Een gids voor ongeschoorde lengtes, Slankheid en K-bepaling
SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, Structurele 3D, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, maar het ondersteunt ook knikanalyse, wat soms een bijzaak kan zijn in het bouwtechnische proces. SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, en hoe dat eruit ziet in SkyCiv Structural 3D. Hoewel er andere vormen van knikken zijn, zoals lateraal-torsieknik,, plaat knikken, enz., dit artikel gaat strikt in op knikken in compressieleden.
Knikken SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, wat meestal kolommen zijn. Overweeg het eenvoudige voorbeeld van een frisdrankblikje – wanneer het blik aan beide uiteinden wordt samengedrukt, bij een bepaalde kracht, er zal een plotselinge doorbuiging zijn en het zal op een bepaald punt langs de lengte van het blik in zichzelf instorten. Dit komt door het optreden van knikken. Voor structurele elementen, deze faalmodus moet worden overwogen, omdat het ernstige gevolgen kan hebben voor de structurele integriteit van de gehele constructie.
Slankheidsratio
Leden waarin knik het bepalende faalmechanisme wordt, zijn meestal lang en slank in verhouding tot hun doorsnede. We gebruiken iets dat de slankheidsratio wordt genoemd om te beschrijven hoe: “slank” een lid is. De slankheidsverhouding is een snelle en vrij eenvoudige verhouding om de knikverschijnselen te berekenen die optreden in een drukorgaan. Het is gedefinieerd als:
slankheidsverhouding = KL/r
Waarbij K is de effectieve lengtefactor, l SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool r is de draaistraal. SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool KL staat eenvoudigweg bekend als de effectieve lengte. De draaistraal wordt als volgt gevonden::
r = sqrt(Ig/Ag)
Notitie: als benaderingen, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool r = 0,3 uur voor vierkante en rechthoekige profielen, en r = 0.25h voor ronde secties.
Beheersing van niet-verstevigde lengtes en beperkingen in de software
Ongeschoorde lengte (niet-ondersteunde lengte) is de grootste afstand langs het element tussen steunpunten, of punten waarop het element is geschoord tegen doorbuiging in de gegeven richting. Dus, voor een vrijstaande kolom, de ongeschoorde lengte zou de volledige hoogte/lengte zijn. In veel gevallen, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool verkwikkende SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool. Er worden twee belangrijke verstevigingslengtes beschouwd voor de twee assen van de leden. In de SkyCiv-software, we noemen deze Lz (hoofdas) en Ly (kleine as). Deze zijn vooraf ingevuld in de software en kunnen worden gewijzigd in de Leden tabel in de Ledenontwerpmodules:
Bijvoorbeeld, de onderstaande kolom heeft een volledige lengte van 20ft, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool in beide asrichtingen SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, aangezien er een balk is die vanuit beide richtingen verstevigt, bevindt deze zich in het midden van de kolom.
In de SkyCiv Design-modules — Ledenontwerp en RC-ontwerp — SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool Leden tafel. Ingenieurs kunnen deze waarden handmatig aanpassen en manipuleren als er aangepaste situaties optreden of speciale aannames worden gemaakt.
Effectieve lengtefactor
Nu we weten wat de ongeschoorde lengte is voor een lid, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool. In SkyCiv Structurele 3D, de effectieve lengte van een staaf wordt bepaald tijdens een knikanalyse, waarbij de eigenwaarde van elk element wordt berekend om kritische knikkrachten te bepalen determine.
Dit betekent in feite gewoon dat de oplosser de effectieve lengte van een lid zal vinden op basis van eindige-elementenanalyse. Echter, empirische K-waarden worden in de praktijk routinematig gebruikt en kunnen worden afgeleid uit de onderstaande veel voorkomende tabel:.
