Qu'est-ce qu'une zone d'affluent et comment calculez-vous la largeur/superficie d'un affluent d'un membre?

Les zones affluentes sont un aspect très important du chargement dans l'analyse structurelle. La surface tributaire est la quantité de surface qui contribue au chargement d'une poutre ou d'un poteau.. Vous pouvez le considérer comme la zone que cet élément est chargé de transporter.. C’est facile à définir en regardant un exemple. Supposons que vous ayez une dalle supportée par deux éléments, la zone affluente serait d'un seul faisceau, serait la quantité de cette dalle qu'elle supporte:

Les zones tributaires peuvent prendre différentes formes, en fonction de la manière dont la dalle est supportée. Par exemple, un système de support bidirectionnel est soutenu par tous les bords. La charge est donc répartie entre les quatre membres. Typiquement, cela se traduira par deux zones d'affluents triangulaires (par les extrémités les plus courtes) et deux zones trapézoïdales pour les extrémités les plus longues. La façon dont cela est calculé est de tracer une ligne diagonale à 45° à partir de chacun des coins.. Cela donne la forme suivante:

Ceci est démontré par le Charges surfaciques fonctionnalité dans SkyCiv, qui calcule automatiquement la surface tributaire de votre structure. Cela signifie que lorsque vous modifiez la forme de votre structure, ceci est calculé automatiquement afin que vos charges distribuées soient toujours synchronisées:

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Largeur de l'affluent

Le terme largeur d'affluent n'est qu'un terme simplifié avec un concept similaire.. Par contre, plutôt que d'utiliser la zone (mesuré en m^2 ou ft^2) il est souvent plus facile de le représenter par la largeur de la zone affluente.

Par exemple, dans l'exemple ci-dessous, une poutre peut avoir une surface tributaire de 15 m^2, mais comme c'est uniforme, nous pouvons simplement dire que le membre a une largeur d'affluent de 1,5 m:

Lors du calcul de la charge distribuée, cela entraîne, cela devient un calcul plus facile:

Pression de dalle = 15kN/m2
Largeur de l'affluent du faisceau = 1.5m

Charge distribuée = 15 * 1.5 = 22,5 kN/m

Comme vous pouvez le voir, c'est juste une simple multiplication pour obtenir que la charge répartie soit appliquée à la poutre.

Zone tributaire pour les colonnes

Des zones tributaires existent également pour les colonnes, dalles de support, ci-dessous est un exemple simplifié de la façon dont les zones affluentes sont utilisées conjointement avec les colonnes de support. Le concept est plus ou moins le même; une certaine pression ou charge doit être supportée par des éléments, la position et la direction de l'élément détermineront la force qu'il doit supporter.

La surface tributaire d'une colonne est essentiellement la surface de plancher qui apporte sa charge à cette colonne spécifique.. Pour une colonne supportant une charge uniformément répartie, la zone affluente est souvent représentée comme une forme géométrique - généralement un rectangle - définie par l'espacement entre les colonnes adjacentes. Cette zone s'étend à mi-chemin vers les colonnes voisines dans chaque direction.

Par contre, lorsqu'il s'agit de charges irrégulièrement réparties, le calcul de la superficie des tributaires devient plus nuancé. Parfois, les zones affluentes circulaires des colonnes s'étendent jusqu'à ce qu'elles croisent d'autres zones circulaires de colonnes.. Il en résulte un ensemble complexe de zones affluentes, mais c'est une autre méthode qui peut être utilisée pour les colonnes avec un degré de précision plus élevé.

Méthodes de calcul pour les zones tributaires

La superficie des tributaires est déterminée en fonction de la disposition du système structurel et des points d'appui de la dalle ou de toute autre charge. (par exemple des charges vives, charges mortes). Vous trouverez ci-dessous quelques méthodes courantes utilisées pour calculer la superficie des affluents.:

1. Formes géométriques simples:
   • Dans de nombreux cas, la disposition de la structure permet des formes géométriques simples, ce qui rend le calcul des zones affluentes assez simple. Par exemple, un calcul de charge de zone d'affluent à sens unique serait rectangulaire
2. Formes polygonales:
   • Pour des mises en page plus complexes, la zone affluente peut être représentée par un polygone. Ceci est courant lorsqu'il s'agit de structures de forme irrégulière ou de charges inégalement réparties.. Pour les calculer, vous traceriez généralement une ligne à 45 degrés de chaque coin jusqu'à ce que ces lignes se croisent.
3. Considérations sur le chemin de charge:
   • Le cheminement de la charge depuis la structure jusqu'à ses supports joue un rôle crucial dans la détermination de la zone tributaire.. Considérez le chemin le long duquel la charge est transmise aux éléments de support, et définir la zone affluente en conséquence.
4. Lignes d'influence:
   • Les lignes d'influence sont des outils graphiques utilisés dans l'analyse structurelle pour montrer comment la réponse d'une structure (comme les forces membres ou les réactions de soutien) change à mesure qu'une charge unitaire se déplace à travers la structure. Ils peuvent être utilisés pour déterminer la zone affluente de membres spécifiques dans différentes conditions de chargement..
5. Analyse des éléments finis (LAID):
   • Dans une analyse structurelle plus avancée, spécialement pour les structures complexes, Analyse des éléments finis (LAID) un logiciel peut être utilisé pour calculer la surface tributaire d'une forme complexe. Appliquer une charge unitaire de, disons, 1 MPa et examiner la manière dont cette force est répartie sur les éléments de support., est un moyen précis de déterminer la zone tributaire d'un système structurel.
6. Utilisation d'un logiciel d'analyse structurelle:
   • Logiciel d'analyse structurelle, tel que SkyCiv Structural 3D, disposent souvent d'outils intégrés pour calculer les zones d'affluents. C'est aussi simple que d'appliquer une pression sur un ensemble de nœuds et SkyCiv calculera automatiquement la zone affluente. (et charges distribuées correspondantes) à appliquer aux membres. Le logiciel dispose également d'un outil de vérification intégré qui garantira que toute la pression a été appliquée correctement au membre..