Stosując modalny współczynnik istotności (MRF) można ocenić, w jakim stopniu poszczególne elementy konstrukcyjne przyczyniają się do powstania rzeczywistego kształtu wyboczenia. Obliczenia opierają się na energii względnego odkształcenia sprężystego każdego pojedynczego pręta.
Dzięki MRF można rozróżnić lokalne i globalne kształty wyboczenia. Jeżeli kilka prętów ma znaczny MRF (np. > 20%), bardzo prawdopodobna jest niestateczność całej konstrukcji lub jej części. Jeżeli jednak suma wszystkich MRF dla kształtu drgań wynosi około 100%, należy spodziewać się lokalnego problemu ze statecznością (np. wyboczenia pojedynczego pręta).
Ponadto MRF może być wykorzystany do określenia obciążeń krytycznych i równoważnych długości wyboczeniowych poszczególnych prętów (np. do analizy stateczności). Kształty wyboczenia, dla których dany pręt ma małe wartości MRF (np. <20%), mogą zostać w tym kontekście pominięte.
MRF jest wyświetlany według kształtów wyboczenia w tabeli wyników w sekcji Analiza stateczności --> Wyniki według prętów --> Długości efektywne i obciążenia krytyczne.
Dzięki zintegrowanemu rozszerzeniu modułu RF-/STEEL Warping Torsion, możliwe jest przeprowadzenie obliczeń zgodnie z Design Guide 9 w RF-/STEEL AISC.
Obliczenia są przeprowadzane z 7 stopniami swobody zgodnie z teorią skręcania skrępowanego i umożliwiają realistyczne obliczenia stateczności z uwzględnieniem skręcania.
Definiowanie krytycznego momentu wyboczeniowego odbywa się w module RF-/STEEL AISC za pomocą solwera wartości własnych, który umożliwia dokładne określenie krytycznego obciążenia wyboczeniowego.
Solwer wartości własnych pokazuje okno z grafiką wartości własnych, które umożliwia sprawdzenie warunków brzegowych.
W programie STEEL AISC możliwe jest uwzględnienie pośrednich podpór bocznych w dowolnym miejscu. Na przykład, możliwa jest stabilizacja tylko górnej półki.
Ponadto można przypisać boczne podpory pośrednie zdefiniowane przez użytkownika; na przykład pojedyncze sprężyny obrotowe i sprężyny translacyjne w dowolnym miejscu przekroju.
Moduł dodatkowy ocenia deformację wstępną przypadku obciążenia oraz postacie drgań własnych dla analizy stateczności lub analizy dynamicznej. Na podstawie tego początkowego odkształcenia można przeprowadzić wstępne odkształcenie konstrukcji lub utworzyć przypadek obciążenia z równoważnymi imperfekcjami prętów.
Wstępnie odkształcony model początkowy jest przydatny zwłaszcza w przypadku konstrukcji składających się z elementów powierzchniowych i bryłowych (RFEM) oraz prętów. Należy określić tylko maksymalną wartość, do której ma zostać skalowana deformacja. Wszystkie węzły ES lub węzły modelu zostaną przeskalowane z uwzględnieniem początkowego odkształcenia.
Imperfekcje zastępcze są szczególnie przydatne w przypadku konstrukcji belkowych. W dodatkowym oknie można zdefiniować przechyły i wygięcia wstępne prętów i zbiorów prętów. Mogą być generowane automatycznie, zgodnie z normami lub definiowane ręcznie. Dostępne są poniższe normy:
EN 1992:2004
EN 1993:2005
DIN 18800:1990-11
DIN 1045-1:2001-07
DIN 1052:2004-08
Stosowana jest tylko imperfekcja wynikająca z początkowego odkształcenia na odpowiednim pręcie. Dodatkowo można uwzględnić współczynniki redukcyjne. W ten sposób możliwe jest efektywne zastosowanie imperfekcji.
W pierwszej kolejności przedstawiane są współczynniki obciążenia krytycznego. Pozwala to na ocenę zagrożenia utraty stateczności konstrukcji. W przypadku modeli prętowych długości efektywne i obciążenia krytyczne prętów są wyświetlane w formie tabelarycznej.
W kolejnych oknach dialogowych z wynikami można wyświetlić znormalizowane wartości przemieszczeń wektorów własnych, posortowane według węzła, pręta oraz powierzchni. Graficzne przedstawienie wektorów własnych przemieszczeń umożliwia ocenę zachowania się konstrukcji przy wyboczeniu. Ułatwia to zaprojektowanie rozwiązań przeciwdziałających utracie stateczności.
