Una interrupción en el cálculo debido a un sistema inestable puede tener diversas causas. Por un lado, puede indicar una inestabilidad "real" debido a una sobrecarga del sistema, pero por otro lado, también las imprecisiones en la modelación pueden ser responsables de este mensaje de error. A continuación, encontrará un posible procedimiento para identificar la causa de la inestabilidad.
1. Control de la modelación
Primero, debe verificar si el sistema está correctamente modelado. Con este fin, se recomienda utilizar los controles de modelo proporcionados por RFEM 5 / RSTAB 8 (Extras → Control de modelo). Con estas herramientas, se pueden identificar y eliminar, por ejemplo, nudos idénticos y barras solapadas.
Además, se puede calcular la estructura, por ejemplo, bajo el peso propio en un caso de carga según la teoría del primer orden. Si se obtienen resultados, la estructura es estable en términos de modelación. Si no es así, a continuación se enumeran las causas más comunes (ver también el vídeo "Control de modelo" en el área de "Descargas"):
Definición incorrecta de apoyos / Falta de apoyos
Esto puede llevar a inestabilidades, ya que el sistema no está contenido en todas las direcciones. Por lo tanto, es necesario que las condiciones de apoyo estén en equilibrio tanto con el sistema como con las condiciones de contorno externas. Los sistemas estáticamente subdeterminados también pueden causar interrupciones en el cálculo debido a condiciones de contorno insuficientes.
Torsión de barras sobre su propio eje
Cuando las barras torsienden sobre su propio eje, es decir, cuando la barra no está sostenida sobre su eje, puede causar inestabilidades. A menudo, la causa es la configuración de las articulaciones de las barras. Puede que se hayan introducido articulaciones torsionales tanto en el nudo inicial como en el nudo final. Sin embargo, una ventana de advertencia al iniciar los cálculos alerta al usuario.
Falta de conexión entre las barras
Especialmente en modelos grandes y complejos, puede ocurrir que algunas barras no estén conectadas entre sí y, por lo tanto, "floten libremente en el aire". También el olvido de barras cruzadas que deberían intersectarse puede llevar a inestabilidades. Un remedio es el control de modelo "Barras cruzadas no conectadas", que busca barras que se crucen pero que no tengan un nudo común en el punto de intersección.
Falta de un nudo común
Aparentemente, los nudos están en la misma ubicación, pero una observación más detallada muestra que difieren mínimamente entre sí. Las importaciones de CAD son causas comunes, que pueden solucionarse con el control de modelo.
Formación de una cadena de articulaciones
Demasiadas articulaciones de barra en un nudo pueden causar una cadena de articulaciones, lo que lleva a una interrupción en el cálculo. Por nudo, solo se pueden definir n-1 articulaciones con el mismo grado de libertad en relación con el sistema de coordenadas global, donde "n" es el número de barras conectadas. Lo mismo se aplica a las articulaciones de línea.
2. Control de arriostramiento
La falta de arriostramiento también conduce a interrupciones en el cálculo debido a inestabilidades. Por lo tanto, siempre se debe verificar si la estructura está suficientemente arriostrada en todas las direcciones.
3. Problemas numéricos
Un ejemplo de este punto se muestra en la imagen 08. Se trata de un marco articulado que se arriostra mediante barras de tracción. Debido a los acortamientos de las columnas por las cargas verticales, las barras de tracción reciben pequeñas fuerzas de compresión en el primer cálculo. Son removidas del sistema (ya que solo pueden soportar tracción). En el segundo cálculo, el modelo sin estas barras de tracción entonces es inestable. Hay varias maneras de resolver este problema. Puede aplicar una tensión de pretensión (carga de barra) a las barras de tracción para "eliminar" las pequeñas fuerzas de compresión, asignarles una pequeña rigidez o permitir que las barras se eliminen una tras otra durante el cálculo (ver imagen 08).
4. Identificación de la causa de una inestabilidad
Control automático del modelo con salida gráfica
Para obtener una representación gráfica de la causa de una inestabilidad, el módulo RF-STABIL (para RFEM 5) o el Add-On Estabilidad Estructural (para RFEM 6) puede ser útil. Con la opción "Determinar la forma propia del modelo inestable" (ver imagen 09) o "Calcular sin carga para la prueba de inestabilidad mediante forma propia", se pueden calcular sistemas que supuestamente son inestables. Se realiza un análisis de valores propios basado en los datos estructurales, y como resultado, la inestabilidad del componente afectado se representa gráficamente.
Problema de ramificación
Si los casos de carga o combinaciones de carga se pueden calcular según la teoría del primer orden y el cálculo solo falla a partir de la teoría del segundo orden, existe un problema de estabilidad (factor de carga crítica menor que 1,00). El factor de carga crítica indica el factor con el que se debe multiplicar la carga para que el modelo se vuelva inestable bajo la carga asociada (por ejemplo, pandeo). Esto significa: Un factor de carga crítica inferior a 1,00 indica que el sistema es inestable. Solo un factor de carga crítica positivo mayor que 1,00 permite afirmar que la carga, multiplicada por este factor debido a las fuerzas normales prescritas, conduce al fallo de pandeo del sistema estable. Para identificar el "punto débil", se recomienda el siguiente procedimiento, que requiere el módulo RSKNICK (RSTAB 8) o RF-STABIL (RFEM 5) o el Add-On Estabilidad Estructural (RFEM 6 / RSTAB 9) (ver también el vídeo "Problema de ramificación" en el área de "Descargas").
Primero, se debe reducir la carga de la combinación de carga afectada hasta que la combinación de carga sea estable. Como herramienta, sirve el factor de carga en los parámetros de cálculo de la combinación de carga. Esto también corresponde a una determinación manual del factor de carga crítica, si los módulos o Add-Ons mencionados no están disponibles. En elementos estructurales completamente lineales, puede ser suficiente calcular la combinación de carga según la teoría del primer orden y calcularla directamente en el módulo adicional, o determinar la carga crítica con el Add-On. Con base en la figura de pandeo o abolladura gráfica de esta combinación de carga, quizás pueda identificar el "punto débil" del sistema y tomar medidas correctivas. Para capturar además de las formas propias globales también los modos de fallo locales de las barras, debe activar la subdivisión de barras en el módulo RF-STABIL (RFEM 5) o establecer la subdivisión para barras de celosía en al menos "2" en el módulo RSKNICK (RSTAB 8). Para el Add-On Estabilidad Estructural (RFEM 6 / RSTAB 9), debe verificar si las subdivisiones de barras están activadas.
Ver enlaces bajo este FAQ.
