Κατασκευή σιλό από χάλυβα με χρήση πλακών και στοιχείων κελύφους
Μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε το SkyCiv Shell Elements για τη μοντελοποίηση και ανάλυση μιας δομής σιλό με υδροστατικά φορτία.
Σε αυτήν την περιγραφή θα εξετάσουμε δύο τρόπους για να μοντελοποιήσουμε μια δομή όπως αυτή. (1) χρησιμοποιώντας το πρόσθετο Excel και (2) χρησιμοποιώντας τις ενσωματωμένες δυνατότητες του SkyCiv Structural 3D. Θα εστιάσουμε κυρίως σε (2), χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες μοντελοποίησης και τις δυνατότητες δικτύωσης του S3D.
[ΔΩΡΟ] Χρησιμοποιώντας το πρόσθετο SkyCiv Excel
Το Excel είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό εργαλείο, καθώς οι ενσωματωμένοι τύποι καθιστούν εύκολους τους σύνθετους υπολογισμούς γεωμετρίας. Το SkyCiv διαθέτει μια εγκατάσταση με ένα κλικ διαθέσιμη για την προσθήκη Excel. Προσθέτοντας μερικές παραμέτρους, στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τους τυπικούς υπολογισμούς (στην προκειμένη περίπτωση COS, ΑΜΑΡΤΙΑ) για να φτιάξετε το μοντέλο του σιλό σας.
Το πρόσθετο θα ήταν η προτιμώμενη μέθοδος εάν αυτή είναι μια κοινή δομή. Το να ξοδεύετε περισσότερο χρόνο στη δημιουργία μοντέλων από λίγες παραμέτρους θα εξοικονομούσε ώρες μακροπρόθεσμα. Η αποθήκευση αυτού του προτύπου για χρήση ξανά και ξανά για τις κατασκευές του σιλό σας θα ήταν εξαιρετική εξοικονόμηση χρόνου!
Μοντελοποιήστε μια λωρίδα μονής πλάκας
Κατά τη μοντελοποίηση σιλό, είναι συχνά πιο εύκολο να ξεκινήσετε με ένα μόνο στοιχείο και στη συνέχεια να περιστρέψετε αυτό το στοιχείο για να σχηματίσετε τη βάση του μοντέλου σας. Θέλουμε να δημιουργήσουμε μια ενιαία λωρίδα, που είναι μακριά από το κέντρο, στη συνέχεια περιστρέψτε γύρω από αυτό το κεντρικό σημείο για να ολοκληρώσετε τη δομή. Για να το κάνω αυτό, θα κάνουμε μερικούς απλούς υπολογισμούς για να καταλάβουμε πόσα τμήματα θα χρειαστούμε και τον βαθμό μεταξύ των τμημάτων:
- Διάμετρος κατασκευής, σε αυτό το παράδειγμα, 6πόδια
- Θέλουμε να δημιουργήσουμε μια «εγκύκλιο’ δομή χωρισμένη σε 60 τμήματα
- Επομένως, χρειαζόμαστε 360/60 = 6 μοίρες μεταξύ κάθε τμήματος
- Η θέση κάθε λωρίδας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας COS & SIN η διάμετρος
Εισάγοντας αυτούς τους κόμβους στο φύλλο δεδομένων για να σχηματιστούν οι γωνιακοί κόμβοι για την πρώτη μας πλάκα. Μπορείτε να προσθέσετε ένα πιάτο γρήγορα (ένα) επισημαίνοντας όλους τους κόμβους (2) στη συνέχεια κάντε δεξί κλικ στο GUI και κάντε κλικ Προσθέστε πιάτο. Το λογισμικό θα βάλει αυτόματα τους κόμβους σας προς τη φορά των δεικτών του ρολογιού και θα προσθέσει την πλάκα για εσάς! Αυτό γίνεται ακόμα πιο χρήσιμο όταν έρθει η ώρα να προσθέσουμε τις πιο σύνθετες επάνω και κάτω πλάκες μας.
