O que são efeitos P-Delta?
É claro, qualquer modelo estrutural irá desviar quando for carregado. Uma estrutura defletida pode encontrar momentos secundários significativos porque as extremidades dos membros mudaram de posição. Para ilustrar isso, considere o exemplo simples de coluna em balanço mostrado abaixo: Neste exemplo, uma coluna de comprimento L está encontrando uma carga axial (P) e uma carga lateral (V). Em uma análise estática linear padrão, calcularíamos a deflexão lateral (Δ) como: [matemática] \Delta = dfrac{ML ^ 2}{3NÃO} = dfrac{VL ^ 3}{3NÃO} \texto{ já que M = VL} [matemática] Observe que, no caso de uma análise estática linear, a deflexão lateral, Δ, depende da carga lateral (V). Contudo, se a coluna está encontrando uma carga axial (P), então a coluna não desviaria ainda mais? Isso é óbvio porque a carga axial induziria um momento secundário com um valor de P × Δ. Para ilustrar isso, vamos somar os momentos sobre a base da coluna: [matemática] \soma{M}=(V times L) + (P times Delta)= VL + P Delta \\\\ M_{1} = VL \\\\ M_{2} = P Delta [matemática] Aqui M1 é devido à carga do ponto lateral, enquanto, M2 é devido à carga axial. Cada um desses momentos contribui para a deflexão lateral de forma diferente (você pode consultar as fórmulas do cantilever para a deflexão final devido a uma carga pontual e um momento, respectivamente para essas fórmulas): [matemática] \Delta_{1} = dfrac{M_{1}L ^ 2}{3NÃO} = dfrac{VL ^ 3}{3NÃO} \\\\ \Delta_{2} = dfrac{M_{2}L ^ 2}{2NÃO} = dfrac{P Delta L ^ 2}{2NÃO} [matemática] Então realmente, a deflexão lateral total seria mais próxima de: [matemática] \Delta_{novo} = Delta_{1} + \Delta_{2} = dfrac{VL ^ 3}{3NÃO} + \dfrac{P Delta L ^ 2}{2NÃO} [matemática] Podemos ver que, em comparação com o valor de deflexão original, há um termo extra à direita em termos de P e Δ. Se P ou Δ são valores significativos, a análise estática linear padrão estaria subestimando a deflexão da coluna. Deve ser óbvio agora que uma Análise P-Delta é nomeada após o momento secundário PD. Portanto, Os efeitos P-Delta são causados pela não linearidade geométrica. Por esta razão, uma análise P-Delta é muitas vezes chamada de Análise Não Linear. Uma análise P-Delta adequada continuaria a iterar o processo acima para atualizar o valor de Δnovo.Quando preciso me preocupar com a realização de uma análise P-Delta?
A boa notícia é que SkyCiv Structural 3D agora pode realizar uma análise P-Delta para você. Os efeitos P-Delta geralmente se tornam predominantes em estruturas altas que estão enfrentando cargas de gravidade e deslocamento lateral devido ao vento ou outras forças. Se o deslocamento lateral e / ou as cargas axiais verticais através da estrutura são significativas, uma análise P-Delta deve ser realizada para levar em conta as não linearidades. Em muitos casos, uma análise estática linear pode subestimar severamente deslocamento (entre outros resultados) em comparação com um P-Delta (Não Linear) Análise. A importância de uma análise não linear P-Delta será ilustrada no exemplo abaixo. A estrutura de vários andares do edifício tem 20 m de altura, com cada andar tendo 5 m de altura. As colunas são totalmente fixas na base com cargas distribuídas em cada nível. Além disso, existem cargas verticais no piso superior e o peso próprio é considerado para que as cargas de gravidade possam ser simuladas. Há também um relativamente pequeno carga lateral aplicada ao lado da estrutura. Sob essas condições, vamos comparar os resultados entre um Linear e um P-Delta (Não Linear) Análise:Linear | P-Delta (Não Linear) | % Diferença | |
---|---|---|---|
Deslocamento Máx. Total | 254 milímetros | 353 milímetros | + 39% |
Reação vertical máxima | 629 kN | 668 kN | + 6% |
Reação de momento máximo | 42 kN-m | 60 kN-m | + 43% |
Paul Comino
CTO e cofundador da SkyCiv
BEng Mechanical (Hons1), BCom
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CTO e cofundador da SkyCiv
BEng Mechanical (Hons1), BCom
Acho que a equação Delta_new seria VL^3/3EI + PDeltaL^2/2EI (o denominador do termo Pdelta é 2EI em vez de 3EI), VocÊ poderia confirmar :D
CUMPRIMENTOS!
Oi Sérgio. A deflexão de um cantilever sujeito a uma carga pontual na extremidade é: ML^2/3EI. É daí que vem o 3EI. Você pode explicar por que seria 2EI no denominador para o termo P-delta?
Oi Paul, obrigado pela sua resposta. Talvez eu esteja errado, mas este é o meu argumento:
Do diagrama de corpo livre, Eu quero uma expressão de M(x) ao longo do feixe. Antes da deflexão sabemos que o momento na extremidade fixa é Mf=VL e se fizermos um corte a uma distância x, então M(x)=Vx – Mf = V(x-L).
Então, quando desviado, Somo o PDelta ao momento final fixo Mf=VL+PD. Substituindo isso no M(x) expressão acima, e integrando duas vezes em relação a x, e então avaliando x=L (deflexão máxima) Eu tenho que Dnew = VL^3/3EI + PDL^2/2EI
Eu apreciaria se você me dissesse se a maneira como estou implementando está errada.. e porque ;D
oi Sérgio. você está mesmo correto. A deflexão final devido a uma carga pontual em um cantilever é ML^2/3EI, no entanto, a deflexão final devido a um momento de par em um cantilever é ML^2/2EI. O termo PD está atuando como um momento no final do membro, não é uma carga pontual, portanto contribui para a deflexão por PDL^2/2EI. eu atualizei o artigo. Obrigado por apontar isso. Eu estava usando uma fórmula geral para deflexão substituindo o momento, mas essa fórmula só se aplica se a carga for puramente pontual, que neste caso não foi completamente uma carga pontual, então a fórmula não estava correta. É bom derivá-lo do zero, como você fez, em vez de usar uma fórmula geral como fiz no artigo original. Aqui está a derivação do zero, se alguém estiver interessado em verificar a solução:
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