Miembros continuos vs. Miembros normales – cuando usar cada uno
Introducción
Este artículo explorará una mirada en profundidad a cómo los miembros (o elementos) conectarse entre sí a través de nodos y cómo se maneja esto en SkyCiv Solver. Los nodos marcan un punto de conectividad entre miembros, son la separación de las matrices de rigidez.
Los miembros pueden ser de diferentes tipos. De hecho, Structural 3D en realidad tiene un total actual de 6 tipos de miembros. En este momento, Examinaremos los dos tipos de miembros, ya que son tipos de miembros fundamentales para el modelado en general.. Hay dos tipos de miembros principales en Structural 3D: miembros normales y continuos. Esta discusión será más profunda sobre cómo ambos son manejados por el solucionador de SkyCiv., así como las ventajas de utilizar uno de otro.
Miembros normales
Los miembros normales son elementos que se tratan "normalmente’ en el sentido de que los miembros son analizados en el sentido tradicional.
Tradicionalmente, análisis de elementos finitos (FEA) Los solucionadores funcionan utilizando el método de rigidez directa.. Basado en las cargas aplicadas y rigidez de los elementos en la estructura, el desplazamiento de la estructura se puede resolver como se muestra en la siguiente ecuación:
\(Q=KD)
Dónde:
\(Q=\) vector de rigidez
\(K=\) matriz de rigidez global (ensamblado a partir de la matriz de rigidez de cada miembro)
\(D=) vector de desplazamientos nodales desconocidos que son desconocidos y por resolver
SkyCiv Structural 3D aplica estas fórmulas al modelo y obtiene los resultados de cada nodo y miembro.
Continuo
Los miembros continuos en Structural 3D son un tipo de miembro que permite la conectividad entre dos nodos a un nodo(s) que no tiene conexión nodal con el miembro. Las conexiones de nodo ocurren cuando se asigna un nodo para conectar dos o más miembros.
En el caso que se muestra a continuación, los nodos claramente no están conectados ya que los dos miembros no comparten un nodo común. De manera realista, deberían estar conectados porque el nodo del segundo miembro (columna) está a lo largo del camino del primer miembro (viga).
El miembro que desvía el más grande en la imagen de abajo se selecciona como "Normal’ miembro, por lo tanto, no reconoce la columna a lo largo de su longitud. Cambiar el miembro a "Continuo’ voluntad “conectar” el miembro largo a la columna, que es el caso de los otros dos miembros que muestran una deflexión limitada.
Ventajas y desventajas de cada tipo de miembro
Miembros normales
Es más probable que los modelos construidos con miembros normales sean compatibles con software de análisis estructural de terceros. Como otros programas pueden no admitir miembros continuos en la forma en que Structural 3D lo implementa, los resultados proporcionados pueden no ser correctos.
Es importante verificar que no haya miembros continuos en el modelo antes de exportarlo..
En términos de análisis, como el miembro se divide en miembros simples, el número de puntos de evaluación en el modelo es mayor en comparación con los miembros continuos que tienen el mismo número de puntos de evaluación en dos o más tramos, haciendo que los resultados sean menos detallados. Se puede aumentar el número de puntos de evaluación en la Configuración general del solucionador, pero como esto controla los puntos de evaluación para todos los miembros, el análisis podría ser más largo. Esto puede ser una desventaja cuando se trabaja con estructuras grandes y complejas..
Miembros continuos
Miembros continuos, por otra parte, son muy útiles cuando se trata de aumentar la eficiencia en el modelado. Los miembros continuos reducen el número de miembros necesarios para hacer un modelo similar con miembros normales. Esto impacta directamente en la cantidad de cargas que estarán presentes en su proyecto.. p.ej., Cargar un miembro continuo con una carga distribuida frente a cargar cada miembro normal con una carga distribuida.
Con respecto al análisis, Reducir la cantidad de miembros reduce el desorden y facilita la interpretación y presentación de los resultados.. Tener menos miembros reduce la cantidad de elementos de modelo posteriores en su proyecto, facilitando ver el comportamiento de los miembros. Por ejemplo, con miembros continuos, puede comprobar el comportamiento en un intervalo más amplio, en lugar de una combinación de miembros normales en el mismo tramo.
Cuando se trata de diseño, Los miembros continuos son ideales para vigas de hormigón armado, ya que están destinados a comportarse de forma monolítica.. Como un tramo no suele cambiar su sección transversal en el medio, También es útil para identificar la sección de acero requerida para un tramo particular.. Por ejemplo, Los miembros continuos casi siempre se recomiendan al diseñar vigas o miembros que se enmarcan en ellos., es decir, estructura de piso o techo.