Do analizy wartości własnych dostępnych jest kilka metod:
Metody bezpośrednie
Metody bezpośrednie (Lanczosa, pierwiastki wielomianu charakterystycznego, metoda iteracji podprzestrzeni) są odpowiednie dla małych i średnich modeli. Te szybkie metody rozwiązywania równań wykorzystują dużą ilość pamięci RAM (RAM). Systemy 64-bitowe zużywają więcej pamięci, dzięki czemu można szybko obliczyć nawet większe układy konstrukcyjne.
ICG metoda iteracji
Ta metoda wymaga tylko niewielkiej ilości pamięci. Wartości własne są określane jedna po drugiej. Może być stosowany do obliczania dużych układów konstrukcyjnych o niewielkiej liczbie wartości własnych.
Moduł dodatkowy RF-STABILITY umożliwia również nieliniową analizę stateczności. Również w przypadku konstrukcji nieliniowych dostarczane są wyniki zbliżone do rzeczywistości. Współczynnik obciążenia krytycznego jest określany poprzez stopniowe zwiększanie obciążeń w podstawowym przypadku obciążenia, aż do osiągnięcia niestateczności. Przyrost obciążenia uwzględnia nieliniowości, takie jak ulegające uszkodzeniu pręty, podpory i fundamenty oraz nieliniowości materiałowe.
W pierwszej kolejności należy wybrać przypadek lub kombinację obciążeń, którego siły osiowe mają zostać użyte w analizie stateczności. Możliwe jest zdefiniowanie innego przypadku obciążenia, na przykład w celu uwzględnienia wstępnego naprężenia wstępnego.
Następnie można wybrać analizę liniową lub nieliniową, która ma zostać przeprowadzona. W zależności od zastosowania, można skorzystać z bezpośredniej metody obliczeniowej, np. według Lanczosa lub metodą iteracji ICG. Pręty niezintegrowane z powierzchniami są zazwyczaj wyświetlane jako elementy prętowe z dwoma węzłami ES. Nie można określić wyboczenia lokalnego pojedynczych prętów na tych elementach. Dlatego istnieje możliwość automatycznego podziału prętów.
Jeżeli w programie istnieje przypadek obciążenia lub kombinacja obciążeń, obliczenia stateczności są aktywowane. Można zdefiniować inny przypadek obciążenia, na przykład w celu uwzględnienia naprężenia początkowego.
W tym celu należy określić, czy ma zostać przeprowadzona analiza liniowa czy nieliniowa. W zależności od przypadku zastosowania, można wybrać bezpośrednią metodę obliczeniową, taką jak metoda Lanczosa lub metoda iteracji ICG. Pręty niezintegrowane z powierzchniami są zazwyczaj wyświetlane jako elementy prętowe z dwoma węzłami ES. W przypadku zastosowania takich elementów program nie może określić wyboczenia lokalnego pojedynczych prętów. Z tego względu'istnieje możliwość automatycznego dzielenia prętów.
W przypadku analizy wartości własnych dostępnych jest kilka metod:
Metody bezpośrednie
Metody bezpośrednie (Lanczosa [RFEM], pierwiastki z wielomianu charakterystycznego [RFEM], metoda iteracji podprzestrzeni [RFEM/RSTAB], przesunięta iteracja odwrócona [RSTAB]) są odpowiednie dla małych i średnich modeli. Z szybkich metod rozwiązywania problemów należy korzystać tylko w przypadku, gdy komputer posiada dużą ilość pamięci RAM.
Metoda iteracji ICG (niekompletny sprzężony gradient [RFEM])
Z drugiej strony, ta metoda wymaga tylko niewielkiej ilości pamięci. Wartości własne są określane jedna po drugiej. Może być stosowany do obliczania dużych układów konstrukcyjnych o niewielkiej liczbie wartości własnych.
Rozszerzenie Stateczność konstrukcji umożliwia nieliniową analizę stateczności przy użyciu metody przyrostowej. Analiza ta dostarcza wyniki zbliżone do rzeczywistości również w przypadku konstrukcji nieliniowych. Współczynnik obciążenia krytycznego jest określany poprzez stopniowe zwiększanie obciążeń w podstawowym przypadku obciążenia, aż do osiągnięcia niestateczności. Przyrost obciążenia uwzględnia nieliniowości, takie jak ulegające uszkodzeniu pręty, podpory i fundamenty oraz nieliniowości materiałowe. Po zwiększeniu obciążenia można opcjonalnie przeprowadzić liniową analizę stateczności na ostatnim stabilnym stanie w celu określenia postaci stateczności.
