Las cargas de área se usan principalmente en coyuntura con miembros, que es útil cuando se aplica correctamente. Toman presiones y generan cargas distribuidas equivalentes (DL) que se aplican a los miembros. Estas cargas distribuidas equivalentes son las que se utilizan para el análisis de miembros.. Las cargas de área son útiles cuando no se quiere modelar la placa, que puede introducir rigidez no deseada en el modelo. Como con otras cargas, puede asignar un grupo de carga y un caso de carga posterior a cargas de área.

Tipos de cargas de área

• Un camino:
  • Las cargas se distribuyen mediante una acción unidireccional
  • Requiere 3 o 4 nodos para identificar extensiones de carga de área
  • Se debe identificar la dirección del tramo de los miembros internos
• Bidireccional:
  • Las cargas se distribuyen mediante una acción bidireccional
  • Requiere 3 o 4 nodos para identificar extensiones de carga de área
  • Apoyar la orientación ortogonal de los miembros internos
  • Las cargas NO se actualizan automáticamente
• Cargas de viento de columna:
  • Requiere 3 o 4 nodos para identificar extensiones de carga de área
  • Puede escalonar los valores de presión a lo largo de la columna / miembro
  • Soporta múltiples elevaciones y cambios de presión
  • Carga miembros que siguen la dirección de una sola columna
• Estructura abierta:
  • Requiere 3 o 4 nodos para identificar extensiones de carga de área
  • Distribuye cargas a los miembros según el área tributaria del miembro en sí.
  • Aplicar a miembros en X global, Y, Planos Z, o todos los miembros
• Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares:
  • Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares
  • Requiere 3 o más miembros para identificar extensiones de carga de área
  • o más miembros para identificar extensiones de carga de área

Los siguientes ejemplos analizarán cada tipo de carga de área y sus diferencias..

Cargas de área vs. Cargas distribuidas equivalentes

Cuando se crean cargas de área y se aplican a un área, originalmente aparecerán como una forma de cubo, indicando una presión constante. Lo que realmente se usa en el análisis son las cargas distribuidas equivalentes que se aplican a los miembros. Según el tipo de carga superficial, estas cargas distribuidas dependerán de varios factores pero dependerán principalmente del ancho tributario / espaciamiento de los miembros ubicados dentro de la carga de área. Estas cargas distribuidas equivalentes se pueden activar y desactivar en el espacio de visualización.

Para activar y desactivar las cargas distribuidas equivalentes, vaya a la configuración de visibilidad en el lado derecho (parece un ojo) y haga clic en Cargas de área equivalente:

Los resultados para un marco cuadrado simple se pueden mostrar a continuación:

Nota: Siempre es una buena práctica verificar las cargas distribuidas equivalentes para verificar que las cargas de área que está aplicando estén distribuyendo y cargando los miembros correctamente..
Nota: Las cargas distribuidas normales y las cargas distribuidas equivalentes se distinguen por sus colores rojo y verde, respectivamente.

Ejemplo: Carga de área unidireccional

Las cargas de área unidireccionales son el tipo de carga más común cuando se trata de cargas para marcos de pisos u otras instancias de marcos ortogonales. La acción de carga unidireccional significa que una carga está soportada por dos lados, por lo que la ruta de carga solo viajará a cualquiera de los soportes o Un camino.

Los campos de entrada necesarios para aplicar una carga de área unidireccional son:

ID de nodo de esquina: Identifica las extensiones de la carga de área. – debe ser 3 o 4 nodos
Magnitud de presión: Magnitud de carga que se va a aplicar
Dirección de carga: Puede ser Global X, Y, Z, o los aviones’ Eje local
Dirección del tramo: Dirección de miembros interiores; dirección del tramo de miembros que experimentarán la carga
Grupo de carga: Grupo de carga como se identifica en el Grupos de carga y casos de carga documentación

En este ejemplo, veremos cómo se pueden aplicar cargas de área unidireccionales a una estructura tipo almacén de un piso con vigas enmarcadas en vigas. Las vigas están espaciadas en 5 pies en el centro. En lugar de modelar una losa con placa y afectar la rigidez de nuestra estructura, utilizaremos cargas de área unidireccionales. Supongamos que la carga del piso es una carga viva, y eso 100 psf. Las cargas de área unidireccionales están diseñadas para usarse cuando el marco es ortogonal entre sí, como se muestra en nuestra estructura de ejemplo:

