Struttura del silo in acciaio utilizzando piastre ed elementi shell

Scopri come utilizzare SkyCiv Shell Elements per modellare e analizzare una struttura di silo con carichi idrostatici.

In questa procedura dettagliata esamineremo due modi per modellare una struttura come questa. (1) utilizzando il plug-in di Excel e (2) utilizzando le funzionalità integrate di SkyCiv Structural 3D. Ci concentreremo principalmente su (2), utilizzando le operazioni di modellazione e le capacità di meshing di S3D.

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[BONUS] Utilizzo del plug-in Excel SkyCiv

Excel è uno strumento estremamente potente poiché le formule integrate semplificano i calcoli geometrici complessi. SkyCiv ha un'installazione con un clic disponibile per il nostro plugin Excel. Aggiunta di alcuni parametri, quindi utilizzando i calcoli standard (in questo caso COS, PECCATO) per costruire il tuo modello di silo.

Steel Silo Structure

Il plugin sarebbe il metodo preferito se questa è una struttura comune. Dedicare più tempo alla generazione di modelli da pochi parametri farebbe risparmiare ore a lungo termine. Salvare questo modello per utilizzarlo più e più volte per le strutture del silo sarebbe un grande risparmio di tempo!

Modella una singola striscia di piastra

Quando si modellano i silos, spesso è più semplice iniziare con un singolo elemento e quindi ruotarlo per formare la base del modello. Vogliamo creare una singola striscia, che è offerto dal centro, quindi ruotare attorno a quel punto centrale per completare la struttura. Per fare questo, faremo alcuni semplici calcoli per capire di quanti segmenti avremo bisogno e il grado tra i segmenti:

  • Diametro della struttura, in questo esempio, 6ft
  • Vogliamo creare una “circolare”.’ struttura suddivisa in 60 segmenti
  • Pertanto, abbiamo bisogno 360/60 = 6 gradi tra ciascun segmento
  • La posizione di ciascuna striscia può essere calcolata utilizzando COS & PECCATO il diametro
Steel Silo Structure using Plates

Inserendo questi nodi nella scheda tecnica per formare i nodi d'angolo per il nostro primo piatto. Puoi aggiungere rapidamente un piatto (un carico) evidenziando tutti i nodi (2) quindi fare clic con il pulsante destro del mouse sulla GUI e fare clic Aggiungi piatto. Il software metterà automaticamente i tuoi nodi in senso orario e aggiungerà la piastra per te! Ciò diventa ancora più utile quando arriva il momento di aggiungere le nostre piastre superiori e inferiori più complesse.

Applica le tue pressioni idrostatiche

Utilizzo di pressioni lineari, possiamo aggiungere pressioni idrostatiche per simulare le crescenti pressioni applicate dall'acqua o da qualsiasi altro liquido presente nel vostro silo. Il nostro piano qui è costruire un singolo segmento, con una sola pressione:

Steel Silo Structure

Le pressioni lineari vengono aggiunte aggiungendo P1, P2, P3 (i tre nodi per dettare la direzione della pressione) e poi M1, M2, M3 (l'entità delle pressioni per ciascuno di questi punti). Nell'esempio sopra, puoi vedere che abbiamo aggiunto 1 kip per i primi due punti, e 0kip per il terzo punto – creando una pressione triangolare.

Ruota/Ripeti la tua striscia

Una volta che sei soddisfatto della tua singola striscia, è ora di ruotarlo/ripeterlo. Evidenzia la tua striscia, quindi fare clic su Operazioni – Ruotare, che mostrerà il seguente input:

Design Steel Silo Structure

Aggiungi il numero di ripetizioni, l'angolo tra la ripetizione e quindi l'asse (in questo caso stiamo ruotando attorno al vettore 0,1,0 dall'asse globale). Una volta inviato, dovresti vedere le pareti verticali del tuo silo complete. Nota: La ripetizione ripeterà anche le pressioni idrostatiche, sono stati semplicemente nascosti per semplicità:

Design Steel Silo Structure

Mesh i tuoi piatti

Per generare un modello di analisi più accurato, vogliamo unire le piastre in elementi più piccoli. Supportiamo due tipi di mesh, ognuno con il proprio vantaggio:

  1. Quadrilatero strutturato – questi sono utili per la mesh di piastre rettangolari. Lo useremo per i piatti verticali, quindi possiamo creare belle mesh isometriche quadrate poiché possiamo controllare le divisioni b e h
  2. Quadrilateri non strutturati – questi sono ideali per forme di lastre complesse. In questo caso, il coperchio superiore e la base del cilindro.