De effectieve lengte: (K) factor van een staaf in compressie is afhankelijk van de ondersteuningscondities aan elk uiteinde. Hoe hoger de K-factor, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool, en vice versa. Kijkend naar de onderstaande tabel, we kunnen de effectieve lengtefactoren zien van veelvoorkomende ondersteuningssituaties met kolommen, of andere samendrukkende leden:
Vereenvoudigde effectieve lengte (K-factor) tafel:
Vereenvoudigde effectieve lengte (K-factor) tafel:| Randvoorwaarde | Aanbevolen K-waarde |
|---|---|
| Gemaakt – Gemaakt | 0.65 |
| Gemaakt – Vastgezet | 0.8 |
| Gemaakt – Gerold | 1.2 |
| Gemaakt – gratis | 2.1 |
| Vastgezet – Vastgezet | 1 |
(overgenomen van SkyCiv Kolomknikcalculator)
Knikcapaciteit
Nu we leden kunnen beschrijven met behulp van de slankheidsverhouding, hoe wordt knikken eigenlijk gecontroleerd?? De kritische spanning waarbij een lid zal knikken en in wezen:, SkyCiv's 3D-modellerings- en analysetool Euler-formule: hieronder weergegeven:
Waar zien we de effectieve lengte in de noemer, en de elasticiteitsmodulus en het traagheidsmoment van de sectie in de teller. Dit vertelt ons dat hoe kleiner de effectieve lengte van een sectie, evenals hoe hoger het traagheidsmoment in de analyse-as, zal resulteren in een hogere kritische belasting waardoor het lid zou knikken.
Omdat de meeste leden niet volledig symmetrisch zijn in alle richtingen, leden worden meestal geanalyseerd in beide hoofdrichtingen van de sectie. In SkyCiv Structurele 3D, de hoofdrichtingen zouden de Y- en Z-as van een element zijn, die overeenkomt met de verticale en horizontale as van een sectie, respectievelijk, als je ernaar kijkt in het vliegtuig?.
Moeten alle leden worden gecontroleerd op knikken??
Knikken is een zeer uniek type storing, en mag niet worden vergeten of afgeschreven, maar er zijn een paar bepalingen en algemene praktijken in de industrie waardoor ingenieurs knikken als een faalmethode kunnen negeren, Omdat de meeste leden niet volledig symmetrisch zijn in alle richtingen. Deze bepalingen zijn afhankelijk van de elasticiteitsmodulus van het lid, en dus het materiaal.
Als een kolom wordt overwogen “lang”, dan is het vatbaar voor knikken en moet het worden gecontroleerd. Anders, kolommen worden beschouwd “kort” of “tussenliggend” in welk geval, knikken is minder bedreigend. De classificatie van leden als kort, tussenliggend, of lang, wordt gedaan met behulp van de slankheidsverhouding die we eerder hebben berekend.
Voor stalen leden, een slankheidsverhouding hieronder 50 kan worden beschouwd “kort”. Een slankheidsverhouding groter dan 200 vertelt ons dat het lid is “lang”, en knikken door drukkrachten moet worden overwogen. Leden met slankheidsverhoudingen tussen deze twee waarden worden beschouwd “tussenliggend”, waar technisch oordeel moet worden gebruikt.
Voor betonnen leden, de “kort” en “lang” aanduiding cutoff treedt op bij een slankheidsverhouding van 10.
Voor houten leden, knikken is unieker, aangezien het materiaal zelf niet isotroop is (de sterkte van het materiaal varieert). Echter, in de meeste gevallen, houten leden met een slankheidsverhouding hieronder 10 kan worden beschouwd “kort”.
Al met al, de controle is vrij eenvoudig en snel, dus de meeste ingenieurs geven aan voorzichtig te zijn. gelukkig, in SkyCiv Structurele 3D, wanneer gebruikers een knikanalyse in de wachtrij zetten, deze controles worden voor elk lid in een fractie van de tijd uitgevoerd.
Aangepaste ledenbeperkingen
Sommige van onze nieuwe ontwerpmodules hebben een functie genaamd beperkingen waarmee gebruikers dummy- of pseudo-beperkingen kunnen invoeren voor nauwkeurigere ontwerpberekeningen. Deze zijn beschikbaar op de AS4100 – 2020 en de AS 4600 – 2018 Ontwerpmodules.
