Membres continus vs. Membres normaux – quand utiliser chacun

introduction

Cet article explorera un regard en profondeur sur la façon dont les membres (ou éléments) se connecter les uns aux autres via des nœuds et comment cela est géré dans le solveur SkyCiv. Les nœuds marquent un point de connectivité entre les membres, ce sont la séparation des matrices de rigidité.

Les membres peuvent être de différents types. En réalité, La 3D structurelle a en fait un total actuel de 6 types de membres. En ce moment, nous examinerons les deux types de membres car ce sont des types de membres fondamentaux pour la modélisation en général. Il existe deux types d'éléments principaux dans Structural 3D: membres normaux et continus. Cette discussion sera plus approfondie sur la manière dont ils sont tous deux gérés par le solveur SkyCiv, ainsi que les avantages d'utiliser l'un de l'autre.

Membres normaux

Les membres normaux sont des éléments qui sont traités «normalement’ dans le sens où les membres sont analysés au sens traditionnel.

Traditionnellement, Analyse des éléments finis (LAID) les solveurs fonctionnent en utilisant la méthode de la rigidité directe. Basé sur les charges appliquées et la rigidité des éléments de la structure, le déplacement de la structure peut être résolu comme indiqué dans l'équation suivante:

\(Q = KD )

Où:

\(Q=) vecteur de rigidité

\(K=) matrice de rigidité globale (assemblé à partir de la matrice de rigidité de chaque élément)

\(D=\) vecteur de déplacements nodaux inconnus qui sont inconnus et à résoudre

SkyCiv Structural 3D applique ces formules au modèle et obtient les résultats de chaque nœud et membre.

Continu

Les éléments continus dans Structural 3D sont un type d'élément qui permet la connectivité entre deux nœuds à un nœud(s) qui n'a pas de connexion nodale avec le membre. Les connexions de nœud se produisent lorsqu'un nœud est affecté pour connecter deux membres ou plus.

Dans le cas illustré ci-dessous, les nœuds ne sont clairement pas connectés car les deux membres ne partagent pas un nœud commun. De manière réaliste, ils devraient être connectés car le nœud du deuxième membre (colonne) se trouve le long du chemin du premier membre (poutre).

Le membre déviant le plus grand dans l'image ci-dessous est sélectionné comme "Normal’ membre, il ne reconnaît donc pas la colonne sur sa longueur. Changer le membre en "Continu"’ volonté “relier” le membre long à la colonne, ce qui est le cas pour les deux autres éléments présentant une déflexion limitée.

Avantages et inconvénients de chaque type de membre

Membres normaux

Les modèles construits avec des éléments normaux sont plus susceptibles d'être compatibles avec des logiciels d'analyse structurelle tiers. Comme d'autres programmes peuvent ne pas prendre en charge les éléments continus de la manière dont Structural 3D les implémente, les résultats fournis peuvent ne pas être corrects.

Il est important de vérifier qu'il n'y a pas de membres continus dans le modèle avant de l'exporter.

En termes d'analyse, car le membre est divisé en membres simples, le nombre de points d'évaluation dans le modèle est plus par rapport aux membres continus qui portent le même nombre de points d'évaluation sur deux ou plusieurs travées, rendre les résultats moins détaillés. On peut augmenter le nombre de points d'évaluation dans les paramètres généraux du solveur, mais comme cela contrôle les points d'évaluation pour tous les membres, l'analyse pourrait être plus longue. Cela peut être un inconvénient lorsque vous travaillez avec des structures volumineuses et complexes.

Membres continus

Membres continus, d'autre part, sont très utiles pour augmenter l'efficacité de la modélisation. Les membres continus réduisent le nombre de membres nécessaires pour créer un modèle similaire avec des membres normaux. Cela impacte directement la quantité de charges qui seront présentes dans votre projet. i.e., Chargement d'un élément continu avec une charge répartie vs chargement de chaque élément normal avec une charge répartie.

En ce qui concerne l'analyse, réduire le nombre de membres réduit l'encombrement et facilite l'interprétation et la présentation des résultats. Le fait d'avoir moins de membres réduit la quantité d'éléments de modèle ultérieurs dans votre projet, facilitant la visualisation du comportement des membres. Par exemple, avec des membres continus, vous pouvez vérifier le comportement sur une plus grande durée, plutôt qu'une combinaison d'éléments normaux sur la même portée.

Quand il s'agit de design, les éléments continus sont parfaits pour les poutres en béton armé car ils sont destinés à se comporter de manière monolithique. Comme une travée ne change généralement pas sa section transversale entre, il est également utile pour identifier la section d'acier requise pour une travée particulière. Par exemple, les éléments continus sont presque toujours recommandés lors de la conception de poutres ou d'éléments qui les encadrent, c'est à dire., charpente de plancher ou de toit.