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SkyCiv Structural 3D

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Bereich & Windlasten

Flächenlasten werden hauptsächlich in Verbindung mit Bauteilen eingesetzt, Das ist nützlich, wenn es richtig angewendet wird. Sie nehmen Drücke auf und erzeugen gleichwertige verteilte Lasten (DLs) die auf Mitglieder angewendet werden. Diese äquivalenten verteilten Lasten werden für die Elementanalyse verwendet. Flächenlasten sind nützlich, wenn Sie die Platte nicht modellieren möchten, Dies kann zu unerwünschter Steifheit im Modell führen. Wie bei anderen Lasten, Sie können Flächenlasten eine Lastgruppe und einen nachfolgenden Lastfall zuweisen.

Arten von Flächenlasten

  • Einweg:
    • Lasten werden in eine Richtung verteilt
    • Benötigt 3 oder 4 Knoten, um das Ausmaß der Flächenlast zu identifizieren
    • Die Spannweitenrichtung der internen Mitglieder muss angegeben werden
  • Zweiwege:
    • Die Lasten werden in beide Richtungen verteilt
    • Benötigt 3 oder 4 Knoten, um das Ausmaß der Flächenlast zu identifizieren
    • Unterstützung der orthogonalen Ausrichtung interner Elemente
    • Lasten werden NICHT automatisch aktualisiert
  • Säulenwindlasten:
    • Benötigt 3 oder 4 Knoten, um das Ausmaß der Flächenlast zu identifizieren
    • Kann Druckwerte entlang der Länge der Säule / des Elements verschieben
    • Mehrere Erhöhungen und Druckänderungen werden unterstützt
    • Lädt Elemente, die einer einzelnen Spaltenrichtung folgen
  • Struktur öffnen:
    • Benötigt 3 oder 4 Knoten, um das Ausmaß der Flächenlast zu identifizieren
    • Verteilt Lasten basierend auf dem Nebenflussbereich des Mitglieds selbst an die Mitglieder
    • Bewerben Sie sich bei Mitgliedern in Global X., UND, Z Flugzeuge, oder alle Mitglieder
  • Da nicht rechteckige Flächenlasten auf Strukturen mit nicht rechteckigen Bauteilkonfigurationen aufgebracht werden sollten:
    • Da nicht rechteckige Flächenlasten auf Strukturen mit nicht rechteckigen Bauteilkonfigurationen aufgebracht werden sollten
    • Benötigt 3 Da nicht rechteckige Flächenlasten auf Strukturen mit nicht rechteckigen Bauteilkonfigurationen aufgebracht werden sollten
    • Da nicht rechteckige Flächenlasten auf Strukturen mit nicht rechteckigen Bauteilkonfigurationen aufgebracht werden sollten

In den folgenden Beispielen werden die einzelnen Arten der Flächenbelastung und ihre Unterschiede erläutert.

Flächenlasten vs.. Äquivalente verteilte Lasten

Wenn Flächenlasten erstellt und auf eine Fläche angewendet werden, Sie werden ursprünglich als Würfelform angezeigt, Anzeige eines konstanten Drucks. Was tatsächlich in der Analyse verwendet wird, sind die äquivalenten verteilten Lasten, die auf die Elemente angewendet werden. Abhängig von der Art der Flächenlast, Diese verteilten Lasten hängen von verschiedenen Faktoren ab, hängen jedoch hauptsächlich von der Nebenbreite / dem Abstand der Elemente ab, die sich innerhalb der Flächenlast befinden. Diese äquivalenten verteilten Lasten können im Betrachtungsraum ein- und ausgeschaltet werden.

