Estructura de silo de acero utilizando placas y elementos de Shell

Aprenda a usar SkyCiv Shell Elements para modelar y analizar una estructura de silo con cargas hidrostáticas.

En este tutorial, veremos dos formas de modelar una estructura como esta. (1) utilizando el complemento de Excel y (2) utilizando las funciones integradas de SkyCiv Structural 3D. Nos centraremos principalmente en (2), usando las operaciones de modelado y las capacidades de mallado de S3D.

Ver otros ejemplos

[BONO] Uso del complemento SkyCiv Excel

Excel es una herramienta extremadamente poderosa ya que las fórmulas integradas facilitan los cálculos de geometría compleja.. SkyCiv tiene una instalación de un clic disponible para nuestro complemento de Excel. Agregar algunos parámetros, luego usando los cálculos estándar (en este caso porque, PECADO) para construir tu modelo de silo.

Steel Silo Structure

El complemento sería el método preferido si esta es una estructura común. Dedicar más tiempo a generar modelos a partir de unos pocos parámetros ahorraría horas a largo plazo. Guardar esta plantilla para usarla una y otra vez en sus estructuras de silos sería un gran ahorro de tiempo.!

Modele una tira de una sola placa

Al modelar silos, a menudo es más fácil comenzar con un solo elemento y luego rotar ese elemento para formar la base de su modelo. Queremos crear una sola tira., que está fuera del centro, luego gire sobre ese punto central para completar la estructura. Para hacer esto, haremos algunos cálculos simples para comprender cuántos segmentos necesitaremos y el grado entre segmentos:

  • Diámetro de la estructura, en este ejemplo, 6ft
  • Queremos crear un 'circular'’ estructura dividida en 60 segmentos
  • Por lo tanto, nosotros necesitamos 360/60 = 6 grados entre cada segmento
  • La posición de cada tira se puede calcular usando COS & SIN el diámetro
Steel Silo Structure using Plates

Ingresando estos nodos en la hoja de datos para formar los nodos de esquina para nuestra primera placa. Puede agregar un plato rápidamente (a) resaltando todos los nodos (2) luego haga clic derecho en la GUI y haga clic en Agregar placa. El software colocará automáticamente sus nodos en el sentido de las agujas del reloj y agregará la placa por usted! Esto se vuelve aún más útil cuando llega el momento de agregar nuestras placas superiores e inferiores más complejas..

Aplique sus presiones hidrostáticas

Uso de presiones lineales, podemos agregar presiones hidrostáticas para simular las presiones crecientes aplicadas desde el agua o cualquier otro líquido que esté presente en su silo. Nuestro plan aquí es construir un solo segmento, con una sola presión:

Steel Silo Structure

Las presiones lineales se suman sumando P1, P2, P3 (los tres nodos para dictar la dirección de la presión) y luego M1,M2,M3 (la magnitud de las presiones para cada uno de esos puntos). En el ejemplo anterior, puede ver que hemos agregado 1kip para los dos primeros puntos, y 0kip para el tercer punto – creando una presión triangular.

Gira/Repite tu tira

Una vez que esté satisfecho con su tira única, es hora de rotar/repetir. Resalta tu tira, luego haga clic en Operaciones – Girar, que mostrará la siguiente entrada:

Design Steel Silo Structure

Añadir el número de repeticiones, el ángulo entre la repetición y luego el eje (en este caso estamos rotando sobre el vector 0,1,0 del eje global). Una vez enviado, deberías ver las paredes verticales de tu silo completas. Nota: La repetición también repetirá sus presiones hidrostáticas, simplemente se han ocultado por simplicidad:

Design Steel Silo Structure

Malla tus platos

Para generar un modelo de análisis más preciso, queremos mallar las placas en elementos más pequeños. Admitimos dos tipos de mallas, cada uno con su propia ventaja:

  1. Cuadrilátero Estructurado – estos son útiles para mallar placas rectangulares. Usaremos esto para las placas verticales., para que podamos crear bonitas mallas isométricas cuadradas ya que podemos controlar las divisiones b y h
  2. Cuadriláteros no estructurados – estos son ideales para formas de placas complejas. En este caso, la tapa superior y la base del cilindro.

Usando una combinación de estos podemos engranar nuestro silo. Selección de las paredes verticales, luego haz clic derecho Placa de malla y haciendo lo mismo con la placa base:

Design Steel Silo Structure using Plates

Agregar soporte de resorte de superficie

Podemos agregar un soporte de resorte superficial para simular la interacción del resorte del suelo con la estructura. Para añadir este tipo de sistema de apoyo, simplemente seleccione la placa y haga clic Agregar soporte de resorte de superficie en la opción Soportes. Esto abrirá la siguiente entrada:

steel silo design

Luego, los usuarios pueden ingresar el módulo de reacción de subrasante para su suelo, que normalmente se toma de un informe geotécnico para la ubicación de su sitio. El software traducirá automáticamente esto a una constante de rigidez del resorte para el soporte del resorte.. Este tipo de soporte es típico cuando su estructura está asentada sobre el suelo.. sin embargo, si su estructura está construida sobre algún otro sistema de soporte, obviamente usarías un tipo diferente de soporte.

Resolviendo & Revisando

Por ahora, ya deberías tener lo siguiente completo:

  • La geometría de sus placas está configurada., incluyendo el espesor de la placa
  • Propiedades materiales de sus placas (en este ejemplo estamos usando el preajuste Acero estructural) pero este material debe ser revisado para su caso particular
  • Placas todas enmalladas
  • Presiones aplicadas, también puede agregar cargas adicionales para el viento, nieve, etc.…
  • Condiciones de contorno definidas

Finalmente estás listo para resolver! Haz clic Resolver en la esquina superior derecha para realizar el análisis. Dependiendo del número de elementos mallados que tenga, esto puede tomar un minuto más o menos.

Ahora puede revisar los resultados de su análisis haciendo clic en Placas y activando un resultado particular. En este caso, estamos viendo los resultados de la suma de desplazamiento para revisar que el modelo esté conectado y construido correctamente. Escalando la desviación (S + Desplazarse) debería poder revisar cualquier problema o problema obvio en su modelo.

steel silo design

Preguntas más frecuentes

Mide la deformación del suelo por unidad de presión aplicada.. A veces es más fácil ver cómo se calcula esto:

k = p/s

k = Módulo de reacción de la subrasante
p = Presión aplicada
S = desplazamiento del suelo

la unidad es kip/ft3, ya que representa la cantidad de presión aplicada a la deformación del suelo.

Esto depende completamente del perfil del suelo y debe ser determinado por un ingeniero geotécnico o un informe geotécnico apropiado..

sin embargo, por ejemplo, un módulo típico de reacción de subrasante para arena compactada podría ser 0.05 - 0.15 MPa/mm

También puede mallar todo su modelo con un solo clic. Para hacer esto, seleccione todas sus placas y haga clic Malla automática. El beneficio de hacerlo de esta manera, es que todas sus placas estarán correctamente conectadas y automáticamente conectará los nodos y miembros internos.

Esto es beneficioso para estructuras y modelos más complejos., sin embargo, en este caso, la mayoría de las placas y el modelo eran simétricos, por lo que pudimos usar el proceso de mallado manual.

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