Elk lid krijgt een terughoudendheid id standaard. Gebruikers kunnen vergelijkbare leden koppelen (dezelfde lengte, hetzelfde gedeelte) met één beveiligings-ID om vergelijkbare leden te organiseren en meerdere gegevensinvoer te voorkomen. Dit kan automatisch via de Auto groep knop – die uw model scant en vergelijkbare leden met dezelfde beveiligings-ID toewijst.
Beperkingen toevoegen
Standaard, de software detecteert automatisch verbindingspunten en creëert een begin/einde en eventuele tussenliggende beperkingen, indien aanwezig. In het bovenstaande voorbeeld, het enkele lid is in het midden verbonden met twee andere leden, zodat de fixatietabel een begin-/eind- en middelpuntfixatie toont, met de relevante beveiligingscodes (bijvoorbeeld, de onderstaande tabel is het volledig vastgehouden aan de uiteinden voor grote compressie, maar kan in het midden vrij roteren):
Om pseudo-beperkingen toe te voegen (beperkingen worden niet gemodelleerd), voer de afstand ertussen in als een door komma's gescheiden lijst. Bijv. Voor een 6 m lang lid, 1.5,1.5,1.5 zou beperkingen toevoegen aan 1.5, 3, en 4.5. Alternatief, u kunt de vermenigvuldigingsoperator gebruiken om dezelfde informatie in te voeren. Bijv. 3*1.5 zou toevoegen 3 tussenliggende beperkingen met een 1.5 spatiëring (1.5, 3, 4.5). U kunt ook de < exploitant, die zoveel beperkingen zal toevoegen als er langs het element passen door de begin- en eindafstand te verkleinen. Bijv <1.5 zou ook beperkingen toevoegen aan 1.5, 3, 4.5
Net als bij onze Support en Member end fixiteit codes, F = Vast en R = Vrijgegeven. Voor gebruiksgemak, er zijn duidelijke en nuttige infotips gegeven:
Uiteindelijk, gebruikers kunnen bepaalde beperkingen opheffen of automatisch bijwerken met eenvoudige grafische weergaven. Bijvoorbeeld, als ik de middelste terughoudendheid wil opheffen met een volledige vaste terughoudendheid (in termen van grote compressie), Ik kan die terughoudendheid aanvinken en op het volledig vaste pictogram klikken. De cel verandert en wordt blauw gemarkeerd om deze wijziging weer te geven:
Uiteindelijk, als ik de beperkingen volledig wil opheffen, en gebruik die fixiteitscodes niet, Ik kan de Lz en Kz voor het hele lid specificeren, te gebruiken voor die berekening
Beoordelen van het berekeningsrapport, we kunnen zien dat dit nu wordt gebruikt in de berekeningen:
Voorbeeld
Stel dat u de bovenflens van een staaf wilt vastzetten als u de bovenflens wilt vastzetten, Ik denk dat je een an “F” op de eerste ingang. Je zou op die plek een terughoudendheid kunnen aanbrengen, dan zou onder Lateral-Torsional Column de code FRRR zijn, aangeeft vaste bovenste flens Z en losgelaten in de bodem, Sectie Twist en Ledenrotatie (zie onderstaande afbeelding). Of als u al die problemen volledig wilt oplossen, je zou FFFF invoeren.
(merk op 4 waarden in de linkerbenedenhoek)
Doorlopende beperkingen kunnen ook worden geregeld door de laatste kolom Continu waar die beperkingen zullen worden aangebracht langs het element tot aan het volgende bevestigingspunt. Dus bijvoorbeeld, als je een continue beperking hebt toegevoegd aan de Top het zou de bovenflens van het punt afhouden 2 wijzen 3 in onderstaand voorbeeld. Dit wordt grafisch weergegeven in de GUI:
In dit voorbeeld, het lid is volledig vastgehouden in alle richtingen (flenzen, internet en al) bij de ledenstart (x = 0). Er is dan een middelpunt gedeeltelijke zijdelingse terughoudendheid (aangeduid met de SSRR), omdat het doorlopend is op de bovenflens, de gedeeltelijke beperking gaat door vanaf x = 5.099 tot x =10,198.
Ontwerpsoftware voor hout en staal Member
Voor meer informatie over alle functies van SkyCiv Member Design Software, klik op de onderstaande knop!
