Einführung
Gewächshausstrukturen sind relativ einfache und leichte Strukturen, die häufig in landwirtschaftlichen Entwicklungen verwendet werden, um Pflanzen vor extremen Wetterbedingungen zu schützen, besonders während der Wintersaison. Das gewählte Material ist in der Regel Stahl oder Aluminium. In diesem Tutorial, Wir zeigen Ihnen, wie Sie eine Gewächshausstruktur modellieren SkyCiv Strukturanalyse-Software.
Strukturelles Verhalten
Ein Gewächshaus besteht typischerweise aus horizontalen Pfetten, primär Balken, vertikale Pfosten, und schließlich Verstrebungssysteme. Die Pfetten dienen dazu, die Vertikallasten sowie die auf das Dach einwirkenden Windlasten nach oben und innen auf die Jochträger zu verteilen. Deshalb, Momentenverbindungen werden typischerweise verwendet, um Pfetten und Hauptträger zu verbinden. Die Jochträger übertragen die vertikalen und seitlichen Lasten auf die vertikalen Pfosten, die ähnlich wie Säulen in Gebäuden wirken. Die Pfosten sollten die Lasten ohne Knicken auf den Boden übertragen können. Bei größeren Gewächshäusern zur Stabilität der Gesamtkonstruktion und zur Begrenzung der seitlichen Verschiebungen, Häufig werden Verstrebungssysteme eingesetzt, bestehend aus Fachwerkelementen (normalerweise in Form von X).
Modellierungsaspekte mit SkyCiv
Zur numerischen Modellierung der verschiedenen Bauteile, SkyCiv bietet eine Vielzahl von Optionen sowohl für Querschnitte als auch für Randbedingungen. Vertikale Pfosten sind typischerweise an ihrer Basis festgesteckt (FFFFRR) und durchgehend an der Verbindung mit Jochträgern oben (FFFFFF). Die diagonalen Stäbe des Aussteifungssystems, Falls vorhanden, sind an beiden Enden verstiftet und können daher nur axiale Verformungen aufnehmen. Andererseits, Pfetten und Jochträger können auch Biegemomente und Querkräfte aufnehmen.
Dieses Beispiel zeigt die Reaktion eines Gewächshauses mit 30 Knoten und 35 Bauteile, die Windlasten ausgesetzt sind x nur Richtung (Eigengewicht ist ausgeschlossen). Das gewählte Material ist Baustahl. Für die Pfetten ein rechteckiger Hohlprofil rechts 100 x 50 x 3.0 wird verwendet, während für die Primärstrahlen ein Abschnittskanal und Winkelabschnitte verwendet werden. Für die Diagonalstäbe, Winkelschnitte übernommen. Bei der Definition der Fachwerkelemente, Das Biegemoment wird an beiden Enden freigegeben (FFFFRR) indem Sie „Truss“ anstelle von „Frame“ unter dem Textfeld „Member ID“ auswählen.
Abbildung 1: Strukturelemente einschließlich Endauslösungen und verteilte Windlasten auf das Gewächshaus.
Ergebnisse auf globaler und lokaler Ebene
SkyCiv ermöglicht es, die Analyseausgabe sowohl lokal in Bezug auf Spannungen und Knotenverschiebungen als auch global in Bezug auf Schnittgrößen zu visualisieren. Im Folgenden ist eine Momentaufnahme des Biegemomentdiagramms in klassischer Diagrammform dargestellt, mit denen die meisten Ingenieure vertraut sind. Es ist ersichtlich, dass das maximale Moment eher gering ist (0.6 kNm).
Abbildung 2: Biegemomentdiagramm der Gewächshauskonstruktion.
Die folgende Abbildung zeigt die verformte Form der analysierten Struktur sowie die Knotenverschiebungen in der x Richtung. Beachten Sie, dass die maximale Verschiebung die Resultierende der Verschiebungen parallel zu ist x, und, sowie mit Richtungen und ist daher größer als die horizontale Knotenverschiebung des Rahmens in der x Richtung.
Abbildung 3: Deformierte Form des Gewächshauses unter Windlasten.
Im folgenden Schnappschuss die Axialkräfte die auf die verschiedenen Elemente einwirken, können als Pfeile angesehen werden. Die Spannung ist in roter Farbe dargestellt (Pfeile, die vom interessierenden Knoten weg zeigen) während die Komprimierung in blauer Farbe angezeigt wird (Pfeile, die auf den interessierenden Knoten zeigen). Es ist ersichtlich, dass die vertikalen Pfosten der Rückseite und die horizontalen Elemente, die die Rückseite des Gewächshauses mit der Vorderseite verbinden, die am stärksten belasteten Elemente sind. Die Diagonalelemente nehmen auch erhebliche Axialkräfte auf. Zu beachten ist, dass auf Druck beanspruchte Stäbe immer auf Knicken nachzuweisen sind. Auch dies kann in SkyCiv analysiert werden, indem a ausgeführt wird Knickanalyse. In diesem Beispiel ist die maximale Druckbelastung ziemlich klein (8.7 kN).
Abbildung 4: Auf die Bauteile des Gewächshauses wirkende Axialkräfte unter Windlasten.
Dieser letzte Schnappschuss veranschaulicht eine weitere vielseitige Funktion von SkyCiv, die darin besteht, die Strukturausgabe in 3D mithilfe von Farben zu visualisieren, um Stellen anzuzeigen, an denen die Maximalwerte des aufgetragenen Faktors erreicht werden. Hier die Belastung für das Biegen über die mit Richtung angezeigt wird. Es kann beobachtet werden, dass die Pfetten die am stärksten beanspruchten Elemente sind, aber die maximale Spannung ist 57.7 MPa, wodurch die Standsicherheit gewährleistet ist. Dem Benutzer steht es jederzeit frei, das statische System so zu modifizieren, dass die Struktur alle statischen und nicht-statischen Anforderungen erfüllt (zum Beispiel verfügbarer Platz).
Abbildung 5: 3D Visualisierung mit Farbe der Intensität der Biegespannungen um die z-Achse.
SkyCiv Structural 3D
Ich hoffe, dieses Tutorial hat Ihnen geholfen, den Prozess der Modellierung eines Gewächshauses zu verstehen. Melden Sie sich noch heute an, um Ihr Projekt zu starten!
