General
En arquitectura, es común trabajar con modelos sólidos. La expansión de la sección transversal tiene en cuenta la posición de las vigas y columnas entre sí. En el análisis estructural, se utilizan modelos de líneas simplificadas donde las líneas centrales se encuentran en un nodo. En RFEM y RSTAB, también puede mostrar este modelo simplificado como se muestra. Las intersecciones de los componentes individuales a menudo perturban la apariencia y pueden llevar a preguntas por parte del cliente. Las excentricidades de las barras se utilizan a menudo para aproximar la representación del modelo estructural a la del modelo arquitectónico. Este artículo técnico utiliza tres modelos muy simples para ilustrar la influencia de la excentricidad de los miembros en la determinación de las fuerzas internas.
Modelo 1 sin excentricidades de miembros
La viga y la columna se encuentran en el nodo No. 2. No se utilizan excentricidades de miembros.
La figura 01 muestra el modelo renderizado a la izquierda. La viga solo se extiende hasta la línea central de la columna. La columna también se extiende hasta la línea central de la viga.
La viga se carga con una carga lineal de 50 kN/my una fuerza axial de 50 kN. El peso propio de los miembros se descuida para simplificar.
Dado que el soporte de la columna está libre en la dirección X, el momento de flexión y la fuerza de corte de la viga se obtienen en este modelo como para una viga de un solo tramo.
La figura 02 muestra los esfuerzos internos de My , Vz y N.
Modelo 2 con excentricidad de miembros, compensación axial
Barra núm. 10 es guiado al borde exterior de la columna por un desplazamiento axial de 150 mm. Esta extensión de la viga también aumenta la carga.
La figura 03 muestra el modelo representado a la izquierda.
La viga se carga con una carga lineal de 50 kN/my una fuerza axial de 50 kN. Si se tuviera en cuenta el peso propio, también se aumentaría.
El desplazamiento axial conduce a una extensión del miembro. El extremo del miembro libre está rígidamente conectado con el nodo No. 14.
La fuerza cortante actuante de 107,64 kN en el borde provoca un momento de flexión negativo:
My = 107,64 kN ⋅ -0,15 m = -16,15 kNm
El aumento de la carga vertical es de 50 kN/m ⋅ 0,15 m = 7,50 kN.
La figura 04 muestra las fuerzas internas My , Vz y N.
Modelo 3 con excentricidad de barra, desfase axial y desfase transversal
Barra núm. 13 es guiado al borde exterior de la columna por un desplazamiento axial de 150 mm. Además, la viga se coloca con su borde inferior en el borde superior de la columna mediante un desplazamiento transversal relativo.
La figura 05 muestra el modelo renderizado a la izquierda.
La viga se carga con una carga lineal de 50 kN/my una fuerza axial de 50 kN. Si se tuviera en cuenta el peso propio, también se aumentaría.
El desplazamiento axial conduce a una extensión del miembro. Das freie Stabende ist dabei starr mit dem Knoten Nr. 18)
La fuerza cortante actuante de 107,64 kN en el borde provoca un momento de flexión negativo:
My = 107,64 kN ⋅ -0,15 m = -16,15 kNm
El aumento de la carga vertical es de 50 kN/m ⋅ 0,15 m = 7,5 kN.
El desplazamiento transversal vertical de 150 mm conduce a un momento constante adicional debido a la fuerza axial de 50 kN:
My = 50 kN ⋅ -0,15 m = -7,50 kNm
El momento de la esquina negativa debido al uso de la excentricidad del miembro se incrementa por:
My = -16,15 kNm + (-7,50 kNm) = -23,65 kNm
La figura 06 muestra las fuerzas internas My , Vz y N.
Resumen
Las excentricidades de los miembros usadas adecuadamente pueden conducir a un sistema estructural más preciso. Estos ejemplos simples ilustran que, sin embargo, las excentricidades también conducen a cambios en las fuerzas internas y, en el caso de sistemas complejos, a veces puede ser difícil rastrear la aplicación de las excentricidades de los miembros.
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