è necessario analizzare anche l'instabilità locale della sezione trasversale, oltre alla rottura per instabilità globale (instabilità, instabilità torsionale, instabilità flesso-torsionale). Nella EN 1993-1-3 Rif. [1] viene fatta una distinzione tra due tipi:

• Instabilità locale: caratterizzata dall'instabilità dei piatti delle singole parti della sezione trasversale fuori dal loro piano, per cui si presume che gli angoli della sezione trasversale siano fissati da vincoli esterni. Questa forma di stabilità è descritta in EN 1993-1-5 Fare riferimento a [2] come instabilità delle lastre.
• Instabilità totale del pannello/instabilità distorsionale: caratterizzata dall'instabilità dell'irrigidimento del bordo di una sezione trasversale. Allo stesso tempo, si verificano deformazioni all'interno e all'esterno del piano nelle parti adiacenti della sezione trasversale.

In RFEM 6 e RSTAB 9, i coefficienti di carico critici e le forme modali per i fenomeni di stabilità locale sopra menzionati possono essere calcolati considerando il carico unitario. Questo calcolo è un'analisi di stabilità lineare basata sul "constrained Finite Strip Method (cFSM)" [3]. I risultati del calcolo alle strisce finite possono essere richiamati per tutte le sezioni trasversali in parete sottile nella finestra di dialogo "Modifica sezione". È possibile utilizzare il menu a tendina sotto le icone delle sezioni trasversali per selezionare le forme di instabilità dovute al carico unitario (Figura 1) oltre alle tensioni unitarie e ad altre funzioni della sezione trasversale.

Se si seleziona una delle forze interne dell'unità, si aprirà il diagramma interattivo "Risultati dell'analisi a strisce finite". Il grafico blu che viene visualizzato mostra il carico critico minimo in funzione della corrispondente lunghezza della semionda di instabilità. I risultati possono anche essere mostrati separatamente per le diverse forme di instabilità, che sono instabilità locale, instabilità distorsionale e rottura per instabilità globale (assumendo una trave a campata singola con vincolo laterale e torsionale) (Figura 2).

Si noti che solo la prima forma modale (onda singola) della rispettiva forma di instabilità viene presa in considerazione per l'analisi di stabilità. Tuttavia, i carichi critici determinati si applicano anche ai multipli delle lunghezze delle semionde correlate, che possono essere mostrate mediante un calcolo comparativo utilizzando elementi shell e l'add-on Stabilità delle strutture. Per la presente sezione a C, con una lunghezza di 0,141 m (circa 0,46 ft), ciò si traduce in un carico critico di -90,47 kN, che corrisponde molto bene al risultato FSM di -89,85 kN (vedi Figura 2). Quando la lunghezza è raddoppiata a 0,282 m (circa 0,92 ft), anche il numero di svergolamenti raddoppia con un carico critico più o meno costante (-91,68 kN). Pertanto, quando si determinano i carichi critici determinanti dei fenomeni di instabilità locale (instabilità locale e instabilità distorsionale), dovrebbero essere sempre presi in considerazione i rispettivi minimi delle curve limite determinate.

Le deformazioni della sezione trasversale associate a un carico critico calcolato possono essere visualizzate nel grafico della sezione trasversale. Per impostazione predefinita, viene visualizzata la forma modale che appartiene al primo minimo locale della curva di carico critico. Facendo clic su qualsiasi punto dati nel diagramma, la visualizzazione viene aggiornata automaticamente. Le forme modali mostrate in figura 4 mostrano chiaramente l'influenza delle rispettive deformate critiche sul carico critico determinato. Mentre l'instabilità locale domina nel punto a, la forma modale nel punto b è caratterizzata da instabilità distorsionale. Nel punto c, tuttavia, si può vedere un movimento del corpo rigido della sezione trasversale, che è associato alla rottura per instabilità globale (in questo caso instabilità flesso-torsionale).

I risultati del metodo delle strisce finite FSM consentono una valutazione iniziale dell'instabilità di sezioni trasversali snelle e forniscono indicazioni se la rottura per instabilità è dominata da un'interazione locale, globale o da un'interazione di entrambe le forme di instabilità. Inoltre, i coefficienti di carico critici determinati possono essere utilizzati per calcolare la capacità portante ultima delle sezioni snelle secondo EN 1993-1-3 [1] o AISI S100-16 [4].

Modello 3D

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Modello | Modello di superficie, profilo a C, forma a fibbia doppia ondulata