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Un guide des longueurs non contreventées, Facteur de longueur efficace (K), et minceur

Un guide des longueurs non contreventées, Élancement et détermination de K

Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, 3D structurelle, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, mais il prend également en charge l'analyse de flambement, qui peut parfois être une réflexion après coup dans le processus d'ingénierie structurelle. Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, et à quoi cela ressemble dans SkyCiv Structural 3D. Bien qu'il existe d'autres formes de flambement comme le flambement latéral-torsion, flambage des plaques, etc., cet article examinera strictement le flambement dans les éléments de compression.

Flambage Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, qui sont généralement des colonnes. Prenons l'exemple simple d'une canette de soda – lorsque la boîte est comprimée à chaque extrémité, à une force donnée, il y aura une déviation soudaine et il s'effondrera sur lui-même à un moment donné le long de la boîte. Ceci est dû à l'apparition de flambage. Pour les éléments structurels, ce mode de défaillance doit être pris en compte, car cela peut avoir des conséquences désastreuses sur l'intégrité structurelle de l'ensemble de la structure.

Ratio d'élancement

Les éléments dans lesquels le flambement devient le mécanisme de rupture déterminant sont généralement longs et minces par rapport à leur section transversale. Nous utilisons ce qu'on appelle le rapport d'élancement pour décrire comment “mince” un membre est. Le rapport d'élancement est un rapport rapide et assez simple pour calculer les phénomènes de flambement qui se produisent dans un élément en compression. Il est défini comme:

rapport d'élancement = KL/r

K est le facteur de longueur efficace, l Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv r est le rayon de giration. Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv KL est connu simplement comme la longueur efficace. Le rayon de giration se trouve comme suit:

r = carré(Ig/Ag)

Remarque: Comme approximations, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv r = 0.3h pour sections carrées et rectangulaires, et r = 0,25 h pour sections circulaires.

Alors, quels sont les “Longueur sans renfort” et “Facteur de longueur efficace”?

Longueur sans renfort

Longueur sans renfort (longueur non prise en charge) est la plus grande distance le long de la barre entre les points de contreventement, ou points auxquels l'élément est contreventé contre la déflexion dans la direction donnée. Alors, pour une colonne autoportante, la longueur non contreventée serait la pleine hauteur/longueur. Dans de nombreux cas, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv entretoisement Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv. Deux longueurs de contreventement clés sont considérées pour les deux axes des éléments. Dans le logiciel SkyCiv, nous les appelons Ly (grand axe) et Ly (petit axe). These are are pre-filled in the software and can be modified in the Membres table dans les modules Member Design:

Longueurs non contreventées, Élancement et détermination de K, calculate effective length of columns

Par exemple, la colonne ci-dessous a une longueur totale de 20 pieds, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv dans les deux sens de l'axe Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, puisqu'il y a une poutre contreventement dans les deux sens au milieu du poteau.

Longueurs non contreventées, Élancement et détermination de K

Dans les modules SkyCiv Design — Conception de membre et conception de RC — Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv Membres table. Les ingénieurs peuvent ajuster et manipuler ces valeurs manuellement si des situations personnalisées se produisent ou si des hypothèses spéciales sont formulées.

Facteur de longueur efficace

Maintenant que nous savons quelle est la longueur non contreventée d'un membre, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv. Dans SkyCiv Structurel 3D, la longueur efficace d'une barre est déterminée lors d'une analyse de flambement, où la valeur propre de chaque élément est calculée afin de déterminer les forces critiques de flambement.

Cela signifie simplement que le solveur trouvera la longueur effective d'un élément basé sur une analyse par éléments finis. toutefois, les valeurs empiriques de K sont couramment utilisées dans la pratique et peuvent être déduites du tableau couramment vu ci-dessous.

La longueur effective (K) le facteur de compression d'un élément dépend des conditions d'appui à chaque extrémité. Plus le facteur K est élevé, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv, et vice versa. En regardant le tableau ci-dessous, nous pouvons voir les facteurs de longueur efficace des situations de support courantes avec des colonnes, ou d'autres éléments compressifs:

facteur de longueur effective (Facteurs K) utilisé pour calculer la longueur effective des colonnes

Capacité de flambement

Maintenant que nous pouvons décrire les membres en utilisant le rapport d'élancement, comment le flambement est-il réellement vérifié? La contrainte critique à laquelle un membre va se déformer et essentiellement, Outil de modélisation et d'analyse 3D de SkyCiv formule d'Euler indiqué ci-dessous:

Longueurs non contreventées, Élancement et détermination de K, calculate effective length of columns

Où l'on voit la longueur effective au dénominateur, et le module d'élasticité et le moment d'inertie de la section au numérateur. Cela nous indique que plus la longueur effective d'une section est petite, ainsi que plus le moment d'inertie dans l'axe d'analyse est élevé, se traduira par une charge critique plus élevée qui ferait flamber le membre.

Parce que la plupart des membres ne sont pas entièrement symétriques dans toutes les directions, les membres sont généralement analysés dans les deux directions principales de la section. Dans SkyCiv Structurel 3D, les directions principales seraient les axes Y et Z d'un membre, qui correspond à l'axe vertical et horizontal d'une section, respectivement, en le regardant en plan.

Tous les membres doivent-ils être vérifiés pour le flambement?

Le flambage est un type de défaillance très particulier, et ne doit pas être oublié ou radié, mais il existe quelques stipulations et pratiques générales dans l'industrie qui permettent aux ingénieurs de ne pas considérer le flambement comme une méthode de défaillance, Parce que la plupart des membres ne sont pas entièrement symétriques dans toutes les directions. Ces stipulations dépendent du module d'élasticité de l'élément, et donc le matériel.

Si une colonne est considérée “longue”, alors il est susceptible de flamber et il faut le vérifier. Autrement, les colonnes sont considérées “court” ou “intermédiaire” dans quel cas, le flambage est moins menaçant. La classification des membres comme courts, intermédiaire, ou longue, se fait en utilisant le rapport d'élancement que nous avons calculé précédemment.

Pour les membres en acier, un rapport d'élancement inférieur 50 Peut être considéré “court”. Un rapport d'élancement supérieur à 200 nous dit que le membre est “longue”, et le flambement dû aux forces de compression doivent être pris en compte. Les membres avec des rapports d'élancement entre ces deux valeurs sont considérés “intermédiaire”, où le jugement technique doit être utilisé.

Pour les membres concrets, les “court” et “longue” la coupure de désignation se produit à un rapport d'élancement de 10.

Pour les membres en bois, le flambement est plus unique, puisque le matériau lui-même n'est pas isotrope (la résistance du matériau varie). toutefois, dans la plupart des cas, éléments en bois avec un rapport d'élancement inférieur 10 Peut être considéré “court”.

Global, le contrôle est assez simple et rapide, donc la plupart des ingénieurs se montrent prudents. Heureusement, dans SkyCiv Structurelle 3D, lorsque les utilisateurs mettent en file d'attente une analyse de flambement, ces contrôles sont effectués pour chaque membre en une fraction du temps.

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