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Zone & Charges de vent

Les charges surfaciques sont principalement utilisées en conjonction avec des membres, ce qui est utile lorsqu'il est appliqué correctement. Ils prennent des pressions et génèrent des charges réparties équivalentes (DL) qui sont appliqués aux membres. Ces charges réparties équivalentes sont utilisées pour l'analyse des barres. Les charges surfaciques sont utiles lorsque vous ne souhaitez pas modéliser la plaque, qui peut introduire une rigidité indésirable dans le modèle. Comme avec d'autres charges, vous pouvez affecter un groupe de charge et un cas de charge ultérieur aux charges surfaciques.

Types de charges surfaciques

  • Sens Unique:
    • Les charges sont réparties à l'aide d'une action unidirectionnelle
    • A besoin 3 ou 4 nœuds pour identifier les étendues de charge surfacique
    • La direction de portée des membres internes doit être identifiée
  • bidirectionnel:
    • Les charges sont réparties à l'aide d'une action bidirectionnelle
    • A besoin 3 ou 4 nœuds pour identifier les étendues de charge surfacique
    • Soutenir l'orientation orthogonale des membres internes
    • Les charges ne se mettent PAS à jour automatiquement
  • Charges de vent de colonne:
    • A besoin 3 ou 4 nœuds pour identifier les étendues de charge surfacique
    • Peut échelonner les valeurs de pression le long de la colonne/membre
    • Plusieurs élévations et changements de pression pris en charge
    • Charge les membres qui suivent une seule direction de colonne
  • Structure ouverte:
    • A besoin 3 ou 4 nœuds pour identifier les étendues de charge surfacique
    • Répartit les charges aux membres en fonction de la zone tributaire du membre lui-même
    • Appliquer aux membres dans global X, ET, avions Z, ou tous les membres
  • Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires:
    • Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires
    • A besoin 3 Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires
    • Toutes les extrémités des membres de la liste doivent être attachées à un autre membre de la liste

Les exemples suivants passeront en revue chaque type de charge surfacique et leurs différences.

Charges surfaciques vs. Charges réparties équivalentes

Lorsque des charges surfaciques sont créées et appliquées à une zone, ils apparaîtront à l'origine sous la forme d'un cube, indiquant une pression constante. Ce qui est réellement utilisé dans l'analyse, ce sont les charges distribuées équivalentes qui sont appliquées aux membres. Selon le type de charge surfacique, ces charges réparties dépendront de divers facteurs, mais dépendront principalement de la largeur/de l'espacement des affluents des éléments situés dans la zone de charge. Ces charges réparties équivalentes peuvent être activées et désactivées dans l'espace de visualisation.

Pour activer et désactiver les charges réparties équivalentes, allez dans les paramètres de visibilité sur le côté droit (ressemble à un oeil) et cliquez sur Charges surfaciques équivalentes:

charges surfaciques 2

Les résultats pour un cadre carré simple peuvent être montrés ci-dessous:

charges surfaciques 1

Remarque: Il est toujours recommandé de vérifier les charges réparties équivalentes pour vérifier que les charges surfaciques que vous appliquez répartissent et chargent correctement les éléments..
Remarque: Les charges réparties normales et les charges réparties équivalentes se distinguent par leurs couleurs rouge et verte, respectivement.

Exemple: Charge surfacique unidirectionnelle

Les charges surfaciques unidirectionnelles sont le type de charge le plus courant lorsqu'il s'agit de charger pour la charpente de plancher ou d'autres instances de charpente orthogonale. L'action de charge unidirectionnelle signifie qu'une charge est supportée par deux côtés, de sorte que le chemin de charge ne se déplacera que vers l'un des supports ou Sens Unique.

