无支撑长度指南, 细长和K测定
SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 结构3D, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 但它也支持屈曲分析, 这有时可能是结构工程过程中的事后考虑. SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 以及它在 SkyCiv Structural 3D 中的外观. 虽然还有其他形式的屈曲，如横向扭转屈曲, 板屈曲, 等等, 本文将严格研究受压构件的屈曲.
屈曲 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 通常是列. 考虑一个简单的汽水罐例子 – 当罐子从任一端被压缩时, 在给定的力, 会有一个突然的偏转，它会在沿着罐子长度的某个点坍塌. 这是由于发生屈曲. 对于结构元素, 需要考虑这种故障模式, 因为它会对整个结构的结构完整性产生可怕的后果.
细长比
屈曲成为主要失效机制的构件通常相对于其横截面又长又细. 我们使用一种叫做长细比的东西来描述如何 “苗条的” 一个成员是. 长细比是计算受压构件中发生的屈曲现象的快速且相当简单的比率. 它被定义为:
长细比 = KL/r
在哪里 ķ 是有效长度因子, 升 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 [R 是回转半径. SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 吉隆坡 简单地称为有效长度. 回转半径求出如下:
r = 平方(免疫球蛋白/银)
注意: 作为近似值, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 r = 0.3h 用于方形和矩形截面, 和 r = 0.25h 对于圆形截面.
Controlling Unbraced Lengths and Restraints in the Software
无支撑长度 (无支撑长度) 是支撑点之间沿构件的最大距离, 或在给定方向上支撑构件以防止偏转的点. 所以, 对于独立柱, 无支撑长度将是全高/长度. 在许多情况下, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 支撑 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 考虑了构件的两个轴的两个关键支撑长度. 在 SkyCiv 软件中, 我们将这些称为 Ly (主轴) 和莉 (短轴). 这些是在软件中预先填写的，可以在 会员 成员设计模块中的表:
例如, 以下列的全长为 20 英尺, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 在两个轴方向 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 因为有一个来自两个方向的梁支撑，它位于柱的中点.
在 SkyCiv 设计模块中 — 成员设计和RC设计 — SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 会员 SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 如果发生任何自定义情况或做出特殊假设，工程师可以手动调整和操纵这些值.
有效长度系数
现在我们知道成员的无支撑长度是多少, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具. 在 SkyCiv 结构 3D 中, 在屈曲分析期间确定构件的有效长度, 其中计算每个成员的特征值以确定临界屈曲力.
这基本上只是意味着求解器将根据有限元分析找到构件的有效长度. 然而, 经验K值在实践中经常使用，可以从下表中推断出来.
有效长度 (ķ) 构件的压缩系数取决于每一端的支撑条件. K因子越高, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具, 反之亦然. 看下表, 我们可以用柱子看到常见支撑情况的有效长度系数, 或其他受压构件:
屈曲能力
现在我们可以使用长细比来描述成员, 如何实际检查屈曲? 成员将屈曲的临界应力，本质上, SkyCiv 的 3D 建模和分析工具 欧拉公式 如下图所示:
我们在分母中看到的有效长度, 以及分子中截面的弹性模量和转动惯量. 这告诉我们，截面的有效长度越小, 以及分析轴上的转动惯量越高, 将导致更高的临界载荷，从而使构件屈曲.
因为大多数成员在所有方向上都不是完全对称的, 成员通常在该部分的两个主要方向上进行分析. 在 SkyCiv 结构 3D 中, 主要方向将是成员的 Y 轴和 Z 轴, 对应于截面的纵轴和横轴, 分别, 在平面视图中观看时.
是否需要检查所有构件的屈曲?
屈曲是一种非常独特的失效类型, 并且不应被遗忘或注销, 但是行业中有一些规定和一般做法允许工程师将屈曲视为失效方法, 因为大多数成员在所有方向上都不是完全对称的. 这些规定取决于构件的弹性模量, 因此材料.