Ein- und Ausschalten der entsprechenden verteilten Lasten, Gehen Sie zu den Sichtbarkeitseinstellungen auf der rechten Seite (sieht aus wie ein Auge) und klicken Sie auf Äquivalente Flächenlasten:

Flächenlasten 2

Die Ergebnisse für einen einfachen quadratischen Rahmen können unten gezeigt werden:

Flächenlasten 1

Hinweis: Es wird immer empfohlen, die äquivalenten verteilten Lasten zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die von Ihnen angewendeten Flächenlasten die Elemente korrekt verteilen und laden.
Hinweis: Normalverteilte Lasten und äquivalente verteilte Lasten unterscheiden sich durch ihre roten und grünen Farben, beziehungsweise.

Beispiel: Einweg-Flächenlast

Einwegflächenlasten sind die häufigste Belastungsart, wenn es um das Laden für Bodenrahmen oder andere orthogonale Rahmeninstanzen geht. Einweg-Lastwirkung bedeutet, dass eine Last von zwei Seiten getragen wird, Der Lastpfad fährt also nur zu einer der Stützen oder Einweg.

Die Eingabefelder, die zum Anwenden einer Einweg-Flächenlast erforderlich sind, sind:

Eckknoten-IDs: Identifiziert die Ausmaße der Flächenlast – muss sein 3 oder 4 Knoten
Druckgröße: Lastgröße, die angewendet werden soll
Laderichtung: Kann Global X sein, UND, MIT, oder die Flugzeuge’ Lokale Achse
Spannenrichtung: Richtung der inneren Elemente; Spannweitenrichtung der Elemente, die der Belastung ausgesetzt sind
Gruppe laden: Ladegruppe wie in der angegeben Lastgruppe und Lastfälle Dokumentation

Für dieses Beispiel, Wir werden untersuchen, wie Einweg-Flächenlasten auf eine einstöckige Lagerstruktur mit Balken angewendet werden können, die in Träger gerahmt sind. Die Strahlen sind bei beabstandet 5 Füße in der Mitte. Anstatt eine Platte mit einer Platte zu modellieren und die Steifheit unserer Struktur zu beeinflussen, Wir werden Einwegflächenlasten verwenden. Nehmen wir an, dass die Bodenlast eine Nutzlast ist, und es 100 psf. Einwegflächenlasten sollen verwendet werden, wenn die Rahmung orthogonal zueinander ist, wie in unserer Beispielstruktur gezeigt:

Flächenlasten 3

So wenden Sie eine Einweg-Flächenlast an, drücke den Flächenlasten, Taste, um das Menü zu öffnen. Wählen “"One-Way" aus der Dropdown-Liste "Typ". Setzen Sie die Eckknoten des Bodens ein, um das Ausmaß der Flächenbelastung zu ermitteln. Der Druck ist 100 psf, also eingeben -0.100 ksf. Wir geben einen Unterdruck ein, da dieser entlang der globalen Y-Achse wirkt, aber nach unten. Ändern Sie die Spannweitenrichtung, um vom Knoten zu wechseln 16 zum Knoten 18, die Richtung unserer internen Mitglieder (Balken). Eintippen “Live laden” für die Lastgruppe, wie bei anderen Lasten.

Hinweis: Die Reihenfolge der Eckknoten muss im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.

Flächenlasten 4

Standardmäßig, Die Flächenlast wird durch eine Drucklast und eine Größe dargestellt, wie unten gezeigt.

Flächenlasten 5

Wie vorher erwähnt, vorher, Schalten Sie die entsprechenden verteilten Lasten ein und aus, um zu sehen, wie die Lasten verteilt werden.

Flächenlasten 6

Beachten Sie die hier angegebenen Werte. Der Druck ist gleichmäßig, jedoch, Die nachfolgenden äquivalenten verteilten Lasten sind es nicht. Dies ist zu erwarten, da der Abstand zwischen den Elementen das Ergebnis beeinflusst. Wie du siehst, Die Randelemente sehen die Hälfte der Last als die anderen inneren Elemente, da sie die Hälfte der Nebenbreite haben, die die resultierende Lastgröße beeinflusst. Um den Wert der Flächenlast zu ändern, kehren Sie einfach zum Menü zurück und bearbeiten den Wert.

