Cause di interruzione del calcolo in sistemi instabili

Un'interruzione del calcolo a causa di un sistema instabile può avere diversi motivi. Da un lato, può indicare una vera instabilità dovuta a un sovraccarico del sistema; dall'altro lato, degli errori di modellazione possono essere responsabili del messaggio di errore. Di seguito troverete un possibile procedimento per individuare la causa dell'instabilità.

Per prima cosa si dovrebbe verificare se la modellazione del sistema è corretta. Uno strumento utile per individuare problemi nella modellazione sono i controlli modello (Menu "Extra" → "Controllo modello").

1 Elenco degli errori di calcolo

Inoltre, è possibile calcolare il modello in un caso di carico secondo la teoria del I ordine con il solo peso proprio. Se successivamente vengono forniti dei risultati, la struttura risulta stabile rispetto alla modellazione. Se ciò non avviene, le cause comuni sono elencate di seguito (vedere anche il Video 1 nella sezione Download):

• Mancanza o errata definizione dei vincoli
• Le aste possono ruotare attorno al proprio asse a causa dell'assenza di un supporto appropriato
• Aste non connesse tra loro ("Extra" → "Controllo modello")
• I nodi sembrano essere nella stessa posizione, ma a un'analisi più attenta si discostano minimamente l'uno dall'altro (causa comune nell'importazione CAD, "Extra" → "Controllo modello")
• Giunti di estremità aste/giunti di linea creano una "catena articolata"
• La struttura non è sufficientemente controventata
• Elementi strutturali non lineari (es. aste di trazione) vengono rimossi

Per l'ultimo punto, viene mostrato un esempio in Immagine 02. Si tratta di una cornice articolata, irrigidita da aste di trazione. A causa degli accorciamenti degli steli dovuti ai carichi verticali, le aste di trazione ricevono piccole forze di compressione nel primo ciclo di calcolo. Vengono rimosse dal sistema (poiché possono assorbire solo trazione). Nel secondo ciclo di calcolo, il modello senza queste aste di trazione risulta instabile. Ci sono diverse soluzioni per risolvere questo problema: È possibile applicare una precompressione alle aste di trazione (carico asta) per "eliminare" le piccole forze di compressione, assegnare una piccola rigidezza alle aste (vedi Immagine 02) o far rimuovere le aste in sequenza durante il calcolo (vedi Immagine 02).

2 Calcolo dei parametri

Per ottenere una rappresentazione grafica della causa di un'instabilità, può essere utile il modulo RF-STABIL (per RFEM 5).

• Modulo aggiuntivo RF-STABILITY per RFEM 5

Con l'opzione "Determinare la forma modale del modello instabile, …" (vedi Immagine 03) è possibile calcolare sistemi instabili. Nel grafico si può spesso identificare il componente che porta all'instabilità.

3 Visualizzazione grafica di instabilità

Se è possibile calcolare casi di carico e combinazioni di carico secondo la teoria del I ordine e il calcolo si interrompe solo calcolando secondo la teoria del II o III ordine, allora si ha un problema di stabilità (fattore di carico di biforcazione minore di 1,00). Il fattore di carico di biforcazione indica con che fattore il carico deve essere moltiplicato affinché il modello diventi instabile sotto il carico associato, ad esempio, a causa di un'improvvisa deformazione laterale. Ne consegue che un fattore di carico di biforcazione minore di 1,00 significa che il sistema è instabile. Per individuare il "punto debole", si consiglia la seguente procedura, che richiede il modulo RSKNICK (per RSTAB 8) o RF-STABIL (per RFEM 5) (vedere anche Video 2 nella sezione Download):

• Per prima cosa, il carico della combinazione di carichi interessata dovrebbe essere ridotto fino a quando la combinazione di carichi diventa stabile. A tale scopo può essere utilizzato il fattore di carico nei parametri di calcolo della combinazione di carichi (vedere anche Video 2 nella sezione Download).
• Successivamente, basandosi su questa combinazione di carichi nel modulo RSKNICK o RF-STABIL, si può calcolare e rappresentare graficamente la figura di instabilità o imbozzamento. Attraverso la rappresentazione grafica si può individuare il "punto debole" nel sistema e successivamente ottimizzarlo miratamente.

• Modulo aggiuntivo RSBUCK per RSTAB 8
• Modulo aggiuntivo RF-STABILITY per RFEM 5