Cargas de área en sistemas unidireccionales y bidireccionales

Cuando diseña una estructura para soportar una losa, Es importante considerar cómo la losa transmite su carga a los miembros estructurales. Esto generalmente se define por el área tributaria de la losa. El área tributaria explica cuánto de la losa está siendo soportada por una viga particular. En su modelo, puede considerar agregar un elemento de placa para modelar la losa. sin embargo, al considerar la adecuación de sus vigas, viguetas, y vigas, esto puede no ser apropiado. Cuando las cargas se transfieren de la placa a los nodos (sin interacción de miembros intermedios), Se puede introducir rigidez no deseada a su modelo. En lugar, un enfoque más apropiado sería considerar lo que se conoce como "carga de área" o "carga tributaria". Esto implica convertir una carga de presión (que actúa a lo largo de una superficie) a una carga distribuida que actúa sobre las vigas, viguetas, y vigas. Estos miembros soportan la superficie. En este artículo, exploraremos dos ejemplos de cómo se puede hacer esto. Matemáticamente, El cálculo de la carga distribuida se expresa simplemente como: [math]\empezar{ecuación} w=qt_w \end{ecuación}[math] Donde se distribuye w / magnitud de carga de área, q es la magnitud de la carga de presión, y T_w es ancho tributario. El ancho tributario es el ancho de un área dividida de acuerdo con el tipo de carga de área. La consideración en este punto es determinar si un sistema es unidireccional o bidireccional, permitiendo que el ancho tributario y la distribución de carga se asignen al miembro. En general, si la carga de la losa se entrega a las vigas en una dirección, entonces el sistema es unidireccional. Por el contrario, si la carga se entrega a las vigas y las vigas en dos direcciones, entonces el sistema se considera bidireccional.

Ejemplo: Sistema unidireccional

En este ejemplo, La carga de presión de la losa se transfiere directamente a las vigas. Dado que las vigas no apoyan directamente la losa, el sistema se considera unidireccional. La carga de área se calcula así como:     [math]\empezar{ecuación} w = qt_w = 1.2 times 3/2 = 1.8 kip / ft \end{ecuación}[math] Un sistema unidireccional dividirá el área formada por los dos miembros seleccionados.. En este ejemplo, ya que es un rectángulo, el perfil de la carga del área también es rectangular como se muestra a continuación. Tenga en cuenta que el perfil no siempre es rectangular, sino que siempre es cuadrilátero y representa una división equitativa del área entre los dos miembros. En algunos casos, se agregan cargas puntuales para forzar el equilibrio del sistema si la losa sobresale del miembro.  

Sistema bidireccional

Para la misma estructura que el ejemplo anterior, si la losa fuera apoyada directamente por los miembros 2,8,5,9 entonces el sistema se consideraría bidireccional. La losa ocupa la misma área que la pregunta anterior., sin embargo, el perfil de carga cambiará. Para sistemas bidireccionales, Las líneas de división se dibujan desde las esquinas para crear un par de triángulos y un par de cuadriláteros como se muestra en el siguiente diagrama.:   Así, el cálculo de la carga de área para miembros 8 y 9 es dado por: [math]\empezar{ecuación} w = qt_w = 1.2 times 3/2 = 1.8 kip / ft \end{ecuación}[math] Y para los miembros 2 y 5 (por trigonometría simple), [math]\empezar{ecuación} w = qt_w = 1.2 times 1.5 tan(45^ Circ)= 1.8 kip / ft \end{ecuación}[math] La aplicación de estas cargas de área a la estructura se muestra a continuación: A través de estos ejemplos, hemos examinado los dos tipos de cargas de área. Para obtener más información sobre la implementación de SkyCiv de esta función, mira nuestro documentación de carga de área aquí.

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