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[EN] FAQ 003045 | Mi modelo es inestable. ¿Cuál podría ser el motivo?
Video
Primeros pasos con RFEM
Pregunta
Mi modelo es inestable. ¿Cuál podría ser el motivo?Respuesta
Puede haber varias razones para que se interrumpa el cálculo debido aun sistema estructural inestable. Por un lado, puede indicar una inestabilidad "real" debido a la sobrecarga del sistema estructural, pero por otro lado, las inexactitudes del modelado también pueden ser responsables de este mensaje de error. A continuación, puede encontrar procedimientos posibles para encontrar la causa de la inestabilidad.
1. Comprobación del modelado
Primero, debe comprobar si el modelado del sistema estructural está todo bien. Se recomienda utilizar las herramientas de la comprobación del modelo proporcionadas por RFEM/RSTAB (Herramientas → Comprobación del modelo). Por ejemplo, estas opciones le permiten encontrar nudos idénticos y barras superpuestas, por lo que puede eliminarlas, si es necesario.
Además, puede usar la estructura z. B. bajo peso propio puro en un caso de carga según la teoría 1. Calcular orden. Si los resultados se muestran posteriormente, la estructura respecto al modelado es estable. Si este no es el caso, las causas más comunes se enumeran a continuación (ver también el vídeo "Comprobación del modelo" en "Descargas"):
- Definición incorrecta de apoyos/falta de apoyos
Esto puede conllevar a inestabilidades ya que la estructura no se encuentra apoyada en todas las direcciones. Por lo tanto, las condiciones de los apoyos deben estar en equilibrio con el sistema estructural, así como con las condiciones de contorno externas. Los sistemas estructuralmente indeterminados también pueden conducir a interrupciones del cálculo debido a condiciones de contorno insuficientes.
Imagen 02 - Sistema cinemático: viga de vano simple sin soporte empotrado - Torsión de las barras sobre su propio eje
Si las barras giran sobre su propio eje, lo que es que una barra no está apoyada sobre su propio eje, puede conllevar a inestabilidades. A menudo esto se debe a la configuración de las articulaciones de la barra. Por lo tanto, puede que las articulaciones de torsión se hayan introducido en ambos nudos de los extremos de la barra, el de inicio y el final. Sin embargo, debe prestar atención a la advertencia que aparece cuando se inicia el cálculo.
Imagen 03 - Introducción de las articulaciones de torsión en los nudos de inicio y fin de la barra - Falta de conexión de las barras
Especialmente en el caso de modelos grandes y complejos, rápidamente puede que algunas barras no estén conectadas entre sí, y de esta forma "flotan en el aire". Además, si se olvida de las barras de cruce que deben intersecar una con la otra, también puede conllevar a inestabilidades. Una solución proporciona la comprobación del modelo de "Barras de cruce no conectadas", que busca las barras que se cruzan pero que no tienen un nudo en común en el punto de intersección.
Imagen 04 - Resultado de la comprobación del modelo para barras de cruce - Sin nudo común
Los nudos se encuentran aparentemente en la misma ubicación, pero al inspeccionar más en detalle, se desvían ligeramente uno del otro. A menudo esto se deben a las importaciones desde CAD, y puede corregirlo utilizando la comprobación del modelo.
Imagen 05 - Resultado de la comprobación del modelo para nudos idénticos - Formación de cadena de articulaciones
Demasiadas articulaciones de barra en un nudo pueden causar una cadena de articulaciones, que puede conllevar a una interrupción del cálculo. Para cada nudo, sólo puede definir n-1 articulaciones con el mismo grado de libertad respecto al sistema global de coordenadas, donde "n" es el número de barras conectadas. Lo mismo se aplica a las liberaciones de línea.
Imagen 06 - Sistema cinemático debido a una cadena articulada
2. Comprobación de la rigidez
Si falta la rigidez, también puede conllevar a que se interrumpa el cálculo debido a las inestabilidades. Por lo tanto, siempre debe comprobar si la estructura es lo suficientemente rígida en todas las direcciones.
3. Problemas numéricos
Un ejemplo de esto se muestra en la figura 08. Es una estructura o pórtico articulado que es rígido por las barras de tracción. Debido a las contracciones de los pilares debido a las cargas verticales, las barras de tracción reciben esfuerzos de compresión pequeños en el primer paso del cálculo. Se eliminan de la estructura (ya que sólo se pueden absorber las tracciones). En un segundo paso de cálculo, el modelo sin esas barras de tracción es inestable. Hay varias formas de resolver este problema. Puede aplicar un pretensado (carga en barras) en las barras de tracción para "eliminar" los esfuerzos de compresión pequeños, asignar una rigidez pequeña a las barras o eliminar las barras una a una en el cálculo (ver figura 08).
4. Detectar causas de inestabilidades
- Verificación automática del modelo con visualización gráfica de resultados
El módulo adicional RF-STABILITY (RFEM) puede ayudarlo a obtener la visualización gráfica de la causa de la inestabilidad. Seleccione "Determinar el valor propio para el modelo inestable..." (ver figura 09), es posible calcular la estructura inestable. El análisis del valor propio se lleva a cabo en base a los datos estructurales de forma que la inestabilidad del componente estructural afectado se muestra gráficamente como resultado.
Imagen 09 - Visualización gráfica de inestabilidades - Problema de carga crítica
Puede cargar casos o combinaciones de carga según la teoría 1. Calcule el orden y el cálculo solo aumenta desde la teoría 2. Bien, hay un problema de estabilidad (factor de carga crítica menor que 1,00). El factor de carga crítica indica qué coeficiente se debe usar para multiplicar la carga de forma que el modelo sujeto a una carga específica se vuelve inestable (por ejemplo, pandeo). Por lo tanto: El factor de carga crítica menor que 1,00 quiere decir que el sistema es inestable. Sólo el factor de carga crítica positivo mayor que 1,00 permite afirmar que la carga debido a los esfuerzos axiles especificados multiplicados por este factor conlleva a un fallo por pandeo de una estructura estable. Para encontrar el "punto débil", se recomienda el siguiente enfoque, que necesita RF-STABILITY (RFEM) o RSBUCK (RSTAB) (ver también el vídeo "Problema de carga crítica" en "Descargas").
Primero, es necesario reducir la carga de la combinación de cargas afectada hasta que la misma se estabilice. El factor de carga en los parámetros de cálculo de la combinación de cargas puede ser útil. Esto también se corresponde con la determinación manual del factor de carga crítica si no está disponible el módulo adicional RF-STABILITY o RSBUCK. En el caso de elementos estructurales puramente lineales, puede ser suficiente que la combinación de carga según la teoría 1. Pídalo y selecciónelo directamente en el módulo adicional. Así la curva o forma del pandeo se puede calcular y mostrar gráficamente en base a esta combinación de cargas en el módulo adicional correspondiente. La visualización gráfica de los resultados permite encontrar el "punto débil" en la estructura y después optimizarlo específicamente. Por defecto, los módulos adicionales RF-STABILITY o RSBUCK sólo determinan las formas del modo globales. Para determinar también las formas del modo locales, es necesario activar la división de las barras (RF-STABILITY) o aumentar la división de las cervas al menos en "2" (RSBUCK).
Imagen 10 - Activar división también para barras rectas en RF-STABILITY
Imagen 11 - División de barras en RSBUCK
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- Actualizado 15. enero 2021
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