Εφαρμόστε τις υδροστατικές σας πιέσεις
Χρησιμοποιώντας γραμμικές πιέσεις, μπορούμε να προσθέσουμε υδροστατικές πιέσεις για να προσομοιώσουμε τις αυξανόμενες πιέσεις που εφαρμόζονται από το νερό ή οποιοδήποτε άλλο υγρό υπάρχει στο σιλό σας. Το σχέδιό μας εδώ είναι να δημιουργήσουμε ένα ενιαίο τμήμα, με μία μόνο πίεση:
Οι γραμμικές πιέσεις προστίθενται με την προσθήκη P1, Ρ2, P3 (οι τρεις κόμβοι για να υπαγορεύουν την κατεύθυνση της πίεσης) και μετά Μ1,Μ2,Μ3 (το μέγεθος των πιέσεων για καθένα από αυτά τα σημεία). Στο παραπάνω παράδειγμα, μπορείτε να δείτε ότι προσθέσαμε 1 kip για τους δύο πρώτους πόντους, και 0kip για τον τρίτο πόντο – δημιουργώντας μια τριγωνική πίεση.
Περιστρέψτε/Επαναλάβετε το Strip σας
Μόλις είστε ευχαριστημένοι με τη μοναδική σας ταινία, ήρθε η ώρα να το περιστρέψετε/επαναλάβετε. Επισημάνετε τη λωρίδα σας, στη συνέχεια κάντε κλικ στο Λειτουργίες – Γυρίζω, που θα εμφανίσει την ακόλουθη είσοδο:
Προσθέστε τον αριθμό των επαναλήψεων, τη γωνία μεταξύ της επανάληψης και μετά τον άξονα (σε αυτή την περίπτωση περιστρέφουμε γύρω από το διάνυσμα 0,1,0 από τον παγκόσμιο άξονα). Μόλις υποβληθεί, θα πρέπει να δείτε τους κάθετους τοίχους του σιλό σας ολοκληρωμένους. Σημείωση: Η επανάληψη θα επαναλάβει επίσης τις υδροστατικές πιέσεις σας, έχουν απλώς κρυφτεί για απλότητα:
Διχτυώστε τα πιάτα σας
Για να δημιουργήσετε ένα πιο ακριβές μοντέλο ανάλυσης, θέλουμε να δικτυώσουμε τις πλάκες σε μικρότερα στοιχεία. Υποστηρίζουμε δύο τύπους πλέγματος, το καθένα με το δικό του πλεονέκτημα:
- Δομημένο Τετραπλευρικό – Αυτά είναι χρήσιμα για την δικτύωση ορθογώνιων πλακών. Θα το χρησιμοποιήσουμε για τις κάθετες πλάκες, έτσι μπορούμε να δημιουργήσουμε ωραία τετράγωνα ισομετρικά πλέγματα αφού μπορούμε να ελέγξουμε τις διαιρέσεις b και h
- Μη δομημένα τετράπλευρα – είναι ιδανικά για πολύπλοκα σχήματα πιάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, το επάνω καπάκι και η βάση του κυλίνδρου.
Χρησιμοποιώντας συνδυασμούς αυτών, μπορούμε να δικτυώσουμε το σιλό μας. Επιλέγοντας τους κάθετους τοίχους, μετά κάντε δεξί κλικ Διχτυωτή πλάκα και κάνουμε το ίδιο για την πλάκα βάσης:
Προσθήκη υποστήριξης Surface Spring
Μπορούμε να προσθέσουμε ένα επιφανειακό στήριγμα ελατηρίου για να προσομοιώσουμε την αλληλεπίδραση ελατηρίου του εδάφους με τη δομή. Για να προσθέσετε αυτόν τον τύπο συστήματος υποστήριξης, απλά επιλέξτε το πιάτο και κάντε κλικ Προσθήκη υποστήριξης Surface Spring κάτω από την επιλογή Υποστήριξη. Αυτό θα ανοίξει την ακόλουθη είσοδο:
Οι χρήστες μπορούν στη συνέχεια να εισαγάγουν το Modulus of Subgrade Reaction για το έδαφος τους, η οποία λαμβάνεται συνήθως από μια γεωτεχνική αναφορά για την τοποθεσία του ιστότοπού σας. Το λογισμικό θα το μεταφράσει αυτόματα σε μια σταθερά ακαμψίας ελατηρίου για τη στήριξη του ελατηρίου. Αυτός ο τύπος στήριξης είναι τυπικός όταν η δομή σας κάθεται στο έδαφος. Ωστόσο, εάν η δομή σας βασίζεται σε κάποιο άλλο σύστημα υποστήριξης, προφανώς θα χρησιμοποιούσατε διαφορετικό τύπο υποστήριξης.
