Phân tích oằn (EN)

Khả năng chịu tải của các cấu kiện mảnh có thể được xác định bằng cách kết hợp phân tích oằn tuyến tính và phân tích phi tuyến vật liệu.

Có năm loại phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn với các giả thiết sau:

1. Vật liệu tuyến tính, hình học tuyến tính
2. Vật liệu phi tuyến, hình học tuyến tính
3. Vật liệu tuyến tính, mất ổn định tuyến tính – oằn
4. Vật liệu tuyến tính, hình học phi tuyến có xét đến khuyết tật ban đầu
5. Vật liệu phi tuyến, hình học phi tuyến có xét đến khuyết tật ban đầu

Quy trình thiết kế kết hợp phương pháp 2 và 3 – phi tuyến vật liệu và phân tích ổn định – được đề cập trong Chương 8 của EN 1993-1-6. Việc kiểm tra khả năng chịu oằn dựa trên kết quả FEM thu được được mô tả trong Phụ lục B của EN 1993-1-5. Quy trình này được áp dụng cho nhiều loại kết cấu, ngoại trừ các vỏ mỏng, trong đó phân tích hình học phi tuyến với khuyết tật ban đầu phù hợp hơn (4 và 5).

Quy trình sử dụng các hệ số khuếch đại tải trọng α, thu được từ kết quả phân tích FEM và cho phép dự đoán khả năng chịu lực sau oằn của các nút liên kết.

Hệ số tải trọng, α_ult,k, được xác định khi đạt đến khả năng chịu lực dẻo mà không xét đến phi tuyến hình học. Việc kiểm tra khả năng chịu lực dẻo và xác định tự động tổng quát của α_ult,k đã được tích hợp vào phần mềm được phát triển.

Hệ số oằn tới hạn, α_cr, được xác định thông qua phân tích FEM ổn định tuyến tính. Hệ số này được xác định tự động trong phần mềm sử dụng cùng mô hình FEM như khi tính toán α_ult,k. Cần lưu ý rằng điểm tới hạn về khả năng chịu lực dẻo không nhất thiết được đánh giá ở dạng oằn tới hạn đầu tiên. Cần đánh giá nhiều dạng oằn hơn đối với nút liên kết phức tạp vì chúng liên quan đến các bộ phận khác nhau của nút liên kết.

Độ mảnh tấm không thứ nguyên, $\bar \lambda_p$, của dạng oằn được xem xét được xác định:

$$\bar \lambda_p = \sqrt{\frac{\alpha_{ult,k}}{\alpha_{cr}}}$$

Hệ số giảm oằn ρ được xác định theo Phụ lục B của EN 1993-1-5. Hệ số giảm phụ thuộc vào độ mảnh tấm. Đường cong oằn được sử dụng thể hiện ảnh hưởng của hệ số giảm đến độ mảnh tấm. Hệ số oằn được cung cấp áp dụng cho các cấu kiện không đồng đều dựa trên các đường cong oằn của dầm. Việc kiểm tra dựa trên tiêu chí chảy dẻo von Mises và phương pháp ứng suất giảm. Khả năng chịu oằn được đánh giá như sau

$$\frac{\alpha_{ult,k} \rho}{\gamma_{M2}} \ge 1$$

Hệ số giảm oằn ρ theo EN 1993-1-5 Phụ lục B

Mặc dù quy trình có vẻ đơn giản, nhưng nó mang tính tổng quát, bền vững và dễ tự động hóa. Ưu điểm của quy trình là phân tích FEM nâng cao cho toàn bộ nút liên kết, có thể áp dụng cho hình học tổng quát. Hơn nữa, quy trình này được đưa vào các tiêu chuẩn Eurocode hiện hành. Phân tích số nâng cao cho phép nhanh chóng có cái nhìn tổng quan về ứng xử tổng thể của kết cấu và các bộ phận tới hạn, đồng thời cho phép tăng cứng nhanh để ngăn ngừa mất ổn định.

Độ mảnh giới hạn, λ_p, được quy định trong Phụ lục B của EN 1993-1-5 và xác định tất cả các trường hợp phải được đánh giá theo quy trình trên. Khả năng chịu lực bị giới hạn bởi oằn khi độ mảnh tấm lớn hơn 0,7. Khi độ mảnh giảm, khả năng chịu lực được chi phối bởi biến dạng dẻo. Hệ số oằn tới hạn giới hạn đối với độ mảnh tấm bằng 0,7, và khả năng chịu oằn bằng khả năng chịu lực dẻo có thể được tính như sau

$$\alpha_{cr} = \frac{\alpha_{ult,k}}{\bar \lambda_p^2} = \frac{1}{0.7^2} = 2.04$$

Ảnh hưởng của độ mảnh tấm đến khả năng chịu lực dẻo, M_ult,k, và khả năng chịu oằn, M_CBFEM, được thể hiện trong hình dưới đây. Biểu đồ cho thấy kết quả nghiên cứu số của sườn tăng cứng tam giác trong nút liên kết khung cổng.

Ảnh hưởng của độ mảnh tấm đến khả năng chịu lực của nút liên kết khung cổng có sườn tăng cứng mảnh