Beispiel: Zweiwege-Flächenlast

Zweiwege-Lasten erfordern im Vergleich zu Einweg-Lasten eine viel größere Anzahl von Berechnungen, die vom Löser ausgeführt werden müssen, weswegen Wir empfehlen dringend, wenn immer möglich Einweglasten zu verwenden.

Die andere übliche Lademethode ist die Verwendung von Zweiwege-Lasten. Bei der Zweiwege-Aktion wird davon ausgegangen, dass die Last auf vier Seiten abgestützt ist, also an jedem Ort, Der Lastpfad fährt zur nächstgelegenen Stütze, was in diesem Fall, kann ein Balken oder ein Träger sein. Aus diesem Grund, Die Spannweitenrichtung muss nicht identifiziert werden.

Hinweis: Das Zwei-Wege-Laden unterstützt nur orthogonale Rahmen innerhalb des Bereichs der Flächenlast. Der abgewinkelte Rahmen funktioniert nicht richtig, wenn auf Zweiwege-Flächenlasten reagiert wird.
Hinweis: Zweiwege-Flächenlasten werden Nur dann richtig verteilen, wenn alle inneren Elemente geteilt sind, Bedeutung: anders als im One-Way-Fall, “Träger” Die in Ihrem Bereich enthaltene Last muss an jedem Punkt aufgeteilt werden, an dem ein anderes Mitglied sie einrahmt. Dies kann sehr einfach erreicht werden, indem alle diese Mitglieder gleichzeitig ausgewählt und die verwendet werden “Geteilte Mitglieder” Funktion.

Wegen der Auswirkung auf die Berechnungszeit, Sie müssen in der bestätigen die Einstellungen > Andere dass Sie möchten, dass Zweiwege-Lasten wie gezeigt auf die inneren Elemente verteilt werden:

Bildschirmfoto 2019-10-10 beim 2.03.39 PM

Die Eingabefelder, die zum Anwenden einer Zweiwege-Flächenlast erforderlich sind, sind:

Eckknoten-IDs: Identifiziert die Ausmaße der Flächenlast – muss sein 3 oder 4 Knoten
Druckgröße: Lastgröße, die angewendet werden soll
Laderichtung: Kann Global X sein, UND, MIT, oder die Flugzeuge’ Lokale Achse
Gruppe laden: Ladegruppe wie in der angegeben Lastgruppe und Lastfälle Dokumentation

Aus Gründen der Konsistenz verwenden wir dieselbe Struktur wie im One-Way-Beispiel. Wir gehen davon aus, dass die Zweiwege-Flächenlast a ist “Eigengewicht” mit den gleichen Ausmaßen, Richtung, und Größe wie im vorherigen Fall:

Flächenlasten 7

Die resultierende Flächenlast sieht bei Betrachtung des Drucks genauso aus wie im vorherigen Fall.

Flächenlasten 5

Stellen Sie sicher, dass alle Elemente innerhalb der Bereichslast aufgeteilt sind und keine Knoten entlang ihrer Länge haben. Beim ersten Anlegen einer Zweiwege-Last, Sie werden mit dieser Nachricht von Structural 3D begrüßt:

Bildschirmfoto 2019-10-10 beim 2.11.40 PM

Schalten Sie die äquivalenten verteilten Lasten ein, um die Unterschiede zwischen Einweg- und Zweiweglasten zu erkennen:

Flächenlasten 18

Mitglied mit einer Varianz von > 0%

SkyCiv verfügt über eine integrierte Varianzprüfung für Einweg- und Zweiweg-Flächenlasten, um sicherzustellen, dass die Lasten korrekt gebaut werden. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, eine Abweichung von zu erzielen 0% (Dies bedeutet, dass die Flächenlastkraft korrekt auf die Elemente ausgeübt wird) Du kannst es versuchen Dieses Hilfevideo.

