sens.01 - Stabilitní analýza

Tento modul počítá globální (vlastní) tvary vybočení konstrukce pod určitým zatížením. Navíc se spočte poměr kritického a skutečného zatížení. Stabilitní výpočet se používá pro zjištění mechanizmu ztráty stability konstrukce, k výpočtu vzpěrných délek potřebných při posudcích ocelových prvků, k ověření nutnosti výpočtu podle 2. řádu apod. Tento modul pomáhá stanovit globální vzpěrné tvary a zatížení rámových i plošných konstrukcí.

Při stabilitním výpočtu neplatí princip superpozice. Kombinace je nutno sestavit před spuštěním výpočtu. V programu SCIA Engineer se to provede pomocí stabilitních kombinací. Stabilitní kombinace se definuje jako seznam zatěžovacích stavů, kde každý stav má přiřazen svůj součinitel. Stejně jako u nelineárních kombinací, i zde je možno načíst lineární kombinaci jako kombinace stabilitní.

Při výpočet jsou použity následující předpoklady:

• Fyzikální linearita
• Prvky se uvažují dokonale přímé bez jakýchkoli imperfekcí.
• Zatížení je rozneseno do uzlů sítě, před vlastním výpočtem tak musí být vygenerována síť konečných prvků (provádí se automaticky).
• Zatížení je statické.
• Kritický součinitel zatížení je pro každý tvar stejný pro celou konstrukci.
• Mezi uzly konečných prvků jsou osové síly a momenty konstantní.

Poznámky

• Nejdůležitější je zpravidla první vlastní tvar a odpovídá nejnižšímu kritickému součiniteli zatížení. Konstrukce obvykle kolabuje při tomto prvním tvaru.
• konstrukce se pro danou kombinaci stává nestabilní, pokud zatížení dosáhne hodnoty rovné aktuálním zatížení vynásobenému kritickým součinitelem zatížení.
• Je-li kritický součinitel zatížení menší než 1, znamená to, že konstrukce je pro zadané zatížení nestabilní.
• Protože výpočet hledá vlastní čísla blízká nule, mohou být spočtené hodnoty kladné i záporné. Záporný kritický součinitel zatížení představuje tahové zatížení. Aby došlo ke ztrátě stability musí se zadané zatížení převrátit (to je například případ zatížení větrem).
• Vlastní tvary jsou bezrozměrné. Důležité jsou pouze relativní hodnoty deformací. Absolutní hodnoty nemají žádný význam.
• Pro skořepinové prvky se osové síly neuvažují pouze v jednom směru. Skořepinový prvek může být v jedno směru tlačený a v kolmém směru tažený. Tudíž prvek může v jednom směru „boulit“, ale ve druhém je stále pevný. To je důvodem, proč se u takových konstrukcí vyskytuje výrazná pokritická únosnost.
• Jediným typem nelinearity uvažovaným při stabilitním výpočtu je počáteční napjatost.
• Je třeba mít na paměti, že stabilitní výpočet řeší pouze teoretickou ztrátu stability konstrukce. Pro zohlednění klopení, kombinace osové síly a momentu apod. je proto stále nutno provést normové posouzení ocelového prvku.

Příklad použití lineárního stabilitního výpočtu pro obloukový most modelovaný jako 1D rám.

Příklad použití lineárního stabilitního výpočtu pro obloukový most modelovaný skořepinovými prvky.

Stabilitní výpočet: Ocelová konstrukce pro zásobník na biomasu a servisní plošinu - Elblag, Polsko; Bilfinger Babcock CZ s.r.o.

Example: Analysis of lateral stability of the building: St Mary of the Angels Primary School - London, United Kingdom; Thomasons

Vyžadované moduly:

• sen.00