W programie dla wielokondygnacyjnych ram stalowych, których statykę liczymy teorią II rzędu według Eurokodów lub według norm PN, istnieje możliwość uwzględnienia wstępnych imperfekcji przechyłowych zgodnie z punktem 5.3.2.(a) normy PN-EN 1993-1-1 lub punktem 5.4.2 normy PN-90/B-03200. Wartości wstępnych imperfekcji w obu kierunkach poziomych wyznaczane są przez pochylenie całej konstrukcji o kąt ϕ wyznaczony ze wzoru 5.5 normy PN-EN 1993-1-1 lub wzoru (68) normy PN-90/B-03200 względem poziomu odniesienia, znajdującego się przeważnie w poziomie najniższych podpór pionowych hali. Poziomej imperfekcji wstępnej doznają wszystkie węzły hali znajdujące się powyżej poziomu odniesienia, które nie mają zablokowanego przesuwu (podpory) w kierunku działania danej imperfekcji. W przypadku istnienia w rozpatrywanym węźle podpory poziomej, wartość imperfekcji w tym węźle dla danego kierunku redukowana jest do zera. W trybie automatycznym zwrot wstępnych imperfekcji poziomych w danym węźle przyjmowany jest zgodnie z kierunkiem rzeczywistego przemieszczenia tego węzła od rozpatrywanego schematu obciążeń, wyznaczonego dla tego schematu z obliczeń według teorii I rzędu. Stąd wniosek, że wstępne imperfekcje przechyłowe nadawane są automatycznie poszczególnym węzłom układu w trakcie obliczeń statycznych, po pierwszym etapie obliczeń wg teorii I rzędu oraz przed przystąpieniem do obliczeń według teorii II rzędu. W przypadku gdy któryś z węzłów po obliczeniach wg teorii I rzędu nie doznał przemieszczenia w jednym z kierunków głównych, kierunek wstępnej imperfekcji przechyłowej w tym kierunku dla tego węzła przyjmowany jest losowo. Po obliczeniach wg teorii II rzędu wyznaczone z obliczeń przemieszczenia układu powiększane są o wstępnie wyznaczone imperfekcje. Widoczne w programie wyniki przemieszczeń są więc sumą przemieszczeń układu od danego schematu obciążeń oraz wstępnie założonych przez program imperfekcji przechyłowych poszczególnych węzłów hali. Takie też wartości przemieszczeń podawane są w raportach ze statyki i w raporcie szczegółowym z wymiarowania. Należy pamiętać że zgodnie z punktem 5.2.2 (7) a normy PN-EN 1993-1-1 oraz punktem 5.4.4 b normy PN-90/B-03200, jeśli w globalnej analizie konstrukcji wg teorii II rzędu zostały uwzględnione odpowiednie imperfekcje w poszczególnych elementach to wówczas indywidualne sprawdzanie stateczności elementów przy ich wymiarowaniu nie jest wymagane. To znaczy, że po uwzględnieniu imperfekcji przechyłowych można przy wymiarowaniu stosować współczynniki wyboczenia giętnego jak dla układów nieprzesuwnych, czyli nie większe niż 1 (ewentualny przesuw całości układu został uwzględniony w postaci odpowiednich imperfekcji). Wywołanie obliczeń statycznych z uwzględnieniem imperfekcji przechyłowych realizujemy w programie w oknie Właściwości projektu przez zaznaczenie opcji Uwzględnianie imperfekcji przechyłowych dla wielokondygnacyjnych ram stalowych wg normy PN-EN 1993-1-1 q projektach Eurokodowych lub Uwzględnianie imperfekcji przechyłowych dla wielokondygnacyjnych ram stalowych wg normy PN-90/B-03200 w projektach wg norm PN.