Επίλυση & Αναθεώρηση
Μέχρι τώρα, θα πρέπει μέχρι τώρα να έχετε ολοκληρώσει τα ακόλουθα:
- Η γεωμετρία των πιάτων σας έχει ρυθμιστεί, συμπεριλαμβανομένου του πάχους πλάκας
- Ιδιότητες υλικών των πιάτων σας (σε αυτό το παράδειγμα χρησιμοποιούμε την προεπιλογή Δομικού χάλυβα) αλλά αυτό το υλικό θα πρέπει να επανεξεταστεί για τη συγκεκριμένη περίπτωση σας
- Πιάτα όλα διχτυωμένα
- Πιέσεις που εφαρμόζονται, μπορείτε επίσης να προσθέσετε επιπλέον φορτία για τον άνεμο, χιόνι κλπ…
- Ορισμένες οριακές συνθήκες
Είστε επιτέλους έτοιμοι να λύσετε! Κάντε κλικ Λύσει στην επάνω δεξιά γωνία για να εκτελέσετε την ανάλυση. Ανάλογα με τον αριθμό των διχτυωτών στοιχείων που έχετε, αυτό μπορεί να διαρκέσει περίπου ένα λεπτό.
Τώρα μπορείτε να ελέγξετε τα αποτελέσματα της ανάλυσής σας κάνοντας κλικ Πλάκες και ενεργοποιώντας ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Σε αυτήν την περίπτωση, εξετάζουμε τα αποτελέσματα του αθροίσματος μετατόπισης για να ελέγξουμε ότι το μοντέλο είναι συνδεδεμένο και κατασκευασμένο σωστά. Με την κλιμάκωση της εκτροπής (μικρό + Πάπυρος) θα πρέπει να μπορείτε να ελέγξετε τυχόν προφανή ζητήματα ή προβλήματα στο μοντέλο σας.
Συχνές ερωτήσεις
k = p/s
k = Συντελεστής Υποβάθμισης Αντίδρασης
p = Εφαρμοσμένη πίεση
S = μετατόπιση εδάφους
Η μονάδα είναι kip/ft3, καθώς αντιπροσωπεύει την ποσότητα της πίεσης που ασκείται στην παραμόρφωση του εδάφους.
Αυτό εξαρτάται πλήρως από το προφίλ του εδάφους και πρέπει να καθοριστεί από γεωτεχνικό μηχανικό ή κατάλληλη γεωτεχνική έκθεση.
Ωστόσο, Για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι ένας τυπικός συντελεστής αντίδρασης υποβάθμισης για τη συμπαγή άμμο 0.05 - 0.15 MPa/mm
Μπορείτε επίσης να συνδέσετε ολόκληρο το μοντέλο σας με ένα μόνο κλικ. Για να το κάνω αυτό, επιλέξτε όλα τα πιάτα σας και κάντε κλικ AutoMesh. Το όφελος να το κάνεις με αυτόν τον τρόπο, είναι ότι όλες οι πλάκες σας θα συνδεθούν σωστά και θα συνδέσει αυτόματα τυχόν εσωτερικούς κόμβους και μέλη.
Αυτό είναι ευεργετικό για πιο σύνθετες δομές και μοντέλα, Ωστόσο, σε αυτήν την περίπτωση, οι περισσότερες πλάκες και το μοντέλο ήταν συμμετρικά, ώστε να μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τη διαδικασία χειροκίνητης δικτύωσης.