sens.01 - Stabiliteitsanalyse

Deze module berekent de algemene knikmodus (eigenmodus) van een structuur onder de gegeven belasting. Daarnaast wordt de verhouding tussen de knikbelasting en de toegepaste belasting gegeven. Stabiliteitsberekeningen worden gebruikt om inzicht te krijgen in de knikmechanismen van een structuur, om de kniklengte van een element te berekenen dat in de staalnormcontrole wordt gebruikt en om te controleren of tweede-ordeberekeningen nodig zijn. Deze module helpt bij het bepalen van de algemene kritieke knikmodus en de knikbelasting van raamwerkstructuren en de oppervlakte-elementen (platen en schalen) daarvan.

Het principe van superpositie is niet geldig voor een stabiliteitsberekening. De combinaties moeten voorafgaand aan de berekening worden samengesteld. In SCIA Engineer wordt dit gedaan door stabiliteitscombinaties te definiëren. Een stabiliteitscombinatie wordt gedefinieerd als een lijst belastingsgevallen waarbij elk belastingsgeval een bepaalde coëfficiënt heeft. Net zoals is aangegeven voor niet-lineaire combinaties, kunnen de lineaire combinaties worden geïmporteerd als stabiliteitscombinaties.

 De volgende aannames worden gemaakt in de berekening:

• Er is sprake van fysieke lineariteit
• De elementen worden beschouwd als ideaal recht en zonder onvolkomenheden.
• De belastingen worden door de netknooppunten geleid, waardoor het net met de eindige elementen moet worden verfijnd om precieze resultaten te behalen.
• De belasting is statisch.
• De kritieke belastingscoëfficiënt is per modus dezelfde als voor de structuur als geheel.
• Tussen de netknooppunten worden de normaalkrachten en momenten als constant beschouwd.

Opmerkingen

• De eerste eigenmodus is meestal de belangrijkste en correspondeert met de laagste kritieke belastingscoëfficiënt. Een mogelijke instorting van de structuur treedt meestal op in deze eerste modus.
• De structuur wordt instabiel voor de gekozen combinatie als de belasting een waarde bereikt die gelijk is aan de huidige belasting vermenigvuldigd met de kritieke belastingsfactor.
• Een kritieke belastingsfactor die kleiner is dan 1 geeft aan dat de structuur instabiel is voor de gegeven belasting.
• Aangezien de berekening waarden zoekt die bijna nul bedragen, kunnen de berekende I-waarden zowel positief als negatief zijn. Een negatieve kritieke belastingsfactor geeft een trekbelasting aan. De belasting moet dus worden omgekeerd wil knik optreden (wat bijvoorbeeld het geval kan zijn bij windbelastingen).
• De eigenmodi (knikvormen) zijn dimensieloos. Alleen de relatieve waarden van de vervormingen zijn van belang, de absolute waarden hebben geen betekenis.
• Voor schaalelementen wordt slechts in één richting geen rekening gehouden met de normaalkracht. De schaalelementen kunnen in één richting onder dril staan en tegelijkertijd in de tegenoverliggende richting onder spanning staan. Zodoende kan het element in de ene richting knikken en in de andere richting verstijven. Dit is de reden voor de aanzienlijke postkritieke draagcapaciteit van dergelijke structuren.
• Initiële spanning is de enige plaatselijke niet-lineariteit waarmee in een lineaire stabiliteitsberekening rekening wordt gehouden.
• Vergeet niet dat een stabiliteitsberekening uitsluitend het theoretische knikgedrag van een structuur onderzoekt. Het is dus nog altijd noodzakelijk dat een staalnormcontrole wordt uitgevoerd om rekening te houden met kip, doorsnedecontroles, gecombineerde normaalkracht en buiging.

Voorbeeld van een lineaire stabiliteitsberekening van een boogbrug gemodelleerd als 1D-frame.

Voorbeeld van een lineaire stabiliteitsberekening van een boogbrug die is gemodelleerd met schaalelementen.

Stabiliteitsanalyse: Staalconstructie voor biomassaboiler en onderhoudsplatformen - Elblag, Polen; Bilfinger Babcock CZ s.r.o.

Stabiliteitsanalyse: St Mary of the Angels Primary School - London, United Kingdom; Thomasons

Vereiste modules:

• sen.00