Rys. 10.3 Wywołanie okna Parametrów imperfekcji
dla norm Eurokodowych i norm PN
Opcja ta jest dostępna tylko wówczas gdy spełnione są w projekcie następujące warunki:
•w oknie Właściwości projektu ustawione są obliczenia wg teorii II rzędu,
•model zawiera węzły o różnych globalnych współrzędnych „z”,
•model zawiera węzły podparte w kierunku globalnym „z”.
Po zaznaczeniu opcji uwzględniania imperfekcji, odpowiednim przyciskiem można wywołać okno Parametrów imperfekcji.
Rys. 10.4 Okno Parametrów imperfekcji dla PN-EN 1993-1-1
i PN-90/B-03200
W pierwszej kolejności wybieramy w oknie Parametrów imperfekcji metodę ustalenia kierunków założonych imperfekcji. Do dyspozycji użytkownik ma tu dwie możliwości. Jedna, domyślna - ustala automatycznie kierunki imperfekcji na podstawie kierunków przemieszczeń poszczególnych węzłów od obciążeń zadanych przez użytkownika w danej grupie lub kombinacji (zaznaczona opcja Ustal kierunki imperfekcji na podstawie zadanych obciążeń). Druga metoda określania kierunków imperfekcji polega na samodzielnym określeniu przez użytkownika kierunków imperfekcji (odznaczona opcja Ustal kierunki imperfekcji na podstawie zadanych obciążeń).Wówczas użytkownik wybiera kierunek imperfekcji zgodny ze zwrotem globalnej osi lub do niej przeciwny. Metoda samodzielnego ustalania kierunku imperfekcji powinna być stosowana wówczas gdy dla liczonego schematu obciążeń nie występują składowe siły poziome lub założony układ tych sił poziomych jest równoważny. W pozostałych przypadkach kierunki imperfekcji należy ustalać automatycznie na podstawie zadanych schematów obciążeń. Niewłaściwy wybór kierunku imperfekcji przez użytkownika przy zadanych, nierównoważących się obciążeniach poziomych będzie skutkował zmniejszeniem całkowitych przemieszczeń poziomych a w skrajnym przypadku może doprowadzić również do zmiany ich kierunku.
Następnie określamy całkowitą wysokość konstrukcji (lub kondygnacji dla normy PN-90/B-03200) w globalnym kierunku „z” oraz podajemy poziom odniesienia w postaci minimalnej współrzędnej „zmin” węzła podpartego w kierunku globalnej, pionowej osi „z”. Można również wybrać opcję Oblicz automatycznie, po zaznaczeniu której, wysokość konstrukcji i poziom odniesienia ustalane są automatycznie przez program. Wysokość konstrukcji w trybie automatycznym wyznaczana jest jako bezwzględna różnica współrzędnych najwyższego węzła w modelu i najniższego węzła podpartego w kierunku „z”, natomiast za poziom odniesienia w tym trybie przyjmowana jest współrzędna „z” najniższego węzła podpartego w kierunku „z”.
Przy zmianie w trakcie pracy nad projektem zestawu norm z PN na Eurokod lub odwrotnie imperfekcje zostaną automatycznie wyłączone a ponowne ich włączenie wymaga ponownego ustawienia parametrów imperfekcji według zmienionej normy.
Uwaga:
Gdy przy obliczeniach wg teorii II rzędu pojawią się przemieszczenia niezgodne z zadanym kierunkiem imperfekcji lub niezgodne z kierunkiem zadanych obciążeń (przy braku imperfekcji), wówczas w celu uzyskania prawidłowych wyników należy koniecznie zagęścić podział prętów ściskanych - słupów (np. równomiernie na 8-10 prętów).
Uwaga:
W przypadku zmiany w trakcie wykonywania projektu, zestawu norm projektowych z PN na Eurokod lub odwrotnie, szczególnej ponownej kontroli wymagają: definicje grup obciążeń, definicje kombinacji użytkownika, ustawienia imperfekcji oraz klasy materiałów przypisane do poszczególnych przekrojów elementów w modelu.