Les champs de saisie requis pour appliquer une charge surfacique unidirectionnelle sont:

ID de nœud d'angle: Identifie l'étendue de la charge surfacique – doit être 3 ou 4 nœuds
Magnitude de pression: Ampleur de charge qui va être appliquée
Direction de la charge: Peut être Global X, ET, AVEC, ou les avions’ Axe local
Direction de la portée: Direction des membres intérieurs; direction de la portée des éléments qui subiront la charge
Groupe de charge: Groupe de charge tel qu'identifié dans le Groupe de charge et cas de charge Documentation

Pour cet exemple, nous examinerons comment les charges surfaciques unidirectionnelles peuvent être appliquées à une structure de type entrepôt à un étage avec des poutres en charpente dans des poutres. Les poutres sont espacées de 5 pieds centrés. Au lieu de modéliser une dalle avec une plaque et d'affecter la rigidité de notre structure, nous utiliserons des charges surfaciques unidirectionnelles. Supposons que la charge au sol est une charge vive, et cela 100 psf. Les charges surfaciques unidirectionnelles sont destinées à être utilisées lorsque la charpente est orthogonale l'une à l'autre, comme le montre notre exemple de structure:

charges surfaciques 3

Pour appliquer une charge surfacique unidirectionnelle, clique le Charges surfaciques, bouton pour ouvrir le menu. Sélectionner “« À sens unique » dans la liste déroulante Type. Placer les nœuds d'angle du sol pour identifier l'étendue de la charge surfacique. La pression est 100 psf, donc entrer -0.100 ksf. Nous saisissons une pression négative car elle agira le long de l'axe Y global, mais vers le bas. Changer la direction de l'étendue pour aller de Node 16 au nœud 18, la direction de nos membres internes (poutres). Tapez “Charge en direct” pour le groupe de charge, comme vous le feriez pour d'autres charges.

Remarque: L'ordre des nœuds d'angle doit suivre le sens horaire ou antihoraire.

charges surfaciques 4

Par défaut, la charge surfacique sera représentée par une charge de pression et une amplitude comme indiqué ci-dessous.

charges surfaciques 5

Comme mentionné ci-dessus, précédemment, activer et désactiver les charges réparties équivalentes pour voir comment les charges sont réparties.

charges surfaciques 6

Notez les valeurs présentées ici. La pression est uniforme, toutefois, les charges réparties équivalentes ultérieures ne sont pas. Cela peut être attendu car l'espacement entre les membres affectera le résultat. Comme vous pouvez le voir, les éléments de bord voient la moitié de la charge comme les autres éléments intérieurs car ils ont la moitié de la largeur de l'affluent affectant l'amplitude de la charge résultante. Pour modifier la valeur de la charge de surface, vous retournez simplement au menu et modifiez la valeur.

Exemple: Charge surfacique bidirectionnelle

Les charges bidirectionnelles nécessitent un nombre beaucoup plus important de calculs à effectuer par le solveur par rapport aux charges unidirectionnelles, c'est pourquoi nous recommandons fortement d'utiliser des charges unidirectionnelles chaque fois que possible.

L'autre méthode de chargement courante consiste à utiliser des charges bidirectionnelles. L'action bidirectionnelle suppose que la charge est supportée sur quatre côtés, donc à n'importe quel endroit, le chemin de charge se déplacera jusqu'au support le plus proche, qui dans ce cas, peut être une poutre OU une poutre. À cause de ce, la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée.

Remarque: Le chargement bidirectionnel ne prendra en charge le cadrage orthogonal que dans les limites de la charge surfacique. La charpente inclinée ne fonctionnera pas correctement aux charges surfaciques bidirectionnelles.
Remarque: Les charges surfaciques bidirectionnelles distribuer correctement uniquement si tous les membres intérieurs sont divisés, sens: contrairement au cas à sens unique, “poutres” contenue dans votre charge surfacique doit être divisée à chaque point où un autre élément s'y encadre. Cela peut être accompli très facilement en sélectionnant tous ces membres à la fois et en utilisant le “Membres divisés” une fonction.

