Respuesta:
Una interrupción en el cálculo debido a un sistema inestable puede tener varias razones. Por un lado, puede indicar una inestabilidad "real" debido a una sobrecarga del sistema, pero también pueden ser inexactitudes de modelado las que causen este mensaje de error. A continuación se presenta un posible enfoque para identificar la causa de la inestabilidad.
1. Control del modelado
Primero, debe verificar que el sistema esté correctamente modelado. Para ello, puede utilizar el control del modelo disponible en RFEM/RSTAB (Herramientas → Control del modelo). Con estas opciones, por ejemplo, puede encontrar y eliminar nodos idénticos y barras superpuestas.
Además, puede calcular la estructura, por ejemplo, bajo solo peso propio en un caso de carga según la teoría de primer orden. Si se producen resultados, la estructura es estable en términos de modelado. Si no es así, a continuación se enumeran las causas más comunes (consulte también el vídeo "Control del modelo" en la sección "Descargas"):
Definición incorrecta de apoyos / Falta de apoyos
Esto puede causar inestabilidades ya que el sistema no está sujeto en todas las direcciones. Por lo tanto, es necesario que las condiciones de apoyo estén en equilibrio con el sistema y con las condiciones de contorno externas. Los sistemas estáticamente indeterminados también pueden provocar interrupciones en el cálculo debido a la falta de condiciones de contorno.
Torsión de barras sobre su propio eje
Cuando las barras torsionan sobre su propio eje, es decir, la barra no está sujeta en su propio eje, puede producir inestabilidades. La causa recae a menudo en la configuración de las articulaciones de barras. Así puede haber articulaciones de torsión tanto en el nodo inicial como en el final. Una ventana de aviso al iniciar los cálculos notifica al usuario.
Falta de conexión entre barras
Especialmente en modelos grandes y complejos, algunas barras pueden no estar conectadas, quedando "suspendidas en el aire". El olvido de barras cruzadas que deberían estar conectadas puede causar inestabilidades. El control del modelo "Barras cruzadas no conectadas" soluciona este problema al buscar barras que se cruzan pero que no tienen un nodo común en la intersección.
Falta de un nodo común
Los nodos parecen estar en la misma posición, pero en un análisis más detallado pueden variar mínimamente. Las causas comunes son las importaciones CAD, que se pueden corregir con el control del modelo.
Creación de una cadena de articulaciones
Demasiadas articulaciones de barras en un nodo pueden causar una cadena de articulaciones que provocará una interrupción en el cálculo. Solo se pueden definir n-1 articulaciones con el mismo grado de libertad en relación con el sistema de coordenadas global por nodo, donde "n" es el número de barras conectadas. Esto también se aplica a las articulaciones de línea.
2. Verificación de la rigidización
La falta de rigidización también provoca interrupciones en el cálculo debido a inestabilidades. Por lo tanto, siempre debe verificar que la estructura esté suficientemente rigidizada en todas las direcciones.
3. Problemas numéricos
La Figura 08 muestra un ejemplo. Es un pórtico articulado rigidizado por barras de tracción. Debido a la reducción de longitud de los pilares por las cargas verticales, las barras de tracción reciben pequeñas fuerzas de compresión en el primer ciclo de cálculo y son eliminadas del sistema (ya que solo pueden soportar tracción). En el segundo ciclo de cálculo, sin las barras de tracción, el modelo es inestable. Hay varias formas de resolver este problema. Puede aplicar una pretensión (carga de barra) a las barras de tracción para "eliminar" las pequeñas fuerzas de compresión, asignar una pequeña rigidez a las barras o eliminarlas gradualmente del cálculo (ver Figura 08).
4. Identificación de la causa de la inestabilidad
Control automático del modelo con representación gráfica
Para obtener una visualización gráfica de la causa de la inestabilidad, el módulo RF-STABILITY (para RFEM 5) o el complemento Estabilidad estructural (para RFEM 6) puede ayudar. Con la opción "Determinar la forma propia del modelo inestable" (ver Figura 09) o "Calcular sin carga para verificar la inestabilidad con forma propia", se pueden calcular sistemas aparentemente inestables. Se realiza un análisis de valores propios basado en los datos estructurales, lo que resulta en una representación gráfica de la inestabilidad del componente afectado.
Problema de pandeo
Si los casos de carga o combinaciones de carga se pueden calcular según la teoría de primer orden y el cálculo se detiene al aplicar la teoría de segundo orden, hay un problema de estabilidad (coeficiente de carga crítica menor que 1,00). El coeficiente de carga crítica indica con qué factor se debe multiplicar la carga para que el modelo se vuelva inestable bajo la carga correspondiente (por ejemplo, pandeo). Un coeficiente de carga crítica menor que 1,00 significa que el sistema es inestable. Solo un coeficiente de carga crítica positivo mayor que 1,00 significa que la carga, multiplicada por este factor y debido a los esfuerzos normales especificados, provocará el fallo por pandeo del sistema estable. Para identificar el "punto débil", recomendamos el siguiente procedimiento, que requiere el módulo RSBUCK (RSTAB 8), RF-STABIL (RFEM 5) o el complemento Estabilidad estructural (RFEM 6 / RSTAB 9) (consulte también el vídeo "Problema de pandeo" en la sección "Descargas").
Primero, reduzca la carga de la combinación de carga afectada hasta que ésta sea estable. Un factor de carga en los parámetros de cálculo de la combinación de carga puede ayudar con esto. Esto también equivale a un cálculo manual del coeficiente de carga crítica si no dispone de los módulos o complementos mencionados anteriormente. Para elementos estructurales puramente lineales, puede ser suficiente calcular la combinación de cargas según la teoría de primer orden y evaluarla en el módulo o determinar la carga crítica con el complemento. Con la figura de pandeo o abolladura gráfica de esta combinación de cargas, es posible que pueda identificar el "punto débil" del sistema y tomar medidas correctivas. Para que además de las formas propias globales también se capturen las formas de fallo local de las barras, en el módulo RF-STABIL (RFEM 5) debe activar la subdivisión de barras, o en el módulo RSBUCK (RSTAB 8) establecer la subdivisión para barras de celosía en al menos "2". Para el complemento Estabilidad estructural (RFEM 6 / RSTAB 9), debe verificar si las subdivisiones de barras están activadas.
Consulte vínculos al final de esta FAQ.
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