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1 | "MOVLOADS" --- MOVING WHEEL LOADS ANALYSIS | |||||||||||||||||||||||||
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3 | Program Description: | |||||||||||||||||||||||||
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5 | "MOVLOADS" is a spreadsheet program written in MS-Excel for the purpose of analysis of simple-span members | |||||||||||||||||||||||||
6 | subjected to from one (1) up to eight (8) moving wheel loads with up to seven (7) wheel spacings. Specifically, | |||||||||||||||||||||||||
7 | the maximum moment and location from the left end of the member and wheel postioning, the maximum end | |||||||||||||||||||||||||
8 | shears, the maximum deflection, and the maximum center support reaction for two (2) adjacent simple-span | |||||||||||||||||||||||||
9 | members are calculated. | |||||||||||||||||||||||||
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11 | This program is a workbook consisting of two (2) worksheets, described as follows: | |||||||||||||||||||||||||
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13 | Worksheet Name | Description | ||||||||||||||||||||||||
14 | Doc | This documentation sheet | ||||||||||||||||||||||||
15 | Moving Loads | Moving loads analysis for single-span members | ||||||||||||||||||||||||
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17 | Program Assumptions and Limitations: | |||||||||||||||||||||||||
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19 | 1. The following references were used in the development of this program (see below): | |||||||||||||||||||||||||
20 | a. "Modern Formulas for Statics and Dynamics, A Stress-and-Strain Approach" | |||||||||||||||||||||||||
21 | by Walter D. Pilkey and Pin Yu Chang, McGraw-Hill Book Company (1978), pages 11 to 21. | |||||||||||||||||||||||||
22 | b. AISC 9th Edition Allowable Stress (ASD) Manual (1989), pages 2-298 and 2-310. | |||||||||||||||||||||||||
23 | 2. This program uses the three (3) following assumptions as a basis for analysis: | |||||||||||||||||||||||||
24 | a. Beams must be of constant cross section (E and I are constant for entire span length). | |||||||||||||||||||||||||
25 | b. Deflections must not significantly alter the geometry of the problem. | |||||||||||||||||||||||||
26 | c. Stress must remain within the "elastic" region. | |||||||||||||||||||||||||
27 | 3. To determine the value of the maximum moment and location from the left end of the left span for either only one | |||||||||||||||||||||||||
28 | (1) or two (2) wheel loads, those values are calculated directly by formulas. | |||||||||||||||||||||||||
29 | 4. To determine the value of the maximum moment and location from the left end of the left span for three (3) up to | |||||||||||||||||||||||||
30 | eight (8) wheel loads, the group of wheel loads is positioned with wheel load P1 situated directly over the left | |||||||||||||||||||||||||
31 | support. Then the group is moved to the right in 1/200*span increments, and the left and right reactions as well | |||||||||||||||||||||||||
32 | as the moments under each of the wheel loads are calculated. In moving the group of wheel loads incrementally | |||||||||||||||||||||||||
33 | from left to right, any wheels that would drop off of the span are done so. Then this entire procedure is mirrored | |||||||||||||||||||||||||
34 | for the opposite direction, from right to left. | |||||||||||||||||||||||||
35 | 5. To determine the value of the maximum reaction at the center support of 2 adjacent simple spans, the group of | |||||||||||||||||||||||||
36 | wheels is positioned with the right most wheel load situated directly over the center support. Then the group is | |||||||||||||||||||||||||
37 | moved to the right, one wheel position at a time, until the left most wheel load, P1, is positioned directly over the | |||||||||||||||||||||||||
38 | center support. In moving the group of wheel loads one wheel position at a time from left to right, any wheels at | |||||||||||||||||||||||||
39 | either end that would drop off of the span(s) are done so. | |||||||||||||||||||||||||
