Imperfekcje geometryczne to odchyłki powstałe na etapie wznoszenia konstrukcji, w wyniku których konstrukcja odbiega od projektowanego kształtu. Przykładem mogą być elementy odbiegające od pionu, np. słupy bądź ściany, które na etapie projektowania rozpatruje się jako elementy proste i pionowe. Poza odchyleniem elementów konstrukcyjnych od pionu istnieje również ryzyko rozbieżności pomiędzy kształtem przekroju poprzecznego elementu. Ryzyko pojawienia się niedokładności oraz ich wpływu na konstrukcję należy uwzględnić rozpatrując SGN (Stan Graniczny Nośności).
Imperfekcje geometryczne – globalna analiza konstrukcji
Niekorzystny wpływ (możliwych) odchyłek geometrycznych należy uwzględniać podczas sprawdzania stateczności konstrukcji, ponieważ stanowią jeden z czynników wpływających na destabilizację konstrukcji, gdyż prowadzą do powstania poziomych sił składowych generujących dodatkowe momenty zginające. Podczas globalnej analizy konstrukcji, imperfekcje można zastąpić przez wychylenie całej konstrukcji:
\[θ_i = \frac{l}{200} \cdot α_h \cdot α_m
\]
gdzie:
- αh – współczynnik redukcyjny ze względu na wysokość:
α_h = \frac{2}{L^{0,5}} \quad ; \quad 0,67 ≤ α_h ≤ 1,0
\]
- αm – współczynnik redukcyjny ze względu na ilość elementów:
α_m = [0,5 \cdot (1+ \frac{1}{m})]^{0,5}
\]
- L – wysokość konstrukcji w metrach,
- m – liczba elementów pionowych współpracujących w przeniesieniu wpływu.
Skutek wychylenia można zastąpić poprzez wyznaczenie sił poprzecznych na każdym z poziomów. Należy jednak pamiętać, aby poziome oddziaływania wyznaczać w miejscu, które spowoduje powstanie maksymalnego momentu:
\[H_i = θ_i \cdot N \cdot k
\]
gdzie:
- Hi – oddziaływanie na danym poziomie,
- N – siła osiowa,
- k – współczynnik przyjmowany w zależności od rodzaju konstrukcji:
- Dla elementów niestężonych:
k = 1,0
\]
- W przypadku elementów usztywnionych:
k = 2,0
\]
- W przypadku ustrojów usztywniających:
k = \frac{N_b – N_a}{N}
\]
- W przypadku przepon stropowych:
k = \frac{N_b + N_a}{2N}
\]
- Dla przepon dachowych:
k = \frac{N_a}{N}
\]
w których:
- Na i Nb – siły podłużne wpływające na oddziaływanie Hi na danym poziomie.
Literatura:
[1] PN-EN 1992-1+AC+Ap 1,2,3 :2008, Projektowanie konstrukcji z betonu, Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków,
[2] A. Ajdukiewicz, „Eurokod 2 – Podręczny skrót dla projektantów konstrukcji żelbetowych”, SPC Kraków 2009.
Zobacz też:
Metoda nominalnej sztywności MNS
Efekty II rzędu przy ściskaniu