Jako pierwsze wyniki program przedstawia współczynniki obciążenia krytycznego. Następnie można przeprowadzić ocenę zagrożeń stateczności. W przypadku modeli prętowych w tabelach wyświetlane są wynikowe długości efektywne i obciążenia krytyczne prętów.
W następnym oknie wyników można sprawdzić znormalizowane wartości własne posortowane według węzła, pręta i powierzchni. Grafika wartości własnych umożliwia ocenę zachowania wyboczeniowego. Ułatwia to podjęcie środków zaradczych.
Podczas generowania siatki ES odkształconych w programie RFEM, dane dotyczące przemieszczenia każdego węzła są zapisywane w tle. Jeżeli użytkownik będzie chciał utworzyć grupy obciążeń, może wykorzystać zapisane dane. W celu sprawdzenia wygenerowanych danych, moduł wyświetla odkształcenie początkowe w postaci tabelarycznej i graficznej.
Jeżeli węzły modelu mają zostać przesunięte, współrzędne węzłów są modyfikowane bezpośrednio po wygenerowaniu. Podczas generowania imperfekcji zastępczych moduł generuje normalny przypadek obciążenia wraz z imperfekcjami prętów. Wygenerowane imperfekcje przedstawiane są tabelarycznie i graficznie, pozwalając na ich wygodne sprawdzenie.
RSBUCK określa najniekorzystniejsze kształty wyboczeniowe konstrukcji. Z reguły nie jest możliwe wykluczenie niższych wartości własnych z analizy i jednoczesne podjęcie próby określenia wyższych wartości własnych. Przy użyciu RSBUCK można określać do 10000 najniższych wartości własnych systemu konstrukcyjnego.
W celu obliczenia wartości własnych lub współczynników obciążenia krytycznego, moduł RSBUCK domyślnie wykorzystuje średnią wartość sił osiowych pojawiających się w poszczególnych prętach. Moduł może także opcjonalnie pracować z najniekorzystniejszą siłą osiową w pręcie. Określanie kształtów wyboczeniowych prowadzone jest poprzez analizę wartości własnej dla całej konstrukcji. W trakcie tego określania, program wykorzystuje iteracyjne rozwiązywanie równań.
Użytkownik musi określić jedynie dwie wartości:
maksymalną ilość iteracji
granica wytrzymałości
Ponieważ dokładne rozwiązanie jest przybliżane tak blisko, jak jest to pożądane, ale nigdy nie zostaje osiągnięte, RSBUCK kończy proces obliczeń po określonej liczbie kroków iteracyjnych. W przypadku problemu zbieżności, granica załamania określa moment, w którym rozwiązanie przybliżone może być traktowane jako wynik dokładny. Dla problemów rozbieżności, nigdy nie będzie rozwiązania.
RSBUCK wyróżnia się łatwą obsługą, przejrzystym układem danych i łatwością obsługi. Za pomocą kilku kliknięć myszą można zdefiniować liczbę kształtów wyboczeniowych do obliczenia, a także przypadek obciążenia, który zostanie uwzględniony.
Dane konstrukcyjne i warunki brzegowe ustawione w wybranym przypadku obciążenia, importowane są automatycznie. Można również edytować zaimportowane siły osiowe lub ręcznie wprowadzać nowe wartości. Możliwe jest również tworzenie dalszych przypadków RSBUCK w celu przeprowadzenia kilku analiz, każdy z innymi warunkami brzegowymi.
Oprócz tego, ze względu na przejrzystość podczas prezentowania wyników, można indywidualnie dostosować jednostki w RSBUCK. Jeżeli siły wewnętrzne z programu RSTAB nie są dostępne podczas uruchamiania modułu RSBUCK, program ten automatycznie obliczy wymagane siły wewnętrzne przed określeniem wartości wyboczenia.
Wyniki analizy wyboczenia są wyświetlane w przejrzyście ułożonych tabelach i grafikach. Dzięki integracji modułu RSBUCK z programem RSTAB, można szczegółowo dostosować wszystkie wyniki w protokole wydruku według własnych potrzeb.
Ponadto wszystkie tabele można łatwo wyeksportować do programu MS Excel lub do pliku CSV. Wszystkie specyfikacje wymagane dla eksportu są definiowane w specjalnym menu transferowym.
W kombinacjach obciążeń można wykorzystać wcześniej utworzoną wstępnie odkształconą siatkę ES. W tym celu należy wybrać odpowiedni przypadek RF-IMP w parametrach obliczeniowych kombinacji obciążeń. Po tym kroku zostaną przeprowadzone obliczenia sił wewnętrznych dla układu z imperfekcjami.