Τι είναι η Παραπόταμος Περιοχή και πώς υπολογίζετε το Πλάτος/Εμβαδόν ενός Μέλους?
Οι παραπόταμοι περιοχές είναι μια πολύ σημαντική πτυχή της φόρτισης στη δομική ανάλυση. Η Παραπόταμος Περιοχή είναι η έκταση που οφείλεται στη φόρτωση μιας δοκού ή υποστυλώματος. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως την περιοχή που αυτό το στοιχείο είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά. Ορίζεται εύκολα όταν κοιτάξετε ένα παράδειγμα. Ας πούμε ότι έχετε μια πλάκα που υποστηρίζεται από δύο μέλη, η περιοχή του παραπόταμου θα ήταν μιας μονής δοκού, θα ήταν η ποσότητα αυτής της πλάκας που υποστηρίζει:
Οι παραπόταμοι περιοχές μπορούν να έχουν διαφορετικά σχήματα, ανάλογα με το πώς στηρίζεται η πλάκα. Για παράδειγμα, ένα αμφίδρομο σύστημα στήριξης υποστηρίζεται από όλες τις άκρες. Έτσι το φορτίο κατανέμεται και στα τέσσερα μέλη. Τυπικά, Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα δύο τριγωνικές παραπόταμους περιοχές (από τα μικρότερα άκρα) και δύο τραπεζοειδείς περιοχές για τα μακρύτερα άκρα. Ο τρόπος που υπολογίζεται είναι σχεδιάζοντας μια διαγώνια γραμμή στις 45° από κάθε μία από τις γωνίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το παρακάτω σχήμα:
Αυτό αποδεικνύεται από το Φορτία περιοχής χαρακτηριστικό στο SkyCiv, που υπολογίζει αυτόματα την παραπόταμο περιοχή της δομής σας. Αυτό σημαίνει καθώς αλλάζετε το σχήμα της δομής σας, Αυτό υπολογίζεται αυτόματα, ώστε τα κατανεμημένα φορτία σας να είναι πάντα συγχρονισμένα:
Πλάτος παραπόταμου
Ο όρος Tributary Width είναι απλώς ένας απλοποιημένος όρος με παρόμοια έννοια. Ωστόσο, αντί να χρησιμοποιήσετε την περιοχή (μετρημένο σε m^2 ή ft^2) είναι συχνά ευκολότερο να το αναπαραστήσουμε με το πλάτος της περιοχής του παραπόταμου.
Για παράδειγμα, Στο παρακάτω παράδειγμα, μια δοκός μπορεί να έχει επιφάνεια παραπόταμου 15m^2, αλλά αφού είναι ομοιόμορφο, μπορούμε απλά να πούμε ότι το μέλος έχει πλάτος παραπόταμου 1,5μ:
Κατά τον υπολογισμό του κατανεμημένου φορτίου προκύπτει αυτό, Αυτό γίνεται ευκολότερος υπολογισμός:
Πίεση πλάκας = 15kN/m2
Πλάτος παραπόταμου δοκού = 1.5Μ
Κατανεμημένο φορτίο = 15 * 1.5 = 22,5 kN/m
Οπως βλέπεις, είναι απλώς ένας απλός πολλαπλασιασμός για να ληφθεί το κατανεμημένο φορτίο που θα εφαρμοστεί στη δοκό.
Παραποτάμια περιοχή για κολώνες
Υπάρχουν και παραπόταμοι περιοχές για στήλες, πλάκες στήριξης, παρακάτω είναι ένα απλοποιημένο παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι παραπόταμοι περιοχές χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τις στήλες στήριξης. Η ιδέα είναι λίγο πολύ η ίδια; κάποια πίεση ή φορτίο πρέπει να υποστηρίζεται από στοιχεία, η θέση και η κατεύθυνση του στοιχείου θα καθορίσουν πόση δύναμη θα πάρει.
Η περιοχή παραπόταμου μιας στήλης είναι ουσιαστικά η επιφάνεια δαπέδου που συνεισφέρει το φορτίο της στη συγκεκριμένη στήλη. Για στήλη που υποστηρίζει ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο, η περιοχή του παραπόταμου συχνά απεικονίζεται ως ένα γεωμετρικό σχήμα - συνήθως ένα ορθογώνιο - που ορίζεται από την απόσταση μεταξύ των παρακείμενων στηλών. Αυτή η περιοχή εκτείνεται στα μισά του δρόμου προς γειτονικές στήλες προς κάθε κατεύθυνση.