Para aplicar una carga de área unidireccional, haga clic en el Cargas de área, botón para abrir el menú. Seleccione “"Unidireccional" en el menú desplegable Tipo. Coloque los nodos de las esquinas del piso para identificar la extensión del área de carga.. La presión es 100 psf, así que entrada -0.100 ksf. Ingresamos una presión negativa porque actuará a lo largo del eje Y global, pero en dirección descendente. Cambiar la dirección del tramo para ir desde el nodo 16 al nodo 18, la dirección de nuestros miembros internos (vigas). Escribir “Carga viva” para el grupo de carga, como lo harías con otras cargas.

Nota: El orden de los nodos de las esquinas debe seguir en sentido horario o antihorario.

Por defecto, la carga de área estará representada por una carga de presión y una magnitud como se muestra a continuación.

Como se ha mencionado, previamente, activar y desactivar las cargas distribuidas equivalentes para ver cómo se distribuyen las cargas.

Tenga en cuenta los valores presentados aquí. La presión es uniforme, sin embargo, las cargas distribuidas equivalentes subsiguientes no son. Esto se puede esperar ya que el espaciado entre los miembros afectará el resultado. Como puedes ver, los miembros de borde ven la mitad de la carga como los otros miembros interiores porque tienen la mitad del ancho del afluente que afecta la magnitud de la carga resultante. Para cambiar el valor de la carga de área, simplemente regrese al menú y edite el valor.

Ejemplo: Carga de área bidireccional

Las cargas bidireccionales requieren que el solucionador complete un número mucho mayor de cálculos en comparación con las cargas unidireccionales, por eso Recomendamos encarecidamente el uso de cargas unidireccionales siempre que sea posible.

El otro método de carga común es el uso de cargas bidireccionales. La acción bidireccional asume que la carga se apoya en cuatro lados, así que en cualquier lugar, la ruta de carga viajará al soporte más cercano, que en este caso, puede ser una viga O viga. Debido a esto, la dirección del tramo no necesita ser identificada.

Nota: La carga bidireccional solo admitirá el encuadre ortogonal dentro de las extensiones de la carga de área. El encuadre en ángulo no funcionará y responderá correctamente a cargas de área bidireccionales.
Nota: Las cargas de área bidireccionales solo distribuir correctamente si todos los miembros interiores están divididos, sentido: a diferencia del caso One-Way, “vigas” contenida en su área de carga debe dividirse en cada punto donde otro miembro se enmarca en ella. Esto se puede lograr muy fácilmente seleccionando todos esos miembros a la vez y usando el “Miembros divididos” ,.

Por el impacto en el tiempo de cálculo, tendrá que confirmar en el Configuraciones > Otro que le gustaría que las cargas bidireccionales se distribuyeran a los miembros interiores como se muestra:

Los campos de entrada necesarios para aplicar una carga de área bidireccional son:

ID de nodo de esquina: Identifica las extensiones de la carga de área. – debe ser 3 o 4 nodos
Magnitud de presión: Magnitud de carga que se va a aplicar
Dirección de carga: Puede ser Global X, Y, Z, o los aviones’ Eje local
Grupo de carga: Grupo de carga como se identifica en el Grupos de carga y casos de carga documentación

Usaremos la misma estructura que en el ejemplo unidireccional para mantener la coherencia. Asumiremos que la carga de área bidireccional es una “Peso muerto” con la misma extensión, dirección, y magnitud como en el caso anterior:

La carga de área resultante se verá igual que en el caso anterior cuando se mira la presión.

Asegúrese de que todos los miembros dentro del área de carga estén divididos y no tengan nodos a lo largo de su longitud.. Al aplicar por primera vez una carga bidireccional, será recibido con este mensaje de Structural 3D:

Active las cargas distribuidas equivalentes para ver las diferencias entre las cargas unidireccionales y bidireccionales:

Miembro que muestra una variación de > 0%

SkyCiv tiene una verificación de variación incorporada para cargas de área unidireccionales y bidireccionales, para garantizar que las cargas se construyan correctamente. Si tiene dificultades para que esto muestre una variación de 0% (lo que significa que la fuerza de carga del área se aplica a los miembros correctamente) puedes probar este video de ayuda.