En raison de l'impact sur le temps de calcul, vous devrez confirmer dans le Paramètres > Autre que vous souhaitez que les charges bidirectionnelles répartissent sur les éléments intérieurs, comme indiqué:

Capture d'écran 2019-10-10 à 2.03.39 PM

Les champs de saisie requis pour appliquer une charge surfacique bidirectionnelle sont:

ID de nœud d'angle: Identifie l'étendue de la charge surfacique – doit être 3 ou 4 nœuds
Magnitude de pression: Ampleur de charge qui va être appliquée
Direction de la charge: Peut être Global X, ET, AVEC, ou les avions’ Axe local
Groupe de charge: Groupe de charge tel qu'identifié dans le Groupe de charge et cas de charge Documentation

Nous utiliserons la même structure que dans l'exemple à sens unique pour la cohérence. Nous supposerons que la charge surfacique bidirectionnelle est un “Poids mort” avec les mêmes étendues, direction, et grandeur comme dans le cas précédent:

charges surfaciques 7

La charge surfacique résultante sera la même que dans le cas précédent en regardant la pression.

charges surfaciques 5

Assurez-vous que tous les membres à l'intérieur de la charge surfacique sont divisés et n'ont pas de nœuds sur leur longueur. Lors de la première application d'une charge bidirectionnelle, vous serez accueilli avec ce message de Structural 3D:

Capture d'écran 2019-10-10 à 2.11.40 PM

Activez les charges distribuées équivalentes pour voir les différences entre les charges unidirectionnelles et bidirectionnelles:

charges surfaciques 18

Membre présentant un écart de > 0%

SkyCiv a un contrôle de variance intégré pour les charges de surface unidirectionnelles et bidirectionnelles, pour s'assurer que les charges sont construites correctement. Si vous avez du mal à faire en sorte que cela montre un écart de 0% (ce qui signifie que la force de charge surfacique est appliquée correctement aux membres) tu peux essayer cette vidéo d'aide.

Exemple: Charge de vent de colonne

Les charges de vent de colonne sont uniques à la fonction de charge surfacique car elles peuvent varier, et n'ont pas besoin d'afficher une seule valeur de pression. Ils sont très utiles lors de l'application de charges de vent à une structure fermée qui a des pressions latérales qui varient progressivement à mesure que l'élévation de la structure change. Vous pouvez définir un plan délimité sans que ce plan soit complètement délimité par des membres. En règle générale, tu aurais dû (1) valeur de pression inférieure pour le nombre de points d'élévation que vous définissez.

Les entrées requises pour l'application des charges de vent de colonne sont:

Nœuds d'angle: Identifie l'étendue de la charge surfacique – doit être 3 ou 4 nœuds
Élévations: Élévations séparées par des virgules (Axe Y global) pour les charges de vent. Ce sont les plages d'altitude qui correspondent aux magnitudes de pression ci-dessous.
Magnitudes de pression: Magnitudes de pression séparées par des virgules pour les charges de vent. Ceux-ci seront appliqués en fonction des élévations ci-dessus.
Direction de la portée: Similaire aux charges unidirectionnelles: la direction de portée des colonnes. La direction est indiquée par le vecteur entre deux nœuds

Nous utiliserons la même structure que dans l'exemple à sens unique pour la cohérence. La hauteur de la structure à un étage est 10 pi. Nous supposerons que notre structure est fermée, et appliquez les charges de vent de colonne au “de face” côté de notre structure; ou la direction globale moins-X. Nous supposerons à partir des calculs de charge de vent – Vous pouvez obtenir vos calculs de charge de vent directement à partir du Logiciel de charge de vent SkyCiv – que nous avons une pression latérale du vent de 20 psf de 0-3.33 pi, 40 psf de 3.33 à 6.66 pi, et 60 pied de 6.66 ft jusqu'au sommet de la structure. Nous devons également nous assurer que la direction de la colonne est correcte, donc nous allons la direction de Node 3 au nœud 6 (Axe Y global). Si nous saisissons correctement toutes ces informations, nous devrions voir cette fenêtre de saisie:

