Konstrukcje żelbetowe wymagają zarówno globalnej, jak i lokalnej analizy stateczności. Choć większość nowoczesnych programów potrafi wykonać te analizy, sposób weryfikacji oraz poziom przejrzystości obliczeń znacznie się różnią. Poniżej znajduje się krótki przegląd typowej weryfikacji stateczności, a następnie porównanie programów ETABS i RFEM 6.
Stateczność globalna
Stateczność globalna jest zazwyczaj uwzględniana poprzez uwzględnienie efektu P–Δ podczas analizy konstrukcji, po zredukowaniu sztywności elementów konstrukcyjnych w celu uwzględnienia efektów zarysowania.
Zgodnie z ACI 318 powszechnie stosowane współczynniki redukcji sztywności wynoszą:
| 0.70 | słupy |
| 0.35 | belki |
| 0.25 | płyty |
W analizie stateczności globalnej redukcję sztywności spowodowaną pełzaniem często przyjmuje się jako zerową, ponieważ obciążenia poziome są zazwyczaj obciążeniami krótkotrwałymi.
Stateczność lokalna
Po zakończeniu analizy globalnej należy jeszcze zweryfikować stateczność lokalną, szczególnie w przypadku słupów. W ACI 318 zagadnienie to jest ujęte za pomocą metody powiększenia momentów (Moment Magnification Method) poprzez współczynnik βdns, który zależy głównie od sił wewnętrznych działających na słup oraz od efektywnej sztywności zginania (EI) elementu.
ACI 318-19 (6.6.4.4.4) proponuje trzy podejścia do oszacowania efektywnej sztywności zarysowanego przekroju:
- Metoda a) uwzględniany jest wyłącznie przekrój betonowy
- Metoda b) uwzględniany jest zarówno beton, jak i zbrojenie
- Metoda c) uwzględniane jest zbrojenie i przyłożone obciążenie
We wszystkich metodach wpływ pełzania na sztywność jest uwzględniany za pomocą współczynnika βdns.
Przykład
Poniżej porównano wyniki obliczeń z programów ETABS i RFEM 6 na podstawie prostego modelu słupa żelbetowego.
Parametry
| Przekrój słupa | 1,0 m × 1,0 m |
| Długość | 8,5 m (kierunek X: utwierdzenie–koniec swobodny, kierunek Y: utwierdzenie–przegub) |
| Wytrzymałość betonu | f'c = 40 MPa |
| Stopień zbrojenia | 1% |
| Siła osiowa | 10 000 kN |
| Moment wokół osi X | 3000 kNm |
Wyniki ETABS
→ metoda a) jest wewnętrznie stosowana do wymiarowania słupów
zgodnie z wynikami:
- dns = 4,33 → znacznie więcej niż granica ACI wynosząca 1,4
- słup jest uznawany za niewystarczający
- współczynnik wykorzystania wynosi 1,14
Wyniki RFEM
→ metoda c) jest wewnętrznie stosowana do wymiarowania słupów
zgodnie z wynikami:
- dns = 1,39 → mniej niż granica ACI wynosząca 1,4
- słup jest uznawany za wystarczający
- współczynnik wykorzystania wynosi 0,94
Uwagi
Jedną z kluczowych zalet RFEM 6 jest szczegółowy raport obliczeniowy, zapewniający przejrzystość niezbędną do tego, aby inżynierowie mogli z pewnością weryfikować założenia i dokładnie rozumieć decydujące parametry projektowe.