Ejemplo: Carga de viento de columna

Las cargas de viento de columna son exclusivas de la función Carga de área porque pueden variar, y no es necesario exhibir un solo valor de presión. Son muy útiles cuando se aplican cargas de viento a una estructura cerrada que tiene presiones laterales que varían paso a paso a medida que cambia la elevación de la estructura.. Puede definir un plano delimitado sin que ese plano esté completamente delimitado por miembros. Como regla general, Deberías (1) menor valor de presión para el número de puntos de elevación que defina.

Las entradas necesarias para la aplicación de cargas de viento en columna son:

Nodos de esquina: Identifica las extensiones de la carga de área. – debe ser 3 o 4 nodos
Elevaciones: Elevaciones separadas por comas (Global Y-Axis) para cargas de viento. Estos son los rangos de elevación que coinciden con las magnitudes de presión a continuación.
Magnitudes de presión: Magnitudes de presión separadas por comas para cargas de viento. Estos se aplicarán en función de las elevaciones anteriores..
Dirección del tramo: Similar a las cargas unidireccionales: la dirección del tramo de las columnas. La dirección está indicada por el vector entre dos nodos.

Usaremos la misma estructura que en el ejemplo unidireccional para mantener la coherencia. La altura de la estructura de un piso es 10 ft. Asumiremos que nuestra estructura está cerrada, y aplique Column Wind Loads a la “frente” lado de nuestra estructura; o la dirección global menos-X. Supondremos de los cálculos de carga de viento – Puede obtener sus cálculos de carga de viento directamente del Software de carga de viento SkyCiv – que tenemos una presión de viento lateral de 20 psf de 0-3.33 ft, 40 psf de 3.33 a 6.66 ft, y 60 pies de 6.66 pies hasta la parte superior de la estructura. También debemos asegurarnos de que la dirección de la columna sea correcta, así que tomaremos la dirección del nodo 3 al nodo 6 (Global Y-axis). Si ingresamos toda esta información correctamente, deberíamos ver esta ventana de entrada:

Nota: El orden de los nodos en la "Dirección del tramo’ campo indicará el “elevación cero” y “elevación final”

Luego, posteriormente, con las cargas distribuidas equivalentes fuera, mostrará una presión constante como el promedio de toda la presión sobre la estructura:

Active las cargas distribuidas equivalentes para ver los pasos esperados en la carga y distribución entre las columnas.:

Una nota sobre las cargas de viento de columna:

Hay otras funciones similares para las que puede utilizar la función Carga de viento de columna.:

1. Puede compensar la carga de los extremos de la columna. El primer número de la “Elevaciones” el campo debe ser mayor que la coordenada Y del nodo inferior de las columnas, y viceversa para la cima.
   
2. Esto significa que los valores en la entrada de elevación y la entrada de magnitud de presión correspondiente solo se considerarán si residen a lo largo de este vector. Esto significa que los valores en la entrada de elevación y la entrada de magnitud de presión correspondiente solo se considerarán si residen a lo largo de este vector. Esto significa que los valores en la entrada de elevación y la entrada de magnitud de presión correspondiente solo se considerarán si residen a lo largo de este vector. Esto significa que los valores en la entrada de elevación y la entrada de magnitud de presión correspondiente solo se considerarán si residen a lo largo de este vector.
3. También puede aplicar una carga de viento de columna a un plano inclinado (mostrado usando la dirección del eje local). En este caso, la “Elevación” corresponde a la ubicación a lo largo de la longitud del miembro del techo inclinado. Usando la misma estructura, pero con la cresta del medio levantada 4 pies:
4. Por último, puede usar una forma triangular como las extensiones acotadas de una carga de viento de columna. Usando la misma estructura, pero con los acordes inferiores conectando el triángulo (resto de la estructura oculta para mayor claridad)

Ejemplo: Estructura abierta

El último método de aplicar cargas de área es la carga de área de estructura abierta. Como suena, las cargas de área de estructura abierta están destinadas a aplicarse a estructuras abiertas o aquellas que tienen sus miembros sujetos directamente a elementos externos. con este método, Structural 3D calculará las cargas distribuidas equivalentes en función del ancho tributario de la sección, que depende de su orientación a la carga. A medida que el área expuesta de la sección se ensancha, la carga distribuida equivalente aumenta para la misma carga constante de área de estructura abierta. Similar al método Column Wind Load, Esto se utilizará más comúnmente en conjunto con cargas de viento.. Puede obtener sus cálculos de carga de viento directamente del Software de diseño de viento SkyCiv

