25663x
003045
2022-01-26

Inestabilidad

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 de modelado

Primero, debe comprobar si el sistema es correcto con respecto al modelado. 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, la estructura sujeta a cargas de peso propio puras se pueden calcular en un caso de carga según el análisis geométricamente lineal, por ejemplo. Si los resultados se muestran aquí, la estructura con 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 estáticamente indeterminados también pueden conducir a interrupciones del cálculo debido a la falta de condiciones de contorno.



  • 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. Así, puede que las articulaciones de torsión se hayan introducido en ambos nudos del inicio y del final. Sin embargo, debe prestar atención a la advertencia que aparece cuando se inicia el cálculo.



  • 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.



  • Sin un nudo común
    Los nudos se encuentran aparentemente en la misma ubicación, pero al inspeccionar más en detalle, se desvían ligeramente uno del otro. Esto a menudo se debe a las importaciones desde CAD, y puede corregirlo utilizando la comprobación del modelo.



  • Formación de cadena de articulaciones
    Demasiadas articulaciones de barra en un nudo pueden causar una cadena de articulaciones, que puede llevar 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.



2. Comprobación de la rigidez

Si falta la rigidez, también puede llevar 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 está rigidizado 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
    Para obtener una representación gráfica de la causa de la inestabilidad, es posible utilizar el módulo adicional RF-STABILITY (para RFEM 5) o el complemento Estabilidad de la estructura (para RFEM 6). Seleccione "Calcular vector propio para modelo inestable" (ver figura 09) o "Calcular sin carga para comprobación de inestabilidad por deformada del modo" para 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.



  • Problema de la carga crítica
    Si es posible calcular casos de carga o combinaciones de carga según el análisis estático lineal y el cálculo solo comienza a partir del análisis de segundo orden, 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", recomendamos el siguiente enfoque, que requiere RF-STABILITY (RFEM 5), RSBUCK (RSTAB 8) o el complemento Estabilidad de la estructura (RFEM 6/RSTAB 9) (véase 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 corresponde a la determinación manual del factor de carga crítica si los módulos adicionales o complementos mencionados anteriormente no están disponibles. Para elementos estructurales puramente lineales, puede ser suficiente calcular la combinación de carga según el análisis estático lineal y calcularla directamente en el módulo adicional o hacer que la carga crítica sea determinada por este. Usando el modo de pandeo gráfico de esta combinación de carga, posiblemente puede encontrar el "punto débil" en el sistema estructural y tomar medidas correctivas. Para determinar los modos de fallo locales de las barras además de las deformadas de los modos globales, se recomienda activar la división de barras en RF-STABILITY (RFEM 5) o establecer la división para cerchas en "2" como mínimo. Para el complemento Estabilidad de la estructura (RFEM 6/RSTAB 9), debe comprobar si las divisiones de barra para barras están activadas.




Autor

El Sr. Dlubal es responsable del negocio operativo y de los recursos humanos alemanes. También es activo en marketing y ventas.

Enlaces
Descargas