FAQ 003045 | O meu modelo é instável. Qual poderá ser o motivo?

Pergunta:
O meu modelo 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. A seguir, pode encontrar um possível procedimento para encontrar a causa da instabilidade.

1. 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/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 posteriormente, a estrutura relativa à modelação é estável. Caso contrário, as causas mais comuns estão listadas abaixo (ver também o vídeo "Verificação de 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 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.

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 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. 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
O módulo adicional RF-STABILITY (RFEM) pode ajudá-lo a obter a representação gráfica da causa de instabilidade. Selecione a opção "Determinar o vetor próprio para os modelos instáveis" (ver Figura 09) 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, é porque 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).