Un'interruzione del calcolo a causa di un sistema instabile può essere attribuita a diverse ragioni. Da un lato potrebbe indicare una reale instabilità dovuta a un sovraccarico del sistema, dall'altro potrebbero essere imprecisioni di modellazione a causare questo messaggio di errore. Di seguito viene presentata una possibile procedura per individuare la causa dell'instabilità.
1. Controllo della modellazione
Innanzitutto, dovreste verificare che il sistema sia correttamente modellato. Per questo, è utile utilizzare i controlli di modello messi a disposizione da RFEM 5 / RSTAB 8 (Extra → Controllo del Modello). Queste funzioni permettono, ad esempio, di individuare i nodi identici e le aste sovrapposte, che possono quindi essere eliminati se necessario.
Inoltre, si può calcolare la struttura, ad esempio sotto il peso proprio in un caso di carico secondo la teoria I ordine. Se vengono generati dei risultati, la struttura è stabile. Se così non fosse, di seguito sono elencate le cause più comuni (vedi anche video "Controllo del Modello" nella sezione "Downloads"):
Definizione errata dei vincoli/supporti / Mancanza di supporti
Questo può portare a instabilità perché il sistema non è sostenuto in tutte le direzioni. È necessario quindi che le condizioni di supporto siano in equilibrio sia con il sistema che con le condizioni al contorno esterne. Sistemi staticamente sottodeterminati possono anch'essi portare a interruzioni del calcolo a causa di condizioni al contorno insufficienti.
Torsione delle aste intorno al proprio asse
Se le aste torsionano intorno al proprio asse, quindi non sono sostenute, questo può causare instabilità. Spesso la causa risiede nelle impostazioni delle cerniere delle aste. Può succedere che siano presenti cerniere di torsione sia presso il nodo iniziale che finale. Un messaggio di avviso all'avvio dei calcoli informa l'utente.
Mancata connessione delle aste
Soprattutto in modelli di grandi dimensioni e complessi può capitare che alcune aste non siano connesse tra loro e quindi "fluttuano nel vuoto". Anche la dimenticanza di aste incrociate che devono effettivamente intersecarsi può portare a instabilità. Nel controllo del modello "Aste incrociate non collegate" si possono cercare aste che si incrociano ma non presentano un nodo comune nel punto di intersezione.
Nessun nodo comune
I nodi sembrano essere nella stessa posizione, ma a un esame più attento differiscono leggermente. Le importazioni CAD sono spesso la causa, ma possono essere corregge tramite il controllo del modello.
Creazione di una catena di cerniere
Troppe cerniere delle aste in un nodo possono causare una catena di cerniere, che porta a un'interruzione del calcolo. Per ciascun nodo devono essere definiti solo n-1 gradi di libertà delle cerniere in relazione al sistema di coordinate globale, dove "n" è il numero di aste connesse. Lo stesso vale per le cerniere di linea.
2. Controllo dell'irrigidimento
Una mancanza di irrigidimento causa anche interruzioni del calcolo per via delle instabilità. Pertanto, è sempre opportuno verificare se la struttura è sufficientemente irrigidita in tutte le direzioni.
3. Problemi numerici
A tal proposito, in figura 08 viene mostrato un esempio. Si tratta di una cornice articolata irrigidita con aste di tirante. A causa degli accorciamenti degli steli sotto i carichi verticali, le aste di tirante ricevono piccole forze di compressione al primo passaggio di calcolo. Vengono quindi rimosse dal sistema (poiché possono assorbire solo trazione). Al secondo passaggio di calcolo, il modello senza queste aste di tirante diviene instabile. Ci sono diverse possibilità per risolvere questo problema. Si possono conferire una pre-compressione (carico dell'asta) alle aste di tirante per "eliminare" le piccole forze di compressione, assegnare una piccola rigidità alle aste o rimuovere le aste progressivamente nel calcolo (vedi figura 08).
4. Identificazione della causa di un'instabilità
Controllo automatico del modello con output grafico
Per ottenere una rappresentazione grafica della causa di un'instabilità, il modulo RF-STABIL (per RFEM 5) o il componente aggiuntivo Stabilità della struttura (per RFEM 6) può essere d'aiuto. Con l'opzione "Determinare la forma propria del modello instabile" (vedi figura 09) o "Calcolare senza carico per verifica di instabilità mediante forma propria", è possibile calcolare sistemi apparentemente instabili. Viene eseguita un'analisi agli autovalori basata sui dati strutturali, in modo che il risultato mostri graficamente l'instabilità del componente interessato.
Problema di biforcazione
Se casi di carico o combinazioni di carico possono essere calcolati secondo la teoria I ordine e l'instabilità si manifesta solo secondo la teoria II ordine, vi è un problema di stabilità (fattore di carico di biforcazione inferiore a 1,00). Il fattore di carico di biforcazione indica con quale fattore deve essere moltiplicato il carico affinché il modello diventi instabile sotto il carico corrispondente (es. buckling). Ne consegue che: un fattore di carico di biforcazione inferiore a 1,00 indica che il sistema è instabile. Solo un fattore di carico di biforcazione positivo superiore a 1,00 consente di affermare che il carico moltiplicato per questo fattore porterà al collasso del sistema stabile. Per individuare la "debolezza", si consiglia la seguente procedura, che implica l'utilizzo dei moduli RSKNICK (RSTAB 8) o RF-STABIL (RFEM 5) o del componente aggiuntivo Stabilità della struttura (RFEM 6 / RSTAB 9) (vedi anche video "Problema di biforcazione" nella sezione "Downloads").
Innanzitutto, il carico della combinazione di carico interessata dovrebbe essere ridotto fino a quando la combinazione di carico diventa stabile. Come strumento ausiliare, viene utilizzato il fattore di carico nei parametri di calcolo della combinazione di carico. Questo corrisponde anche a una determinazione manuale del fattore di carico di biforcazione, qualora i moduli o componenti aggiuntivi sopra menzionati non siano disponibili. Per gli elementi strutturali puramente lineari, potrebbe essere sufficiente calcolare la combinazione di carico secondo la teoria I ordine e calcolarla direttamente nel modulo aggiuntivo o determinare la biforcazione del carico con il componente aggiuntivo. Sulla base della figura snella o del rigonfiamento grafico di questa combinazione di carico, potreste individuare la "debolezza" nel sistema e prendere provvedimenti correttivi. In modo che, oltre alle forme proprie globali, siano registrate anche le forme di guasto locali delle aste, nel modulo RF-STABIL (RFEM 5) dovrebbe essere attiva l'opzione di suddivisione delle aste o nel modulo RSKNICK (RSTAB 8) la suddivisione per aste reticolari dovrebbe essere impostata a "2" come minimo. Per il componente aggiuntivo Stabilità della struttura (RFEM 6 / RSTAB 9), dovreste verificare se sono attivate le suddivisioni delle aste.
Vedi i collegamenti sotto queste FAQ.