40 | 6. The calculated value for the maximum deflection is determined from dividing the beam into fifty (50) equal | |||||||||||||||||||||||||
41 | segments with fifty-one (51) points, and including all of the point load locations as well. (Note: the actual point of | |||||||||||||||||||||||||
42 | maximum deflection is where the slope = 0.) | |||||||||||||||||||||||||
43 | 7. The user is given the ability to input two (2) specific locations from the left end of the beam to calculate the | |||||||||||||||||||||||||
44 | shear, moment, slope, and deflection. | |||||||||||||||||||||||||
45 | 8. This program contains “comment boxes” which contain a wide variety of information including explanations of | |||||||||||||||||||||||||
46 | input or output items, equations used, data tables, etc. (Note: presence of a “comment box” is denoted by a | |||||||||||||||||||||||||
47 | “red triangle” in the upper right-hand corner of a cell. Merely move the mouse pointer to the desired cell to view | |||||||||||||||||||||||||
48 | the contents of that particular "comment box".) | |||||||||||||||||||||||||
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50 | ||||||||||||||||||||||||||
51 | ||||||||||||||||||||||||||
52 | ||||||||||||||||||||||||||
53 | ||||||||||||||||||||||||||
54 | ||||||||||||||||||||||||||
55 | Formulas Used to Determine Shear, Moment, Slope, and Deflection in Single-Span Members | |||||||||||||||||||||||||
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57 | For Uniform Load: | |||||||||||||||||||||||||
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59 | Loading functions for uniform load evaluated at distance x = L from left end of beam: | |||||||||||||||||||||||||
60 | FvL = | -w*L | ||||||||||||||||||||||||
61 | FmL = | -w*L^2/2 | ||||||||||||||||||||||||
62 | FqL = | -w*L^3/(6*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
63 | FDL = | -w*L^4/(24*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
64 | ||||||||||||||||||||||||||
65 | Loading functions for uniform load evaluated at distance = x from left end of beam: | |||||||||||||||||||||||||
66 | Fvx = | -w*x | ||||||||||||||||||||||||
67 | Fmx = | -w*x^2/2 | ||||||||||||||||||||||||
68 | Fqx = | -w*x^3/(6*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
69 | FDx = | -w*x^4/(24*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
70 | ||||||||||||||||||||||||||
71 | For Point Loads: | |||||||||||||||||||||||||
72 | ||||||||||||||||||||||||||
73 | Loading functions for each point load evaluated at distance x = L from left end of beam: | |||||||||||||||||||||||||
74 | FvL = | -P | ||||||||||||||||||||||||
75 | FmL = | -P*(L-a) | ||||||||||||||||||||||||
76 | FqL = | -P*(L-a)^2/(2*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
77 | FDL = | P*(L-a)^3/(6*E*I) | ||||||||||||||||||||||||
78 | ||||||||||||||||||||||||||
79 | Loading functions for each point load evaluated at distance = x from left end of beam: | |||||||||||||||||||||||||
80 | If x > a: | |||||||||||||||||||||||||
81 | Fvx = | -P | else: | Fvx = | 0 | |||||||||||||||||||||
82 | Fmx = | -P*(x-a) | else: | Fmx = | 0 | |||||||||||||||||||||
83 | Fqx = | -P*(x-a)^2/(2*E*I) | else: | Fqx = | 0 | |||||||||||||||||||||
84 | FDx = | P*(x-a)^3/(6*E*I) | else: | FDx = | 0 | |||||||||||||||||||||
85 | ||||||||||||||||||||||||||
86 | Initial summation values at left end (xL = 0) for shear, moment, slope, and deflection: | |||||||||||||||||||||||||
87 | ||||||||||||||||||||||||||
88 | Simple beam: | |||||||||||||||||||||||||
89 | Vo = | -1/L*S(FmL) | ||||||||||||||||||||||||
90 | Mo = | 0 | ||||||||||||||||||||||||
91 | qo = | 1/L*S(FDL)+L/(6*E*I)*S(FmL) | ||||||||||||||||||||||||
92 | Do = | 0 | ||||||||||||||||||||||||
93 | ||||||||||||||||||||||||||
94 | Summations of shear, moment, slope, and deflection at distance = xL from left end of beam: | |||||||||||||||||||||||||
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96 | Shear: | Vx = | Vo+S(Fvx) | |||||||||||||||||||||||
97 | Moment: | Mx = | Mo+Vo*x+S(Fmx) | |||||||||||||||||||||||
98 | Slope: | qx = | qo+Mo*x/(E*I)+Vo*x^2/(2*E*I)+S(Fqx) | |||||||||||||||||||||||
99 | Deflection: | Dx = | -(Do-qo*x-Mo*x^2/(2*E*I)-Vo*x^3/(6*E*I)+S(FDx) | |||||||||||||||||||||||
100 | ||||||||||||||||||||||||||