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Modelando un invernadero

Introducción

Las estructuras de invernadero son estructuras relativamente simples y ligeras que se utilizan a menudo en desarrollos agrícolas para proteger las plantas de condiciones climáticas extremas., especialmente durante la temporada de invierno. El material seleccionado suele ser acero o aluminio.. En este tutorial, le mostraremos cómo modelar una estructura de invernadero usando SkyCiv software de análisis estructural.




Comportamiento estructural

Un invernadero típicamente consiste en correas horizontales, vigas primarias, postes verticales y eventualmente sistemas de arriostramiento. Las correas se utilizan para distribuir las cargas verticales, así como las cargas de viento hacia arriba y hacia adentro que actúan sobre el techo a las vigas primarias.. Por esta razón, las conexiones de momento se usan típicamente para conectar correas y vigas primarias. Las vigas primarias transfieren las cargas verticales y laterales a los postes verticales., que actúan de manera similar a las columnas en edificios. Los postes deben poder transferir las cargas al suelo sin abrocharse. En casos de invernaderos relativamente grandes para la estabilidad de la estructura en su conjunto y para limitar los desplazamientos laterales., los sistemas de arriostramiento son de uso frecuente, compuesto por miembros de armadura (generalmente en forma de X).

Aspectos de modelado usando SkyCiv

Para el modelado numérico de los diferentes miembros estructurales., SkyCiv ofrece una variedad de opciones tanto para secciones transversales como para condiciones de contorno. Los postes verticales generalmente se fijan en su base (FFFFRR) y continuo en la conexión con vigas primarias en la parte superior (FFFFFF). Los miembros diagonales del sistema de arriostramiento, si está presente, están fijados en ambos extremos y, por lo tanto, solo pueden recibir deformaciones axiales. Por otra parte, Las correas y las vigas primarias también pueden recibir momentos de flexión y fuerzas de corte.

Este ejemplo muestra la respuesta de un invernadero con 30 nodos y 35 miembros sometidos a carga de viento en el X solo dirección (se excluye el peso propio). El material seleccionado es acero estructural.. Para las correas una sección hueca rectangular RHS 100 X 50 X 3.0 se usa mientras que para las vigas primarias se usan un canal de sección y secciones de ángulo. Para los miembros diagonales se adopta la sección angular. Al definir los miembros del truss, el momento flector se libera en ambos extremos (FFFFRR) seleccionando "Truss" en lugar de "Frame" debajo del cuadro de texto ID de miembro.

Figura 1: Miembros estructurales que incluyen liberaciones finales y cargas de viento distribuidas en el invernadero..

Figura 1: Miembros estructurales que incluyen liberaciones finales y cargas de viento distribuidas en el invernadero..

Resultados a nivel global y local

SkyCiv hace posible visualizar el resultado del análisis tanto localmente en términos de tensiones y desplazamientos de nodos como globalmente en términos de fuerzas internas. A continuación, se ilustra una instantánea del diagrama de momento flector en la forma de diagrama clásico, con el que la mayoría de los ingenieros están familiarizados. Se puede ver que el momento máximo es bastante bajo (0.6 kNm).

Figura 1: Diagrama de momento flector de la estructura del invernadero.

Figura 2: Diagrama de momento flector de la estructura del invernadero.

La siguiente figura muestra la forma deformada de la estructura analizada, así como los desplazamientos de nodos en el X dirección. Tenga en cuenta que el desplazamiento máximo es la resultante de los desplazamientos paralelos a X, y, y con direcciones y, por lo tanto, es mayor que el desplazamiento del nodo horizontal del marco en el X dirección.

Figura 3: Forma deformada del invernadero bajo cargas de viento.

Figura 3: Forma deformada del invernadero bajo cargas de viento.

En la siguiente instantánea, las fuerzas axiales que actúan sobre los diferentes miembros pueden verse como flechas. La tensión se ilustra en color rojo. (flechas que apuntan lejos del nodo de interés) mientras que la compresión se muestra en color azul (flechas que apuntan hacia el nodo de interés). Se puede ver que los postes verticales de la parte trasera y los miembros horizontales que conectan la cara posterior del invernadero con la cara frontal son los miembros más cargados. Los miembros diagonales también reciben fuerzas axiales significativas. Cabe señalar que los miembros sometidos a compresión siempre deben ser verificados por pandeo. Esto también se puede analizar en SkyCiv ejecutando un Análisis de pandeo. En este ejemplo, la carga de compresión máxima es bastante pequeña. (8.7 kN).

Figura 1: Fuerzas axiales que actúan sobre los miembros estructurales del invernadero bajo cargas de viento..

Figura 4: Fuerzas axiales que actúan sobre los miembros estructurales del invernadero bajo cargas de viento..

Esta última instantánea ilustra otra característica versátil de SkyCiv que es visualizar la salida de la estructura en 3D usando colores para indicar ubicaciones donde se alcanzan los valores máximos del factor trazado.. Aquí el estrés por inclinarse sobre el con se muestra la dirección. Se puede observar que las correas son los miembros más estresados, pero el estrés máximo es 57.7 MPa, lo que significa que la seguridad estructural está garantizada. El usuario siempre es libre de modificar el sistema estructural para que la estructura cumpla con todos los requisitos estructurales y no estructurales. (por ejemplo espacio disponible).

 Figura 1: 3Visualización D con color de la intensidad de los esfuerzos de flexión sobre el eje z.

Figura 5: 3Visualización D con color de la intensidad de los esfuerzos de flexión sobre el eje z.

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