Ωστόσο, όταν αντιμετωπίζετε ακανόνιστα κατανεμημένα φορτία, ο υπολογισμός της επιφάνειας του παραπόταμου γίνεται πιο διαφοροποιημένος. Μερικές φορές οι κυκλικές παραπόταμες περιοχές από τις στήλες επεκτείνονται μέχρι να τέμνονται με άλλες κυκλικές περιοχές στηλών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα σύνθετο σύνολο παραποτάμων περιοχών, αλλά είναι μια άλλη μέθοδος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για στήλες με υψηλότερο βαθμό ακρίβειας.
Μέθοδοι Υπολογισμού για Παραποτάμιες Περιοχές
Η επιφάνεια του παραπόταμου προσδιορίζεται με βάση τη διάταξη του δομικού συστήματος και τα σημεία στήριξης για την πλάκα ή οποιοδήποτε άλλο φορτίο (για παράδειγμα ζωντανά φορτία, νεκρά φορτία). Ακολουθούν ορισμένες κοινές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της επιφάνειας του παραπόταμου:
- Απλά γεωμετρικά σχήματα:
- Σε πολλές περιπτώσεις, η διάταξη της δομής επιτρέπει απλά γεωμετρικά σχήματα που καθιστούν τον υπολογισμό των παραποτάμων περιοχών αρκετά απλό. Για παράδειγμα, ένας μονόδρομος υπολογισμός φορτίου της περιοχής παραπόταμου θα ήταν ορθογώνιος
- Πολυγωνικά σχήματα:
- Για πιο σύνθετες διατάξεις, η περιοχή του παραπόταμου μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα πολύγωνο. Αυτό είναι σύνηθες όταν αντιμετωπίζουμε κατασκευές ακανόνιστου σχήματος ή ανομοιόμορφα κατανεμημένα φορτία. Για να τα υπολογίσουμε αυτά, συνήθως θα τραβήξετε μια γραμμή στο 45 μοίρες από κάθε γωνία μέχρι να τέμνονται αυτές οι γραμμές.
- Θεωρήσεις διαδρομής φόρτωσης:
- Η διαδρομή φορτίου από την κατασκευή στα στηρίγματα της παίζει καθοριστικό ρόλο στον προσδιορισμό της περιοχής του παραπόταμου. Εξετάστε τη διαδρομή κατά μήκος της οποίας μεταδίδεται το φορτίο στα μέλη στήριξης, και ορίστε ανάλογα την περιοχή του παραπόταμου.
- Γραμμές επιρροής:
- Οι γραμμές επιρροής είναι γραφικά εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη δομική ανάλυση για να δείξουν την απόκριση μιας δομής (όπως δυνάμεις μελών ή αντιδράσεις υποστήριξης) αλλάζει καθώς ένα μοναδιαίο φορτίο μετακινείται στην κατασκευή. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της περιοχής παραπόταμου για συγκεκριμένα μέλη υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτωσης.
- Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (ΑΣΧΗΜΟΣ):
- Σε πιο προχωρημένη δομική ανάλυση, ειδικά για πολύπλοκες κατασκευές, ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (ΑΣΧΗΜΟΣ) λογισμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της παραπόταμου επιφάνειας ενός σύνθετου σχήματος. Εφαρμογή μοναδιαίου φορτίου ας πούμε 1 MPa και ανασκόπηση του τρόπου με τον οποίο αυτή η δύναμη κατανέμεται στα στοιχεία στήριξης, είναι ένας ακριβής τρόπος προσδιορισμού της παραπόταμου επιφάνειας ενός δομικού συστήματος.
- Χρήση λογισμικού δομικής ανάλυσης:
- Λογισμικό δομικής ανάλυσης, όπως το SkyCiv Structural 3D, συχνά έχουν ενσωματωμένα εργαλεία για τον υπολογισμό των παραποτάμων περιοχών. Αυτό είναι τόσο απλό όσο η εφαρμογή πίεσης σε ένα σύνολο κόμβων και το SkyCiv θα υπολογίσει αυτόματα την περιοχή παραπόταμου (και τα αντίστοιχα κατανεμημένα φορτία) να εφαρμοστεί στα μέλη. Το λογισμικό διαθέτει επίσης ένα ενσωματωμένο εργαλείο επαλήθευσης που θα διασφαλίσει ότι όλη η πίεση έχει εφαρμοστεί σωστά στο μέλος.
