Per componenti in acciaio a parete sottile, oltre al collasso per instabilità globale (instabilizzazione per carico di punta, instabilizzazione torsionale, instabilizzazione flesso-torsionale), è necessario esaminare anche il comportamento di instabilità locale della sezione trasversale. In EN 1993-1-3 [1] si distingue tra due tipi:
- Instabilità locale: caratterizzata dal local buckling di singole parti della sezione trasversale fuori dal proprio piano, assumendo un vincolo articolato degli spigoli della sezione trasversale. Questa forma di instabilità è descritta in EN 1993-1-5 [2] come instabilità delle piastre.
- Instabilità dell’intero campo/instabilità di forma: caratterizzata dall’imbozzamento del rinforzo di bordo di una sezione trasversale. Allo stesso tempo, nelle parti adiacenti della sezione trasversale si verificano deformazioni nel piano e fuori dal piano.
In RFEM 6 e RSTAB 9 è possibile calcolare i fattori di carico di biforcazione e le forme proprie per i suddetti fenomeni di instabilità locale sotto sollecitazione unitaria. Il calcolo si basa su un’analisi lineare di stabilità fondata sul metodo “Constrained Finite Strip Method (cFSM)” [3]. I risultati del calcolo a strisce finite sono disponibili per tutte le sezioni sottili nella finestra di dialogo “Modifica sezioni”. Tramite il menu a discesa sotto la rappresentazione della sezione trasversale è possibile selezionare, oltre alle tensioni unitarie e ad altre funzioni di sezione, le forme di instabilità dovute a carico unitario (Fig. 1).
Se si seleziona uno dei carichi unitari, si apre il diagramma interattivo “Risultati del metodo delle strisce finite”. La curva blu rappresentata indica il carico di biforcazione minimo in funzione della corrispondente lunghezza d’onda di instabilità. I risultati possono essere visualizzati anche separatamente per le diverse forme di instabilità: instabilità locale, instabilità di forma e collasso per instabilità globale (assumendo una trave semplicemente appoggiata alle estremità e a campata unica) (Fig. 2).
È importante notare che, nell’analisi di stabilità, viene considerata solo la prima forma propria (a un’onda) della rispettiva forma di instabilità. I carichi di biforcazione determinati valgono tuttavia anche per multipli delle corrispondenti lunghezze d’onda. Ciò può essere dimostrato mediante un calcolo di confronto con elementi shell e con l’add-on Stabilità strutturale. Per il profilo C analizzato, con una lunghezza di 0,141 m, si ottiene un carico di biforcazione di -90,47 kN, che concorda molto bene con il risultato della FSM di -89,85 kN (vedi Fig. 2). Raddoppiando la lunghezza a 0,282 m, raddoppia anche il numero delle instabilità locali, con un carico di biforcazione più o meno invariato (-91,68 kN). Per determinare i carichi di biforcazione rilevanti dei fenomeni di instabilità locale (instabilità locale e instabilità di forma), ai fini della sicurezza dovrebbero pertanto essere sempre considerati i rispettivi minimi delle curve limite determinate.
Le deformazioni della sezione trasversale che accompagnano un carico di biforcazione calcolato possono essere visualizzate nella grafica della sezione. Per impostazione predefinita, viene visualizzata la forma propria corrispondente al primo minimo locale della curva del carico di biforcazione. Facendo “clic” su un qualsiasi punto dati nel diagramma, la visualizzazione viene aggiornata automaticamente. Le forme proprie mostrate in Fig. 4 evidenziano chiaramente l’influenza delle rispettive forme di instabilità sul carico di biforcazione determinato. Mentre nel punto a domina l’instabilità locale, la forma propria nel punto b è caratterizzata dall’instabilità di forma. Nel punto c, invece, è riconoscibile un moto di corpo rigido della sezione trasversale, associato al collasso per instabilità globale (in questo caso instabilità flesso-torsionale).
I risultati della FSM consentono una prima valutazione del comportamento di instabilità di sezioni snelle e forniscono un’indicazione se il collasso per instabilità sia dominato da una forma locale, globale o dall’interazione di entrambe le forme di instabilità. I fattori di carico di biforcazione determinati possono inoltre essere utilizzati per calcolare la resistenza limite di profili snelli secondo EN 1993-1-3 [1] o AISI S100-16 [4].
