Pergunta:
O meu modelo no RFEM 6/RSTAB 9 é instável. Qual poderá ser o motivo?
Resposta:
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. Reunimos aqui possíveis procedimentos para encontrar a causa da instabilidade.
1.º Verificação da modelação
Em primeiro lugar, deve verificar se a modelação da estrutura está correta. Recomenda-se a utilização das ferramentas de verificação do modelo fornecidas pelo RFEM 6/RSTAB 9 (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 posteriormente, a estrutura relativa à modelação é estável. Se não for o caso, encontra abaixo uma lista das 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, tenha em atenção que 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.
• Ligação de barras em falta
Encontra barras flutuantes? 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
Olhe com atenção. Aqui, 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
Preste atenção às articulações das extremidade de barra: demasiadas num só 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.º 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.
3. Problemas numéricos
Neste ponto, mostramos o seguinte exemplo. 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. Para solucionar este problema, tem várias opções. 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.
A configuração de cálculo é automatizadas no RSTAB 9 e no RFEM 6 pode ser ativada opcionalmente.
4. Determinação de causas de instabilidade
• Verificação automática do modelo com visualização gráfica de resultados
Para obter uma representação gráfica da causa da instabilidade, foi utilizado o módulo Estabilidade da estrutura para o RFEM 6/RSTAB 9 para o ajudar:
Com a opção "Calcular sem carregamento para análise de instabilidade utilizando a forma própria", pode calcular sistemas supostamente instáveis. 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 cálcu...