Instabilidade

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; 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

Em primeiro lugar, deve verificar se a modelação da estrutura está correta. As ferramentas de verificação do modelo disponíveis no RFEM ou RSTAB (Ferramentas → Verificação do modelo) podem ser utilizadas para esta finalidade. Desta forma, pode, por exemplo, encontrar nós idênticos ou barras sobrepostas e corrigi-los, se necessário.

FAQ

FAQ 005345 | O meu modelo no RFEM 6/RSTAB 9 é instável. Qual poderá ser o motivo?

Opções de verificação do modelo

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 relativa à modelação é estável. Se não for o caso, encontram-se listadas abaixo as causas mais comuns:

• 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.

Sistema cinemático – viga de vão único sem apoio rígido

• 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.

Introdução de articulações torcionais nos nós inicial e final

• 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 cruzadas 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.

Resultado da verificação do modelo para nós idênticos

• 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.

Sistema cinemático devido a corrente de articulação

2. Verificação de reforço

Um reforço em falta, também pode fazer com que o cálculo seja interrompido devido a instabilidades. Portanto, deve sempre verificar se a estrutura está suficientemente reforçada em todas as direções.

Falta de contraventamento

3. Problemas numéricos

Um exemplo disso é mostrado da seguinte forma: Um pórtico articulado é reforçado por barras de tração. Devido às contrações dos pilares devido a 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. Desta forma, 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. Esta configuração de cálculo é automatizada no RSTAB 9; pode ser ativado opcionalmente no RFEM 6.

Parâmetros de cálculo no RFEM 6

4. Determinação de causas de instabilidade

• Verificação automática do modelo com visualização gráfica de resultados

Para obter uma representação gráfica da causa da instabilidade, pode utilizar os módulos {%>

Representação gráfica de uma instabilidade

• Problema de carga crítica

Se for possível calcular casos de carga ou combinações de cargas de acordo com a análise geométrica linear e o cálculo iniciar apenas a partir da 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 recomendado o seguinte procedimento, que inclui o módulo {%>

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 a {%>