如果考虑列 “长”, 那么它很容易弯曲，应该检查一下. 除此以外, 列被考虑 “短的” 要么 “中间的” 在这种情况下, 屈曲威胁较小. 会员分类为短, 中间的, 或长, 是通过使用我们之前计算的长细比来完成的.
对于钢构件, 下面的细长比 50 可以考虑 “短的”. 长细比大于 200 告诉我们成员是 “长”, 应考虑压缩力引起的屈曲. 考虑长细比介于这两个值之间的构件 “中间的”, 应该使用工程判断的地方.
对于混凝土构件, 的 “短的” 和 “长” 指定截止发生在长细比为 10.
对于木成员, 屈曲更独特, 因为材料本身不是各向同性的 (材料的强度不同). 然而, 大多数情况下, 长细比低于以下的木构件 10 可以考虑 “短的”.
总体, 检查相当简单快捷, 所以大多数工程师都持谨慎态度. 幸运的是, 在 SkyCiv 结构 3D, 当用户排队进行屈曲分析时, 这些检查是在很短的时间内为每个成员完成的.
Custom Member Restraints
Some of our new design modules have a feature called Restraints 这将允许用户输入虚拟或伪约束以进行更准确的设计计算. 这些在 AS4100 上可用 – 2020 和AS 4600 – 2018 设计模块.
Each member is given a restraint id 默认. 用户可以链接相似的成员 (一样长, 同一节) 使用单个约束 ID 来组织相似的成员并防止多次数据输入. This can be done automatically using the 汽车集团 纽扣 – 这将扫描您的模型并为相似的成员分配相同的约束 ID.
添加约束
默认, 该软件将自动检测连接点并创建开始/结束和任何中间限制（如果存在）. 在上面的例子中, 单个成员在中点连接到另外两个成员, 所以约束表显示了开始/结束和中点约束, 与相关的约束代码 (例如, 下表在 Major Compression 的末端完全受限, 但可以在中点自由旋转):
添加伪约束 (未建模的约束), 输入它们之间的间距作为逗号分隔列表. 例如. 为一个 6 米长会员, 1.5,1.5,1.5 会在 1.5, 3, 和 4.5. 或者, 您可以使用乘法运算符输入相同的信息. 例如. 3*1.5 会加 3 中间约束 1.5 间距 (1.5, 3, 4.5). 您还可以使用 < 操作员, 这将通过减少开始和结束间距来添加尽可能多的约束. 例如 <1.5 也会在 1.5, 3, 4.5
与我们的支持和会员端一样 固定代码, F = 固定和 R = 已发布. 为了便于使用, 提供了清晰有用的信息提示:
最后, 用户可以使用简单的图形表示覆盖或自动更新某些限制. 例如, 如果我想用完全固定的约束覆盖中点约束 (在主要压缩方面), 我可以勾选那个约束并单击完全固定的图标. 该单元格将更改并突出显示蓝色以反映此更改:
最后, 如果我想完全超越限制, 并且不使用那些固定代码, 我可以为整个成员指定 Lz 和 Kz, 用于该计算
查看计算报告, 我们可以看到现在正在计算中使用:
例
如果您想约束顶部法兰，假设您希望约束成员的顶部法兰, 我想你会 “F” 在第一个输入. 您可以在该位置添加约束, 然后在 Lateral-Torsional Column 下你的代码是 FRRR, 指示固定顶部法兰 Z 并在底部释放, 部分扭曲和成员轮换 (见下图). 或者如果你想完全修复所有这些, 你会输入 FFFF.
(注意 4 values at the bottom left corner)
Continuous restraints can also be controlled by the last column 连续 where those restraints will be applied along the member until the next restraint point. 例如, if you added a continuous restraint to the 最佳 it would restrain the top flange from point 2 to point 3 in the below example. This will show graphically in the GUI:
在这个例子中, the member is full restrained in all directions (法兰, web and all) at the member start (x=0). There is then a midpoint partial lateral restraint (denoted by the SSRR), as it is continuous on the top flange, the partial restraint will continue from x = 5.099 to x =10.198.
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