Odpověď:
Přerušení výpočtu kvůli nestabilní konstrukci může mít různé příčiny. Na jedné straně to může ukazovat na "skutečnou" nestabilitu vlivem přetížení systému, ale na druhé straně mohou být za toto chybové hlášení odpovědné i nepřesnosti v modelování. V následujícím textu najdete možný postup pro nalezení příčiny nestability.
1. Kontrola modelování
Nejdříve je třeba zkontrolovat, zda je modelování systému v pořádku. Zde se nabízí použít kontroly modelů, které jsou k dispozici v programu RFEM a RSTAB (Nástroje → Kontrola modelu). Tak je možné najít například identické uzly a překrývající se pruty a v případě potřeby je smazat.
Dále je potom možné model spočítat při zatížení vlastní tíhou v zatěžovacím stavu podle teorie prvního řádu. Pokud se výsledky následně zobrazí, je model s ohledem na modelování stabilní. Pokud tomu tak není, uvádíme nejběžnější příčiny:
- Chybné zadání podpor / chybějící podpory
To může vést k nestabilitě, protože systém není podepřen ve všech směrech. Proto je nezbytné, aby podporové podmínky byly v rovnováze se systémem a také s vnějšími okrajovými podmínkami. Staticky neurčité systémy také vedou k přerušení výpočtu z důvodu nedostatečných okrajových podmínek.
- Kroucení prutů okolo vlastní osy
Pokud dochází ke kroucení prutů okolo vlastní osy, tzn. že prut nedrží okolo vlastní osy, může v důsledku toho dojít k nestabilitě. Častou příčinou je nastavení kloubů na koncích prutů. Může se stát, že jak na počátečním, tak i na koncovém uzlu byly zavedeny torzní klouby.
- Chybějící spojení prutů
Zvláště v případě rozsáhlých a složitých modelů se může rychle stát, že některé pruty nejsou vzájemně spojeny, a proto se „volně vznášejí ve vzduchu“. Pokud zapomeneme také na křížení prutů, které by se měly protínat, může to také vést k nestabilitě. Řešení nabízí kontrola modelu pomocí možnosti „Křížící se nespojené pruty“, která vyhledá pruty, které se kříží, ale v průsečíku nemají společný uzel.
- Žádný společný uzel
Uzly leží očividně na stejném místě, při bližším posouzení se však od sebe mírně odchylují. Často je to způsobeno importem CAD souborů, což je ale možné opravit pomocí kontroly modelu.
- Příliš mnoho kloubů na konci prutu v uzlu
Příliš mnoho kloubů na koncích prutů v uzlu také může způsobit přerušení výpočtu. Pro každý uzel je možné zadat pouze n-1 kloubů se stejným stupněm volnosti vzhledem ke globálnímu souřadnému systému, kde „n“ je počet připojených prutů. Totéž platí pro liniové klouby.
2. Kontrola vyztužení
Chybějící vyztužení také vede k přerušení výpočtu v důsledku nestability. Proto byste měli vždy zkontrolovat, zda je konstrukce dostatečně vyztužena ve všech směrech.
3. Numerické problémy
Pro tento případ uvádíme následující příklad: Kloubový rám je vyztužený tahovými pruty. V prvním výpočetním cyklu budou z důvodu zkrácení stojky vlivem svislých zatížení všechny tyto pruty zatíženy malými tlakovými silami. Jsou odstraněny ze systému (protože lze přenášet pouze tah). V druhé iteraci bude konstrukce bez těchto prutů nestabilní.
Tento problém lze vyřešit několika způsoby. Tak můžete u tahových prutů použít předpětí (zatížení na prut), pro "eliminaci" malých tlakových sil, dále je možné prutům přiřadit malou tuhost nebo můžete pruty jeden po druhém odstranit. V programu RSTAB 9 je nastavení výpočtu automatické; v programu RFEM 6 lze volitelně aktivovat.
4. Rozpoznání příčin nestability
- Automatická kontrola modelu s grafickým zobrazením výsledků
Pro grafické znázornění příčiny nestability vám může pomoci addon Stabilita konstrukce. Pomocí volby „Spočítat bez zatížení pro kontrolu nestability pomocí vlastního tvaru...“ je možné počítat i hypoteticky nestabilní systémy. Na základě dat modelu se provede analýza vlastních čísel, takže jako výsledek se graficky zobrazí nestabilita příslušného konstrukčního prvku.
- Problém kritického zatížení
Pokud lze spočítat zatěžovací stavy / kombinace zatížení podle teorie prvního řádu a výpočet se přeruší teprve od teorie druhého řádu, nastal problém se stabilitou (součinitel kritického zatížení je menší než 1,00). Součinitel kritického zatížení udává, jakým součinitelem se musí vynásobit zatížení, aby se model při odpovídajícím zatížení stal nestabilním (např. vybočení). To znamená, že: pokud je součinitel kritického zatížení menší než 1,00, konstrukce je nestabilní. Pouze kladná hodnota součinitele kritického zatížení větší než 1,00 vypovídá o tom, že při zatížení vlivem působících normálových sil, které vynásobíme daným součinitelem, dochází k stabilitnímu selhání konstrukce ve vzpěru. Um die „Schwachstelle“ ausfindig machen zu können, empfiehlt sich folgende Vorgehensweise, welche das Add-On Strukturstabilität voraussetzt.
Nejdříve je třeba zmenšit zatížení příslušné kombinace zatížení, až je kombinace zatížení stabilní. Jako pomocný prostředek přitom slouží součinitel zatížení ve parametrech výpočtu kombinace zatížení. Dies entspricht auch einer manuellen Ermittlung des Verzweigungslastfaktors, falls das Add-On Strukturstabilität nicht zur Verfügung steht. U čistě lineárních konstrukčních prvků může již postačovat spočítat kombinaci zatížení podle teorie prvního řádu a nechat si spočítat kritické zatížení přímo v addonu. Pomocí grafického tvaru vzpěru nebo boulení této kombinace zatížení můžete případně najít problematické místo v konstrukci a provést nápravná opatření.