Remarque: L'ordre des nœuds dans la « Span Direction’ champ indiquera le “altitude zéro” et “élévation de fin”

charges surfaciques 8

Puis par la suite, avec les charges réparties équivalentes désactivées, il affichera une pression constante comme moyenne de toutes les pressions sur la structure:

charges surfaciques 9

Activez les charges réparties équivalentes pour voir les étapes attendues du chargement et de la répartition entre les colonnes:

charges surfaciques 10

Une note sur les charges de vent de colonne:

Il existe d'autres fonctions similaires pour lesquelles vous pouvez utiliser la fonction Column Wind Load.:

  1. Vous pouvez décaler la charge des extrémités des poteaux. Le premier numéro de la “Élévations” le champ doit être supérieur à la coordonnée Y du nœud inférieur des colonnes, et vice versa pour le haut.
    charges surfaciques 11
  2. Vous pouvez spécifier la direction des élévations avec l'entrée facultative "Direction de l'élévation". Vous pouvez spécifier la direction des élévations avec l'entrée facultative "Direction de l'élévation". Vous pouvez spécifier la direction des élévations avec l'entrée facultative "Direction de l'élévation". Vous pouvez spécifier la direction des élévations avec l'entrée facultative "Direction de l'élévation".
  3. Vous pouvez également appliquer une charge de vent de colonne à un plan incliné (affiché à l'aide de la direction de l'axe local). Dans ce cas, les “Élévation” correspond à l'emplacement sur la longueur de l'élément de toit en pente. Utiliser la même structure, mais avec la crête du milieu relevée 4 pieds:charges surfaciques 12
  4. dernièrement, vous pouvez utiliser une forme triangulaire comme étendue délimitée d'une charge de vent de colonne. Utiliser la même structure, mais avec les bas-cordes reliant le triangle (reste de la structure caché pour plus de clarté)charges surfaciques 13

Exemple: Structure ouverte


La dernière méthode d'application des charges surfaciques est la charge surfacique de la structure ouverte. On dirait que les charges de zone de structure ouverte sont destinées à être appliquées à des structures ouvertes ou à celles dont les membres sont directement soumis à des éléments extérieurs. avec cette méthode, Structural 3D calculera les charges réparties équivalentes en fonction de la largeur de l'affluent de la section, qui dépend de son orientation par rapport à la charge. Au fur et à mesure que la zone exposée de la section s'élargit, la charge répartie équivalente augmente pour la même charge constante de surface de structure ouverte. Similaire à la méthode de charge de vent en colonne, cela sera le plus souvent utilisé en conjonction avec des charges de vent. Vous pouvez obtenir vos calculs de charge de vent directement à partir du Logiciel de conception de vent SkyCiv

Les champs de saisie requis pour appliquer une charge de surface de structure ouverte sont:

ID de nœud d'angle: Identifie l'étendue de la charge surfacique – doit être 3 ou 4 nœuds
Magnitude de pression: Ampleur de charge qui va être appliquée
Direction de la charge: Peut être Global X, ET, AVEC, ou les avions’ Axe local
Groupe de charge: Groupe de charge tel qu'identifié dans le Groupe de charge et cas de charge Documentation
Axe des membres chargés: Appliquer les charges uniquement aux membres dans le X, ET, Axe z, ou tous les membres

