Una interrupción del cálculo debido a un sistema inestable puede tener varias causas. Por un lado, puede indicar una inestabilidad "real" debido a una sobrecarga del sistema, por otro lado, las imprecisiones de modelado también pueden ser responsables de este mensaje de error. A continuación, se presenta un posible procedimiento para encontrar la causa de la inestabilidad.
1. Control del modelado
Primero se debe verificar que el sistema esté correctamente modelado. Para ello, puede utilizar las comprobaciones de modelo disponibles en RFEM o RSTAB (Herramientas → Comprobación del modelo). Permiten, por ejemplo, encontrar y corregir nudos idénticos o barras solapadas y, si es necesario, corregirlos.
Además, 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 cuanto al modelado. Si no es así, a continuación se enumeran las causas más frecuentes:
- Definición incorrecta de apoyos / Falta de apoyos
Esto puede llevar a inestabilidades, ya que el sistema no está apoyado en todas las direcciones. Por lo tanto, es necesario que las condiciones de apoyo estén en equilibrio con el sistema y con las condiciones de contorno externas. Los sistemas estáticamente indeterminados también pueden provocar interrupciones del cálculo debido a la falta de condiciones de contorno.
- Torsión de barras sobre su propio eje
Cuando las barras giran sobre su propio eje, es decir, la barra no está apoyada en su eje, puede provocar inestabilidades. A menudo, la causa se encuentra en la configuración de las articulaciones de barra. Puede ser que se hayan introducido articulaciones de torsión tanto en el nudo de inicio como en el final.
- Falta de conexión de barras
Especialmente en modelos grandes y complejos, puede ocurrir fácilmente que algunas barras no estén conectadas entre sí y, por lo tanto, queden "en el aire". También el olvido de barras que se cruzan que deberían cortarse entre sí puede provocar inestabilidades. Se puede solucionar utilizando la verificación de modelo "Barras que se cruzan sin conectar", que busca barras que se cruzan pero no tienen un nudo común en el cruce.
- Sin ningún nudo común
Los nudos parecen estar en la misma posición, pero al examinarlos detenidamente, difieren mínimamente entre sí. Las causas frecuentes son las importaciones de CAD, que se pueden corregir mediante la verificación de modelo.
- Aparición de una cadena de articulaciones
Demasiadas articulaciones de barra en un nudo pueden provocar una cadena de articulaciones que lleva a una interrupción del cálculo. En cada nudo solo se deben 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 lleva a interrupciones del cálculo debido a inestabilidades. Por lo tanto, siempre se debe verificar si la estructura está adecuadamente arriostrada en todas las direcciones.
3. Problemas numéricos
A continuación, se muestra el siguiente ejemplo: un pórtico articulado está arriostrado con tirantes. Debido al acortamiento de los pilares por las cargas verticales, los tirantes tienen pequeñas fuerzas de compresión en el primer paso de cálculo. Se eliminan del sistema (ya que solo se puede absorber tracción). En el segundo paso de cálculo, el modelo es inestable sin estos tirantes.
Existen varias formas de resolver este problema. Se pueden aplicar pretensados a los tirantes (carga de barra) para "eliminar" las pequeñas fuerzas de compresión, asignarles una pequeña rigidez o permitir que las barras se eliminen una a una durante el cálculo. Esta configuración de cálculo está automatizada en RSTAB 9 y se puede activar opcionalmente en RFEM 6.
4. Identificación de la causa de la inestabilidad
- Control automático del modelo con salida gráfica
Para obtener una representación gráfica de la causa de una inestabilidad, puede ayudar el módulo adicional Estabilidad de la estructura. Con la opción "Calcular modo propio para modelo inestable" se pueden calcular sistemas supuestamente inestables. Se realiza un análisis de valores propios basado en los datos estructurales para que, como resultado, se represente gráficamente la inestabilidad del componente afectado.
- Problema de carga crítica
Si los casos de carga o combinaciones de cargas se pueden calcular según la teoría del primer orden y el cálculo solo falla a partir de la teoría del segundo orden, hay un problema de estabilidad (factor de carga crítica menor a 1,00). El factor de carga crítica indica con qué factor se debe multiplicar la carga para que el modelo se vuelva inestable bajo la carga correspondiente (por ejemplo, pandeo). Por lo tanto, un factor de carga crítica menor a 1,00 significa que el sistema es inestable. Solo un factor de carga crítica positivo mayor a 1,00 indica que la carga debido a los esfuerzos normales especificados multiplicada por este factor conduce al pandeo del sistema estable. Para encontrar el "punto débil", se recomienda el siguiente procedimiento, que requiere el módulo adicional Estabilidad de la estructura.
Primero se debe reducir la carga de la combinación de cargas afectada hasta que la combinación de cargas sea estable. Para ello, se puede utilizar el factor de carga en los parámetros de cálculo de la combinación de cargas. Esto también equivale a determinar manualmente el factor de carga crítica si el módulo adicional Estabilidad de la estructura no está disponible. En elementos estructurales puramente lineales, ya puede ser suficiente calcular la combinación de cargas según la teoría del primer orden y calcular la carga crítica con el módulo adicional. Basándose en el modo gráfico de pandeo o pandeo de esta combinación de cargas, puede encontrar el problema en el sistema y tomar medidas correctivas.