A interrupção do cálculo devido a uma estrutura instável pode ter diferentes razões. Por um lado, pode indicar uma instabilidade "real" devido a uma sobrecarga da estrutura, mas, por outro lado, as imprecisões da modelação também podem ser responsáveis por esta mensagem de erro. A seguir, pode encontrar possíveis procedimentos para encontrar a causa da instabilidade.
1. Verificação da modelação
Primeiro, deve verificar se a modelação da estrutura está correta. Recomenda-se a utilização das ferramentas de verificação do modelo fornecidas pelo RFEM/RSTAB (Ferramentas → Verificação do modelo). Por exemplo, estas opções permitem encontrar nós idênticos e barras sobrepostas para poder eliminá-los, se necessário.
Além disso, é possível calcular a estrutura sujeita a carga própria pura num caso de carga de acordo com a análise geométrica linear, por exemplo. Se os resultados forem apresentados aqui, a estrutura é estável relativamente à modelação. Caso contrário, as causas mais comuns estão listadas abaixo (ver também o vídeo "Verificação do modelo" em "Downloads"):
Definição incorreta de apoios/apoios em falta
Isto pode resultar em instabilidades, uma vez que a estrutura não é suportada em todas as direções. Por isso, as condições de apoio devem estar em equilíbrio com a estrutura, bem como com as condições de fronteira externas. Os sistemas estaticamente subdeterminados também podem resultar em cálculos interrompidos devido a condições de fronteira insuficientes.
Torção de barras sobre o seu próprio eixo
Se as barras rodarem em torno do seu próprio eixo, ou seja, uma barra não é suportada sobre o seu próprio eixo, podem ocorrer instabilidades. Geralmente, isso é causado pela configuração das articulações de barra. Assim, pode acontecer que as articulações torcionais sejam introduzidas no nó inicial e no nó final. No entanto, convém prestar atenção ao aviso que aparece ao iniciar o cálculo.
Ligação de barras em falta
Especialmente no caso de modelos grandes e complexos, pode dar-se o caso de algumas barras não estarem ligadas entre si e, assim, "flutuarem no ar". Além disso, o esquecimento de barras cruzadas que deveriam cruzar-se, também pode resultar em instabilidades. Uma solução fornece a verificação do modelo "Barras que se cruzam ou não unidas", que procura as barras que se cruzam, mas não têm um nó comum no ponto de interseção.
Sem nó comum
Os nós aparentemente estão no mesmo local, mas ao inspecionar mais detalhadamente, verificamos que se afastam ligeiramente um do outro. Geralmente, isso é causado por importações CAD e pode ser corrigido através da verificação do modelo.
Formação de uma corrente de articulações
Muitas articulações de extremidade de barra num nó podem causar uma corrente de articulações que leva à interrupção do cálculo. Para cada nó, podem ser definidas apenas articulações n-1 com o mesmo grau de liberdade em relação ao sistema de coordenadas global, sendo que "n" é o número de barras ligadas. O mesmo se aplica às articulações de linha.
2. Verificação de reforço
Um reforço em falta, também pode fazer com que o cálculo seja interrompido devido a instabilidades. Portanto, deve-se sempre verificar se a estrutura está suficientemente reforçada em todas as direções.
3. Problemas numéricos
Um exemplo disso é apresentado na Figura 08. Trata-se de um pórtico articulado que é reforçado por barras de tração. Devido às contrações dos pilares em função de cargas verticais, as barras de tração recebem pequenas forças de compressão na primeira etapa do cálculo. São removidas da estrutura (uma vez que apenas a tração pode ser absorvida). Na segunda etapa do cálculo, o modelo sem essas barras de tração é instável. Existem várias formas de resolver este problema. Pode aplicar um pré-esforço (carga de barra) às barras de tração para "eliminar" as pequenas forças de compressão, atribuir uma pequena rigidez às barras ou remover as barras uma a uma no cálculo (ver Figura 08).
4. Determinação de causas de instabilidade
Verificação automática do modelo com visualização gráfica de resultados
Para obter a representação gráfica da causa de instabilidade, pode ser útil o módulo adicional RF-STABILITY (para o RFEM 5) ou o módulo Estabilidade da estrutura (para o RFEM 6). Selecione a opção "Determinar o vetor próprio para os modelos instáveis" (ver Figura 09) ou "Calcular sem carregamento para verificação de instabilidade através de forma própria" para calcular a estrutura instável. A análise de valores próprios é realizada com base nos dados estruturais para que a instabilidade do componente estrutural afetado seja apresentada graficamente como resultado.
Problema de carga crítica
Se os casos de carga ou as combinações de cargas puderem ser calculados de acordo com a análise geométrica linear e o cálculo não parar até à análise de segunda ordem, existe um problema de estabilidade (fator de carga crítica inferior a 1,00). O fator de carga crítica indica qual o coeficiente que deve ser utilizado para multiplicar a carga para que o modelo sujeito a uma carga específica se torne instável (por exemplo, encurvadura). Portanto: um fator de carga crítica inferior a 1,00 significa que a estrutura é instável. Apenas um fator de carga crítica positivo superior a 1,00 significa que a carga devido às forças axiais predefinidas multiplicadas por este fator leva à rotura por encurvadura da estrutura estável. Para encontrar o "ponto fraco", é recomendada a seguinte abordagem, que requer o módulo adicional RSBUCK (RSTAB 8) ou o RF-STABILITY (RFEM 5) RSBUCK (RSTAB 8) ou o módulo Estabilidade da estrutura (RFEM 6/RSTAB 9) (ver também o vídeo "Problema de carga crítica" em "Downloads").
Primeiro, é necessário reduzir a carga da combinação de cargas afetada até que a combinação de cargas se torne estável. O fator de carga nos parâmetros de cálculo da combinação de cargas pode ajudar. Isto também corresponde à determinação manual do fator de carga crítica se os módulos adicionais ou módulos mencionados acima não estiverem disponíveis. Para elementos estruturais puramente lineares, pode ser suficiente calcular a combinação de cargas de acordo com a análise geométrica linear e utilizá-la diretamente no módulo adicional ou determinar a carga crítica com o módulo. Utilizando o modo de encurvadura gráfico desta combinação de cargas, é possível encontrar a "localização problemática" na estrutura e tomar as medidas corretivas. Para que, além das formas próprias globais, também sejam capturadas as formas de falha locais das barras, no módulo RF-STABIL (RFEM 5), deve-se ativar a subdivisão de barras ou, no módulo RSKNICK (RSTAB 8), definir a divisão para barras em treliça como pelo menos "2". No módulo Estabilidade da estrutura (RFEM 6/RSTAB 9), deve verificar se a divisão de barra foi ativada para as barras.
Para mais informações, consulte as ligações no final desta FAQ.