Similaire à avant, nous utiliserons la même structure que celle montrée dans les modules précédents sauf pour cette fois, nous supposerons qu'il y a deux baies de “Bretelles en X” sur la face avant de la structure. La principale différence entre les charges de vent de structure ouverte et de colonne est que cette dernière peut faire varier la pression, tandis que les charges de structure ouverte ne peuvent pas. Supposons qu'il y ait une pression latérale constante du vent vers le “Bretelles en X” de 50 psf. Pour Axe des membres chargés, nous voulons charger TOUS les membres, y compris les bretelles, qui ne sont dans aucun axe orthogonal. Si nous saisissons toutes les valeurs pertinentes, nous devrions voir cette fenêtre de saisie:

charges surfaciques 14

Par défaut, la charge surfacique sera représentée par une charge de pression et une amplitude comme indiqué ci-dessous:

charges surfaciques 15

Activez les charges réparties équivalentes pour voir comment les charges sont réparties:

charges surfaciques 16

Comme noté précédemment, nous avons choisi l'option “Tous les membres” pour le Axe des membres chargés sélection. Si vous vouliez charger uniquement les membres suivant l'axe orthogonal, tu sélectionnerais “X, ET, Membres Z” et voir ce résultat:

charges surfaciques 17

Remarque: Les charges de surface de structure ouverte peuvent être appliquées dans n'importe quelle direction d'axe global, ou dans l'axe local du plan délimité par les identifiants des nœuds d'angle

Exemple: Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires


Toutes les extrémités des membres de la liste doivent être attachées à un autre membre de la liste, c'est pourquoi Toutes les extrémités des membres de la liste doivent être attachées à un autre membre de la liste.

Toutes les extrémités des membres de la liste doivent être attachées à un autre membre de la liste. Toutes les extrémités des membres de la liste doivent être attachées à un autre membre de la liste, la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée.

Remarque: la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée. toutefois, la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée. Si possible, la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée.

Les champs de saisie requis pour appliquer une charge de surface de structure ouverte sont:

la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée: la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée 3 la direction de la travée n'a pas besoin d'être identifiée
Magnitude de pression: Ampleur de charge qui va être appliquée
Direction de la charge: Peut être Global X, ET, AVEC, ou les avions’ Axe local
Groupe de charge: Groupe de charge tel qu'identifié dans le Groupe de charge et cas de charge Documentation
Axe des membres chargés: Appliquer les charges uniquement aux membres dans le X, ET, Axe z, ou tous les membres

Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires, Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires. Étant donné que les charges surfaciques non rectangulaires doivent être appliquées aux structures avec des configurations d'éléments non rectangulaires.

Par défaut, la charge surfacique sera représentée par une charge de pression et une amplitude comme indiqué ci-dessous:

Activez les charges réparties équivalentes pour voir comment les charges sont réparties:

Pourquoi les forces semblent irrégulières?

La charge surfacique est décomposée en un certain nombre de charges réparties, sur la base des trois formes autorisées (triangulaire, rectangulaire et trapézoïdal) pour appliquer les forces les plus précises à vos membres. Plusieurs charges réparties sont ajoutées à un seul membre, ce qui entraînera une certaine force de chevauchement et les forces résultantes sembleront irrégulières. aditionellement, les éléments qui s'étendent sur deux zones tributaires peuvent avoir deux charges réparties entièrement différentes. Par exemple, considérer comme membre 10 au dessus, puisque les deux zones tributaires qu'il supporte sont de taille différente, il y aura deux charges réparties de forme différente. C'est un comportement normal, malgré les forces semblant irrégulières.

Vous pouvez obtenir vos calculs de charge de vent directement à partir du

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Vous pouvez obtenir vos calculs de charge de vent directement à partir du, et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties. et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties, et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties Outils – et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties, et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties:

et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties 0%, et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties?

et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties, et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties. et comparez cela à la somme des charges réparties pour vous assurer que toute cette pression est capturée et appliquée correctement en tant que charges réparties:

  • Membres divisés: Essayez de diviser les membres entourant les nœuds de frontière. Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement, Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement.
  • Charges de vent de colonne: Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement. Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement.
  • Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement: Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement. Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement, Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement. Les charges de surface ont besoin d'un espace fermé pour fonctionner correctement.
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