Beispiel: Säulenwindlast

Säulenwindlasten sind für die Flächenlastfunktion einzigartig, da sie variieren können, und müssen keinen einzigen Druckwert aufweisen. Sie sind sehr nützlich, wenn Windlasten auf eine geschlossene Struktur angewendet werden, deren seitlicher Druck sich stufenweise ändert, wenn sich die Höhe der Struktur ändert. Sie können eine begrenzte Ebene definieren, ohne dass diese Ebene vollständig von Elementen begrenzt wird. Als allgemeine Faustregel, du solltest haben (1) weniger Druckwert für die Anzahl der von Ihnen definierten Höhenpunkte.

Die für das Aufbringen von Säulenwindlasten erforderlichen Eingaben sind:

Eckknoten: Identifiziert die Ausmaße der Flächenlast – muss sein 3 oder 4 Knoten
Erhebungen: Durch Kommas getrennte Erhebungen (Globale Y-Achse) für Windlasten. Dies sind die Höhenbereiche, die mit den unten angegebenen Druckgrößen übereinstimmen.
Druckgrößen: Durch Kommas getrennte Druckgrößen für Windlasten. Diese werden basierend auf den obigen Ansichten angewendet.
Spannenrichtung: Ähnlich wie bei Einweglasten: die Spannweitenrichtung der Säulen. Die Richtung wird durch den Vektor zwischen zwei Knoten angegeben

Aus Gründen der Konsistenz verwenden wir dieselbe Struktur wie im One-Way-Beispiel. Die Höhe der einstöckigen Struktur beträgt 10 ft. Wir gehen davon aus, dass unsere Struktur geschlossen ist, und wenden Sie Säulenwindlasten auf die “Vorderseite” Seite unserer Struktur; oder die globale Minus-X-Richtung. Wir werden aus Windlastberechnungen annehmen – Sie können Ihre Windlastberechnungen direkt von der erhalten SkyCiv Wind Load Software – dass wir einen seitlichen Winddruck von haben 20 psf von 0-3.33 ft, 40 psf von 3.33 zu 6.66 ft, sowie 60 ft von 6.66 ft an die Spitze der Struktur. Wir müssen auch sicherstellen, dass die Spaltenrichtung korrekt ist, Also werden wir die Richtung von Node 3 zum Knoten 6 (Globale Y-Achse). Wenn wir alle diese Informationen korrekt eingeben, wir sollten dieses Eingabefenster sehen:

Hinweis: Die Reihenfolge der Knoten in der Span-Richtung’ Feld zeigt die “Nullhöhe” sowie “Endansicht”

Flächenlasten 8

Dann anschließend, mit den äquivalenten verteilten Lasten aus, Es wird ein konstanter Druck als Durchschnitt des gesamten Drucks auf die Struktur angezeigt:

Flächenlasten 9

Aktivieren Sie die entsprechenden verteilten Lasten, um die erwarteten Schritte beim Laden und Verteilen auf die Spalten anzuzeigen:

Flächenlasten 10

Ein Hinweis zu Säulenwindlasten:

Es gibt andere ähnliche Funktionen, für die Sie die Column Wind Load-Funktion verwenden können:

  1. Sie können die Last von den Spaltenenden aus versetzen. Die erste Nummer in der “Erhebungen” Feld muss größer sein als die Y-Koordinate des unteren Knotens der Spalten, und umgekehrt für die Spitze.
    Flächenlasten 11
  2. Dies nimmt zwei Knoten auf, um einen Richtungs- und Längenvektor zu bilden. Dies nimmt zwei Knoten auf, um einen Richtungs- und Längenvektor zu bilden. Das bedeutet, dass Werte in der Höheneingabe und der entsprechenden Druckgrößeneingabe nur berücksichtigt werden, wenn sie sich entlang der Länge dieses Vektors befinden. Das bedeutet, dass Werte in der Höheneingabe und der entsprechenden Druckgrößeneingabe nur berücksichtigt werden, wenn sie sich entlang der Länge dieses Vektors befinden.
  3. Sie können auch eine Säulenwindlast auf eine schräge Ebene anwenden (wird unter Verwendung der Richtung der lokalen Achse angezeigt). In diesem Fall, bleibt die “Elevation” entspricht der Position entlang der Länge des geneigten Dachelements. Mit der gleichen Struktur, aber mit dem mittleren Grat angehoben 4 Füße:Flächenlasten 12
  4. zuletzt, Sie können eine dreieckige Form als begrenzte Ausdehnung einer Säulenwindlast verwenden. Mit der gleichen Struktur, aber mit den Grundakkorden, die das Dreieck verbinden (Rest der Struktur aus Gründen der Klarheit versteckt)Flächenlasten 13

Beispiel: Struktur öffnen


Die letzte Methode zum Anwenden von Flächenlasten ist die Flächenlast mit offener Struktur. Wie es sich anhört Offene Strukturbereichslasten sollen auf offene Strukturen angewendet werden oder solche, deren Mitglieder direkt externen Elementen ausgesetzt sind. mit dieser Methode, Structural 3D berechnet die äquivalenten verteilten Lasten basierend auf der Nebenflussbreite des Abschnitts, das hängt von seiner Ausrichtung zur Last ab. Wenn der exponierte Bereich des Abschnitts breiter wird, Die äquivalente verteilte Last erhöht sich bei gleicher konstanter Last des offenen Strukturbereichs. Ähnlich wie bei der Column Wind Load-Methode, Dies wird am häufigsten in Verbindung mit Windlasten verwendet. Sie können Ihre Windlastberechnungen direkt von der erhalten SkyCiv Wind Design Software

Die Eingabefelder, die zum Anwenden einer Open Structure Area Load erforderlich sind, sind:

Eckknoten-IDs: Identifiziert die Ausmaße der Flächenlast – muss sein 3 oder 4 Knoten
Druckgröße: Lastgröße, die angewendet werden soll
Laderichtung: Kann Global X sein, UND, MIT, oder die Flugzeuge’ Lokale Achse
Gruppe laden: Ladegruppe wie in der angegeben Lastgruppe und Lastfälle Dokumentation
Geladene Mitgliederachse: Wenden Sie die Lasten nur auf Mitglieder im X an, UND, Z-Achse, oder alle Mitglieder

Ähnlich wie zuvor, Mit Ausnahme dieser Zeit verwenden wir dieselbe Struktur wie in den vorherigen Modulen, Wir gehen davon aus, dass es zwei Buchten gibt “X-Klammern” auf der Vorderseite der Struktur. Der Hauptunterschied zwischen der offenen Struktur und den Säulenwindlasten besteht darin, dass letztere den Druck variieren können, Open Structure-Lasten können dies nicht. Nehmen wir an, es herrscht ein konstanter seitlicher Winddruck in Richtung “X-Klammern” von 50 psf. Zum Geladene Mitgliederachse, Wir möchten ALLE Mitglieder laden, einschließlich der Zahnspangen, die in keiner orthogonalen Achse liegen. Wenn wir alle relevanten Werte eingeben, wir sollten dieses Eingabefenster sehen:

Flächenlasten 14

Standardmäßig, Die Flächenlast wird durch eine Drucklast und eine Größe dargestellt, wie unten gezeigt:

Flächenlasten 15

Schalten Sie die äquivalenten verteilten Lasten ein, um zu sehen, wie die Lasten verteilt werden:

Flächenlasten 16

Wie bereits erwähnt, Wir haben die Option ausgewählt “Alle Mitglieder” für die Geladene Mitgliederachse Auswahl. Wenn Sie nur Elemente laden möchten, die der orthogonalen Achse folgen, Sie würden auswählen “X., UND, Z Mitglieder” und sehen Sie dieses Ergebnis:

Flächenlasten 17

Hinweis: Offene Strukturbereichslasten können in jeder Richtung der globalen Achse angewendet werden, oder in der lokalen Achse der Ebene, die durch die Eckknoten-IDs begrenzt wird

Beispiel: Da nicht rechteckige Flächenlasten auf Strukturen mit nicht rechteckigen Bauteilkonfigurationen aufgebracht werden sollten


Nicht rechteckige Flächenlasten erfordern im Vergleich zu Einweglasten oder Zweiweglasten mehr Berechnungen, um vom Solver genau interpretiert zu werden, weswegen Nicht rechteckige Flächenlasten erfordern im Vergleich zu Einweglasten oder Zweiweglasten mehr Berechnungen, um vom Solver genau interpretiert zu werden.

Nicht rechteckige Flächenlasten erfordern im Vergleich zu Einweglasten oder Zweiweglasten mehr Berechnungen, um vom Solver genau interpretiert zu werden. Nicht rechteckige Flächenlasten erfordern im Vergleich zu Einweglasten oder Zweiweglasten mehr Berechnungen, um vom Solver genau interpretiert zu werden, Nicht rechteckige Flächenlasten erfordern im Vergleich zu Einweglasten oder Zweiweglasten mehr Berechnungen, um vom Solver genau interpretiert zu werden.

Hinweis: Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden. Jedoch, Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden. Wenn möglich, Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden.

Die Eingabefelder, die zum Anwenden einer Open Structure Area Load erforderlich sind, sind:

Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden: Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden 3 Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden
Druckgröße: Lastgröße, die angewendet werden soll
Laderichtung: Kann Global X sein, UND, MIT, oder die Flugzeuge’ Lokale Achse
Gruppe laden: Ladegruppe wie in der angegeben Lastgruppe und Lastfälle Dokumentation
Geladene Mitgliederachse: Wenden Sie die Lasten nur auf Mitglieder im X an, UND, Z-Achse, oder alle Mitglieder

Nicht rechteckige Lasten werden weiterhin korrekt angewendet, wenn Stäbe nicht geteilt werden, Wir werden eine andere Struktur als die in den vorherigen Beispielen verwendeten verwenden. Wir werden eine andere Struktur als die in den vorherigen Beispielen verwendeten verwenden.

Standardmäßig, Die Flächenlast wird durch eine Drucklast und eine Größe dargestellt, wie unten gezeigt:

Schalten Sie die äquivalenten verteilten Lasten ein, um zu sehen, wie die Lasten verteilt werden:

Warum sehen die Kräfte unregelmäßig aus??

Die Flächenlast wird in mehrere Streckenlasten aufgeteilt, basierend auf den drei zulässigen Formen (dreieckig, rechteckig und trapezförmig) um die genauesten Kräfte auf Ihre Mitglieder anzuwenden. Einem einzelnen Stab werden mehrere verteilte Lasten hinzugefügt, Dies führt zu einer gewissen Überlappungskraft und die resultierenden Kräfte sehen unregelmäßig aus. zusätzlich, Stäbe, die zwei Nebengebiete überspannen, können zwei völlig unterschiedliche verteilte Lasten haben. Zum Beispiel, Mitglied betrachten 10 über, da die beiden Nebengebiete, die es unterstützt, unterschiedlich groß sind, es gibt zwei unterschiedlich geformte verteilte Lasten. Dies ist ein normales Verhalten, obwohl die Kräfte unregelmäßig aussehen.

Ihre Windlastberechnungen erhalten Sie direkt bei der

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  • Geteilte Mitglieder: Versuchen Sie, die die Begrenzungsknoten umgebenden Stäbe zu teilen. Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren, Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren.
  • Säulenwindlasten: Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren. Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren.
  • Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren: Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren. Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren, Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren. Flächenlasten benötigen einen geschlossenen Raum, um richtig zu funktionieren.
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