Los campos de entrada necesarios para aplicar una carga de área de estructura abierta son:

ID de nodo de esquina: Identifica las extensiones de la carga de área. – debe ser 3 o 4 nodos
Magnitud de presión: Magnitud de carga que se va a aplicar
Dirección de carga: Puede ser Global X, Y, Z, o los aviones’ Eje local
Grupo de carga: Grupo de carga como se identifica en el Grupos de carga y casos de carga documentación
Eje de miembros cargados: Aplicar las cargas solo a miembros en la X, Y, eje Z, o todos los miembros

Similar a antes, usaremos la misma estructura que se muestra en los módulos anteriores excepto por esta vez, asumiremos que hay dos bahías de “Tirantes en X” en la cara frontal de la estructura. La principal diferencia entre las cargas de viento de estructura abierta y columna es que esta última puede variar la presión, mientras que las cargas de estructura abierta no pueden. Supongamos que hay una presión de viento lateral constante hacia el “Tirantes en X” de 50 psf. Por Eje de miembros cargados, queremos cargar TODOS los miembros, incluyendo las llaves, que no están en ningún eje ortogonal. Si ingresamos todos los valores relevantes, deberíamos ver esta ventana de entrada:

Por defecto, la carga de área estará representada por una carga de presión y una magnitud como se muestra a continuación:

Active las cargas distribuidas equivalentes para ver cómo se distribuyen las cargas:

Como se señaló anteriormente, seleccionamos la opción “Todos los miembros” Para el Eje de miembros cargados selección. Si desea cargar solo miembros siguiendo el eje ortogonal, usted seleccionaría “X, Y, Miembros Z” y mira este resultado:

Nota: Las cargas de área de estructura abierta se pueden aplicar en cualquier dirección del eje global, o en el eje local del plano delimitado por los ID de nodo de esquina

Ejemplo: Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares

o más miembros para identificar extensiones de carga de área, por eso o más miembros para identificar extensiones de carga de área.

o más miembros para identificar extensiones de carga de área. Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga, Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga.

Nota: Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga. sin embargo, Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga. Si es posible, Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga.

Los campos de entrada necesarios para aplicar una carga de área de estructura abierta son:

Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga: Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga 3 Como el soporte más cercano puede ser una viga O viga
Magnitud de presión: Magnitud de carga que se va a aplicar
Dirección de carga: Puede ser Global X, Y, Z, o los aviones’ Eje local
Grupo de carga: Grupo de carga como se identifica en el Grupos de carga y casos de carga documentación
Eje de miembros cargados: Aplicar las cargas solo a miembros en la X, Y, eje Z, o todos los miembros

Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares, Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares. Como las cargas de área no rectangulares deben aplicarse a estructuras con configuraciones de miembros no rectangulares.

Por defecto, la carga de área estará representada por una carga de presión y una magnitud como se muestra a continuación:

Active las cargas distribuidas equivalentes para ver cómo se distribuyen las cargas:

¿Por qué las fuerzas se ven irregulares??

La carga de área se divide en varias cargas distribuidas, basado en las tres formas permitidas (triangular, rectangular y trapezoidal) para aplicar las fuerzas más precisas a sus miembros. Se agregan múltiples cargas distribuidas a un solo miembro, lo que causará cierta fuerza de superposición y las fuerzas resultantes se verán irregulares. Adicionalmente, los miembros que abarcan dos áreas tributarias pueden tener dos cargas distribuidas completamente diferentes. Por ejemplo, considerar miembro 10 encima, ya que las dos áreas tributarias que soporta son de diferente tamaño, habrá dos cargas distribuidas de diferentes formas. Este es un comportamiento normal, a pesar de que las fuerzas parecen irregulares.

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• Miembros divididos: Intente dividir los miembros que rodean los nodos de límite. Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente, Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente.
• Cargas de viento de columna: Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente. Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente.
• Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente: Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente. Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente, Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente. Las cargas superficiales necesitan un espacio cerrado para funcionar correctamente.