W przypadku cienkościennych elementów stalowych oprócz globalnej utraty stateczności (wyboczenia, skrętnego wyboczenia giętnego, wyboczenia giętno-skrętnego) należy również zbadać lokalne zachowanie stateczności przekroju. W normie EN 1993-1-3 [1] rozróżnia się przy tym dwa rodzaje:
- Lokalny wyboczenie: Charakteryzuje się wyboczeniem poszczególnych części przekroju poza ich płaszczyznę, przy czym zakłada się przegubowe podparcie naroży przekroju. Ta forma stateczności jest w EN 1993-1-5 [2] opisana jako wyboczenie blachy.
- Wyboczenie całego pola/niestabilność formy: Charakteryzuje się wybrzuszeniem usztywnienia brzegowego przekroju. Jednocześnie w sąsiednich częściach przekroju dochodzi do odkształceń w płaszczyźnie i poza nią.
W RFEM 6 i RSTAB 9 można obliczać współczynniki obciążenia bifurkacyjnego oraz postacie własne dla wymienionych lokalnych zjawisk stateczności przy obciążeniu jednostkowym. Obliczenie stanowi liniową analizę stateczności opartą na „Constrained Finite Strip Method (cFSM)” [3]. Wyniki obliczeń metodą pasm skończonych są dostępne dla wszystkich cienkościennych przekrojów w oknie dialogowym „Edytuj przekroje”. W menu rozwijanym poniżej przedstawienia przekroju oprócz naprężeń jednostkowych i innych funkcji przekroju można wybrać postacie wyboczenia wskutek obciążenia jednostkowego (rysunek 1).
Po wybraniu jednego z obciążeń jednostkowych otwiera się interaktywny diagram „Wyniki metody pasm skończonych”. Przedstawiona niebieska krzywa pokazuje minimalne obciążenie bifurkacyjne w zależności od odpowiadającej mu połowy długości fali wyboczeniowej. Wyniki można również przedstawiać oddzielnie dla różnych form stateczności: lokalnego wyboczenia, niestabilności formy oraz globalnej utraty stateczności (przy założeniu jednoprzęsłowej belki swobodnie podpartej na obu końcach) (rysunek 2).
Należy zwrócić uwagę, że w analizie stateczności uwzględniana jest tylko pierwsza (jednofalowa) postać własna danej formy stateczności. Wyznaczone obciążenia bifurkacyjne obowiązują jednak również dla wielokrotności odpowiadających im połówek długości fali. Można to wykazać na podstawie obliczeń porównawczych z elementami powłokowymi oraz dodatkiem Strukturalna stateczność. Dla analizowanego profilu C o długości 0,141 m uzyskuje się tutaj obciążenie bifurkacyjne wynoszące -90,47 kN, co bardzo dobrze zgadza się z wynikiem FSM wynoszącym -89,85 kN (patrz rysunek 2). Przy podwojeniu długości do 0,282 m podwaja się również liczba wybrzuszeń przy mniej więcej niezmienionym obciążeniu bifurkacyjnym (-91,68 kN). W celu określenia decydujących obciążeń bifurkacyjnych lokalnych zjawisk stateczności (lokalnego wyboczenia i niestabilności formy) należy zatem zawsze, po stronie bezpiecznej, uwzględniać odpowiednie minima wyznaczonych krzywych granicznych.
Odkształcenia przekroju związane z obliczonym obciążeniem bifurkacyjnym można wyświetlić na grafice przekroju. Domyślnie wyświetlana jest postać własna odpowiadająca pierwszemu lokalnemu minimum krzywej obciążenia bifurkacyjnego. Po „kliknięciu” dowolnego punktu danych na diagramie widok jest automatycznie aktualizowany. Postacie własne przedstawione na rysunku 4 wyraźnie pokazują wpływ poszczególnych form stateczności na wyznaczone obciążenie bifurkacyjne. Podczas gdy w punkcie a dominuje lokalne wyboczenie, postać własna w punkcie b jest zdominowana przez niestabilność formy. Natomiast w punkcie c można rozpoznać ruch bryły sztywnej przekroju, który towarzyszy globalnej utracie stateczności (tutaj wyboczeniu giętno-skrętnemu).
Wyniki FSM umożliwiają wstępną ocenę zachowania statecznego smukłych przekrojów i dają wskazówkę, czy utrata stateczności jest zdominowana przez zjawisko lokalne, globalne czy przez interakcję obu form stateczności. Wyznaczone współczynniki obciążenia bifurkacyjnego można ponadto wykorzystać do obliczenia granicznej nośności smukłych profili zgodnie z EN 1993-1-3 [1] lub AISI S100-16 [4].
