Al modelar una estructura en SkyCiv Structural 3D, los miembros y las conexiones se simplifican con nodos y líneas para los miembros. Estas líneas entre nodos siempre atraviesan el centroide de cada miembro para simplificar y mantener la continuidad.. En realidad, Surgen situaciones en las que la carga que actúa sobre un miembro no se puede justificar a través de su centroide., esta es una carga excéntrica. Los ingenieros deben pensar en cargas excéntricas al diseñar miembros porque la adición de rotación transversal, o Torsión, lata, y lo más probable es que, impactar el estado límite de la sección transversal.
Por ejemplo: una carga puntual en la parte superior de un piso en voladizo desde arriba, o una carga que cuelga del costado de una viga unida a refuerzos. En la Figura se muestra un gráfico simple de cargas excéntricas y cómo interpretarlas. 1.
Figura 1: Ejemplo de carga excéntrica en una sección transversal en forma de I
Fuente: http://manual.midasuser.com
Echemos un vistazo a un ejemplo en SkyCiv Structural 3D y apliquemos una carga puntual excéntrica de dos maneras diferentes. primero, supongamos que tenemos una viga W14x22 que es 15 pies de largo con una carga puntual excéntrica en la mitad de 10 kips , interino 12 pulgadas de distancia del centroide. Supondremos que la carga está actuando hacia abajo (-Y direction) y al lado izquierdo (+Dirección Z) del miembro. también, asumiremos que el peso propio está apagado, por simplicidad.
Al modelar un solo miembro, asegúrese de que sus apoyos sean correctos al modelar una carga excéntrica. El análisis no se ejecutará con ambos soportes de su viga configurados como pines 3D porque ninguno de los soportes resistirá la rotación de la sección transversal. En nuestro caso, el soporte más alejado del origen es solo un pin 2D que permite la rotación en la dirección X e Y, procedente de deflexión vertical y horizontal. Echemos un vistazo a nuestro miembro de ejemplo en el espacio de modelado 3D:
Ahora, veamos los dos métodos de contabilizar la excentricidad de nuestra carga. Refiriéndose a la Figura 1, en nuestro caso:
\({PAG} = {10} kips )
\({mi} = 12 pulgadas = 1 foot\)
Método 1: Contabilización de la excentricidad aplicando un Momento
Como se muestra en la figura 1, Podemos explicar la excentricidad de la carga aplicando un momento adicional en el centroide del miembro.. Este momento se encuentra tomando la carga puntual multiplicada por el brazo de momento, o “mi”. Todavía tenemos que dar cuenta de la carga puntual en sí, así que habrá (2) cargas en la ubicación identificada.
En nuestro caso:
\({M} = {PAG}*{mi}\)
\({M} = 10 kips * 1 pie = 10 kip-ft\)
Como se mencionó, este momento ahora se aplica en la misma ubicación a lo largo del miembro que la carga puntual excéntrica. SkyCiv reconoce el momento positivo en sentido antihorario alrededor del eje que se está aplicando, que está alrededor del eje X global en nuestro caso. Ver figura 3 de estas cargas aplicadas en SkyCiv 3D:
Figura 3: Modelado de carga excéntrica aplicando un momento adicional
Método 2: Usando enlaces rígidos
Otro método es utilizar enlaces rígidos. Enlaces rígidos son pensados como miembros imaginarios que rotan y se traducen con lo que sea que esté conectado a. No se desvían entre sus nodos y están completamente rígidos.. Los enlaces rígidos se identifican en el espacio de modelado 3D como gris claro y tienen un “R” junto a ellos, como se muestra en la figura 4. Porque se utilizan más para conectar elementos y cargas, necesitan un ID de tamaño o sección.
Para nuestro ejemplo, Nodo 6 está en midspan en el miembro. Nodo 5 está en la misma coordenada X, pero 1.0 pies en la dirección + Z; Nodo 5 es la ubicación real de la carga excéntrica.
Crea / dibuja un miembro entre los dos nodos, y asígnelo como enlace rígido. Puede hacer esto presionando el Avanzado cambiar en la ventana de miembros, luego yendo a Tipo y cambiarlo a Enlace rígido. Una vez aplicado, el miembro debe verse como se describe arriba. Con un extremo que indica la ubicación real de la carga excéntrica y el otro extremo conectado al miembro en la dirección perpendicular, la carga finalmente se puede aplicar. Esto se muestra en la Figura 4; la flecha roja apunta al enlace rígido:
Figura 4: Usar un vínculo rígido para tener en cuenta la excentricidad de una carga puntual
Comparación y análisis final:
Ejecutemos un análisis estático lineal y veamos los resultados. Deberíamos estar viendo la fuerza descendente de 10 kips además de un componente de torsión en el lugar de carga. Ambas cosas
Figura 5: Ambas condiciones de carga para carga excéntrica
primero, Veamos la reacción y los resultados del momento. (Figura 6):
Figura 6: Resultados de reacciones y momentos para ambos métodos
Como era de esperar, vemos lo que esperaríamos de la misma magnitud de carga y ubicación a lo largo del miembro., pero a través del centroide.
Después, debido a la excentricidad, podemos observar que ambos miembros dan el mismo resultado y muestran que el miembro es ADEMÁS experimentando torsión (Figura 7):
Figura 7: Resultados del análisis de torsión para ambos métodos
Ingeniero estructural
BEng (Civil)