Usando una combinazione di questi possiamo ingranare il nostro silo. Selezione delle pareti verticali, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse Piastra a rete e facendo lo stesso per la piastra di base:

Design Steel Silo Structure using Plates

Aggiungi il supporto della molla di superficie

Possiamo aggiungere un supporto elastico superficiale per simulare l'interazione elastica del terreno con la struttura. Per aggiungere questo tipo di sistema di supporto, è sufficiente selezionare la piastra e fare clic Aggiungi il supporto della molla di superficie sotto l'opzione Supporti. Questo aprirà il seguente input:

steel silo design

Gli utenti possono quindi inserire il modulo di reazione del sottosuolo per il loro terreno, che in genere viene preso da un rapporto geotecnico per la posizione del tuo sito. Il software lo tradurrà automaticamente in una rigidità della molla costante per il supporto della molla. Questo tipo di supporto è tipico quando la tua struttura è appoggiata sul terreno. Tuttavia, se la tua struttura è costruita su qualche altro sistema di supporto, ovviamente utilizzeresti un diverso tipo di supporto.

soluzione & Revisione

Da adesso, a questo punto dovresti avere quanto segue completo:

  • La geometria dei tuoi piatti è impostata, compreso lo spessore della lamiera
  • Proprietà dei materiali delle vostre piastre (in questo esempio stiamo utilizzando il preset Acciaio strutturale) ma questo materiale dovrebbe essere esaminato per il tuo caso particolare
  • Piastre tutte a rete
  • Pressioni applicate, puoi anche aggiungere carichi aggiuntivi per il vento, neve ecc…
  • Condizioni al contorno definite

Sei finalmente pronto per risolvere! Clic Risolvere nell'angolo in alto a destra per eseguire l'analisi. A seconda del numero di elementi mesh che hai, questo potrebbe richiedere circa un minuto.

È ora possibile rivedere i risultati dell'analisi facendo clic su Piatti e attivando un risultato particolare. In questo caso, stiamo esaminando i risultati della somma di spostamento per verificare che il modello sia connesso e costruito correttamente. Ridimensionando la deflessione (S + Scorrere) dovresti essere in grado di esaminare eventuali problemi o problemi evidenti nel tuo modello.

steel silo design

FAQ

Questo misura la deformazione del terreno per unità di pressione applicata. A volte è più semplice osservare come viene calcolato:

k = p/s

k = Modulo di reazione del sottofondo
p = Pressione applicata
S = spostamento del suolo

L'unità è kip/ft3, in quanto rappresenta la quantità di pressione applicata alla deformazione del terreno.

Questo dipende completamente dal profilo del terreno e dovrebbe essere determinato da un ingegnere geotecnico o da un'apposita relazione geotecnica.

Tuttavia, ad esempio, potrebbe essere un tipico modulo di reazione del sottofondo per la sabbia compattata 0.05 - 0.15 MPa/mm

Puoi anche creare mesh per l'intero modello con un solo clic. Per fare questo, seleziona tutti i tuoi piatti e clicca Rete automatica. Il vantaggio di farlo in questo modo, è che tutti i tuoi piatti saranno collegati correttamente e collegherà automaticamente eventuali nodi e membri interni.

Ciò è vantaggioso per strutture e modelli più complessi, tuttavia in questo caso la maggior parte delle lastre e del modello era simmetrico, quindi abbiamo potuto utilizzare il processo di meshing manuale.

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