introduction
Les structures de serre sont des structures relativement simples et légères qui sont souvent utilisées dans les développements agricoles pour protéger les plantes des conditions météorologiques extrêmes, surtout pendant la saison d'hiver. Le matériau choisi est généralement l'acier ou l'aluminium. Dans ce tutoriel, nous allons vous montrer comment modéliser une structure de serre en utilisant Logiciel d'analyse structurelle SkyCiv.
Comportement structurel
Une serre se compose généralement de pannes horizontales, primaire poutres, poteaux verticaux, et éventuellement des systèmes de contreventement. Les pannes sont utilisées pour répartir les charges verticales ainsi que les charges de vent ascendant et intérieur agissant sur le toit vers les poutres primaires. Pour cette raison, les connexions de moment sont généralement utilisées pour connecter les pannes et les poutres primaires. Les poutres primaires transfèrent les charges verticales et latérales aux poteaux verticaux, qui agissent de la même manière que les colonnes dans les bâtiments. Les poteaux doivent pouvoir transférer les charges au sol sans flambage. Dans les cas de serres relativement grandes pour la stabilité de la structure dans son ensemble et afin de limiter les déplacements latéraux, des systèmes de contreventement sont souvent utilisés, composé de membres de fermes (généralement sous la forme de X).
Aspects de modélisation à l'aide de SkyCiv
Pour la modélisation numérique des différents éléments structuraux, SkyCiv offre une variété d'options à la fois pour les sections transversales et pour les conditions aux limites. Les poteaux verticaux sont généralement épinglés à leur base (FFFFRR) et continue à la connexion avec les poutres primaires sur le dessus (FFFFFF). Les éléments diagonaux du système de contreventement, si présent, sont épinglés aux deux extrémités et ne peuvent donc recevoir que des déformations axiales. D'autre part, les pannes et les poutres primaires peuvent également recevoir des moments de flexion et des forces de cisaillement.
Cet exemple montre la réponse d'une serre avec 30 nœuds et 35 éléments soumis au vent dans le X direction seulement (le poids propre est exclu). Le matériau sélectionné est l'acier de construction. Pour les pannes une section creuse rectangulaire RHS 100 X 50 X 3.0 est utilisé alors que pour les poutres primaires, un canal de section et des sections d'angle sont utilisés. Pour les membres diagonaux, les sections angulaires sont adoptées. Lors de la définition des membres de la ferme, le moment de flexion est relâché aux deux extrémités (FFFFRR) en sélectionnant "Truss" au lieu de "Frame" sous la zone de texte ID de membre.
Figure 1: Éléments de structure, y compris les rejets finaux et les charges de vent réparties sur la serre.
Résultats au niveau mondial et local
SkyCiv permet de visualiser la sortie de l'analyse à la fois localement en termes de contraintes et de déplacements de nœuds ainsi que globalement en termes de forces internes. Dans ce qui suit, un instantané du diagramme du moment de flexion est illustré sous la forme de diagramme classique, que la plupart des ingénieurs connaissent. On voit que le moment maximum est plutôt bas (0.6 kNm).
Figure 2: Diagramme du moment de flexion de la structure de la serre.
La figure suivante montre la forme déformée de la structure analysée ainsi que les déplacements des nœuds dans le X direction. Notez que le déplacement maximum est la résultante des déplacements parallèles à X, Y, et z directions et est donc plus grand que le déplacement horizontal du nœud du cadre dans le X direction.
Figure 3: Forme déformée de la serre sous les charges de vent.
Dans l'instantané suivant, le forces axiales agissant sur les différents membres peut être visualisé sous forme de flèches. La tension est illustrée en rouge (flèches pointant loin du nœud d'intérêt) tandis que la compression est affichée en bleu (flèches pointant vers le nœud d'intérêt). On voit que les montants verticaux de l'arrière et les éléments horizontaux reliant la face arrière de la serre à la face avant sont les éléments les plus chargés. Les éléments diagonaux reçoivent également des forces axiales importantes. Il convient de noter que les éléments soumis à la compression doivent toujours être vérifiés pour le flambement. Cela aussi peut être analysé dans SkyCiv en exécutant un Analyse de flambement. Dans cet exemple, la charge de compression maximale est plutôt faible (8.7 kN).
Figure 4: Forces axiales agissant sur les éléments de structure de la serre sous les charges de vent.
Ce dernier instantané illustre une autre fonctionnalité polyvalente de SkyCiv qui consiste à visualiser la sortie de la structure en 3D en utilisant des couleurs pour indiquer les emplacements où les valeurs maximales du facteur tracé sont atteintes. Ici, le stress pour se pencher sur le z la direction est indiquée. On peut observer que les pannes sont les éléments les plus sollicités mais la contrainte maximale est 57.7 MPa, ce qui signifie que la sécurité structurelle est garantie. L'utilisateur est toujours libre de modifier le système structurel afin que la structure réponde à toutes les exigences structurelles et non structurelles (par exemple espace disponible).
Figure 5: 3Visualisation D avec couleur de l'intensité des contraintes de flexion autour de l'axe z.
SkyCiv Structural 3D
J'espère que ce tutoriel vous a aidé à comprendre le processus de modélisation d'une serre. Inscrivez-vous aujourd'hui pour démarrer votre projet!
