Wat is een zijriviergebied en hoe berekent u de zijrivierbreedte/-oppervlakte van een staaf??

Zijriviergebieden zijn een zeer belangrijk aspect van belasting bij structurele analyses. Het zijriviergebied is de hoeveelheid oppervlakte die bijdraagt ​​aan de belasting van een balk of kolom. Je kunt het zien als het gebied waarvoor dat element verantwoordelijk is. Het is gemakkelijk te definiëren als je naar een voorbeeld kijkt. Stel dat u een plaat hebt die wordt ondersteund door twee leden, het zijriviergebied zou een enkele balk zijn, zou de hoeveelheid van die plaat zijn die het ondersteunt:

Zijrivieren kunnen verschillende vormen aannemen, afhankelijk van hoe de plaat wordt ondersteund. Bijvoorbeeld, een tweerichtingssteunsysteem wordt door alle randen ondersteund. De belasting wordt dus verdeeld over alle vier de leden. Typisch, hierdoor ontstaan ​​twee driehoekige zijrivieren (door de kortere uiteinden) en twee trapeziumvormige gebieden voor de langere uiteinden. De manier waarop dit wordt berekend is door vanuit elk van de hoeken een diagonale lijn op 45° te tekenen. Dit resulteert in de volgende vorm:

Dit wordt aangetoond door de Gebiedsbelasting functie in SkyCiv, die automatisch het zijrivieroppervlak van uw constructie berekent. Dit betekent dat u de vorm van uw structuur verandert, dit wordt automatisch berekend, zodat uw verdeelde ladingen altijd synchroon zijn:

Probeer SkyCiv vandaag nog!

Zijrivier breedte

De term zijrivierbreedte is slechts een vereenvoudigde term met een soortgelijk concept. Echter, in plaats van ruimte te gebruiken (gemeten in m^2 of ft^2) het is vaak gemakkelijker om het weer te geven aan de hand van de breedte van het zijriviergebied.

Bijvoorbeeld, in het onderstaande voorbeeld kan een balk een zijrivieroppervlak hebben van 15m^2, maar omdat het uniform is, we kunnen gewoon zeggen dat het lid een zijrivierbreedte heeft van 1,5 meter:

Bij het berekenen van hoeveel verdeelde belasting dit oplevert, dit wordt een eenvoudiger berekening:

Plaatdruk = 15kN/m2
Breedte zijrivier = 1.5m

Verdeelde belasting = 15 * 1.5 = 22,5 kN/m

Zoals je kunt zien, het is gewoon een simpele vermenigvuldiging om de verdeelde belasting op de balk uit te oefenen.

Zijriviergebied voor kolommen

Er bestaan ​​ook zijriviergebieden voor kolommen, ondersteunende platen, Hieronder vindt u een vereenvoudigd voorbeeld van hoe zijrivieren worden gebruikt in combinatie met steunkolommen. Het concept is min of meer hetzelfde; enige druk of belasting moet door elementen worden ondersteund, de positie en richting van het element bepalen hoeveel kracht er moet worden uitgeoefend.

Het zijrivieroppervlak van een kolom is in wezen het vloeroppervlak dat zijn belasting aan die specifieke kolom bijdraagt. Voor een kolom die een gelijkmatig verdeelde belasting ondersteunt, het zijriviergebied wordt vaak afgebeeld als een geometrische vorm, meestal een rechthoek, gedefinieerd door de afstand tussen aangrenzende kolommen. Dit gebied strekt zich in elke richting uit tot halverwege aangrenzende kolommen.

Echter, bij het omgaan met onregelmatig verdeelde lasten, de berekening van het zijrivieroppervlak wordt genuanceerder. Soms worden cirkelvormige zijriviergebieden van de kolommen uitgestrekt totdat ze elkaar kruisen met andere cirkelvormige gebieden van de kolom. Dit resulteert in een complex geheel van zijrivieren, maar is een andere methode die kan worden gebruikt voor kolommen met een hogere mate van nauwkeurigheid.

Berekeningsmethoden voor zijrivieren

Het zijrivieroppervlak wordt bepaald op basis van de indeling van het structurele systeem en de steunpunten voor de plaat of enige andere belasting (bijvoorbeeld levende ladingen, dode ladingen). Hieronder vindt u enkele veelgebruikte methoden om het zijriviergebied te berekenen:

1. Eenvoudige geometrische vormen:
   • Vaak, de lay-out van de structuur maakt eenvoudige geometrische vormen mogelijk, wat de berekening van zijriviergebieden vrij eenvoudig maakt. Bijvoorbeeld, een berekening van de belasting van een zijrivier in één richting zou rechthoekig zijn
2. Veelhoekige vormen:
   • Voor complexere lay-outs, het zijriviergebied kan worden weergegeven door een veelhoek. Dit komt vaak voor bij onregelmatig gevormde constructies of ongelijk verdeelde belastingen. Om deze te berekenen, waar je normaal gesproken een grens zou trekken 45 graden vanaf elke hoek totdat deze lijnen elkaar kruisen.
3. Overwegingen bij het laden van paden:
   • Het belastingspad van de constructie naar de steunen speelt een cruciale rol bij het bepalen van het zijriviergebied. Beschouw het pad waarlangs de belasting wordt overgebracht naar de steunorganen, en definieer het zijriviergebied dienovereenkomstig.
4. Invloedlijnen:
   • Invloedlijnen zijn grafische hulpmiddelen die bij structurele analyses worden gebruikt om te laten zien hoe de reactie van een constructie is (zoals ledenkrachten of steunreacties) verandert als een eenheidslast over de constructie beweegt. Ze kunnen worden gebruikt om het zijrivieroppervlak voor specifieke leden onder verschillende belastingsomstandigheden te bepalen.
5. Eindige-elementenanalyse (LELIJK):
   • In meer geavanceerde structurele analyse, vooral voor complexe constructies, eindige elementenanalyse (LELIJK) software kan worden gebruikt om het zijrivieroppervlak van een complexe vorm te berekenen. Het toepassen van een eenheidsbelasting van bijvoorbeeld 1 MPa en bekijken hoe die kracht wordt verdeeld over de ondersteunende elementen, is een nauwkeurige manier om het zijriviergebied van een structureel systeem te bepalen.
6. Gebruik van structurele analysesoftware:
   • Software voor structurele analyse, zoals SkyCiv Structurele 3D, hebben vaak ingebouwde hulpmiddelen voor het berekenen van zijriviergebieden. Dit is net zo eenvoudig als het uitoefenen van druk op een reeks knooppunten en SkyCiv berekent automatisch het zijriviergebied (en bijbehorende verdeelde belastingen) op de leden van toepassing zijn. De software heeft ook een ingebouwde verificatietool die ervoor zorgt dat alle druk correct op het lid wordt uitgeoefend.