Introdução
As estruturas de estufa são estruturas relativamente simples e leves que são frequentemente usadas em desenvolvimentos agrícolas para proteger as plantas de condições climáticas extremas, especialmente durante a temporada de inverno. O material selecionado é geralmente aço ou alumínio. Neste tutorial, mostraremos como modelar uma estrutura de estufa usando Software de análise estrutural SkyCiv.
Comportamento estrutural
Uma estufa normalmente consiste em terças horizontais, primário feixes, postagens verticais, e eventualmente sistemas de reforço. As terças são usadas para distribuir as cargas verticais, bem como as cargas do vento ascendente e interno que atuam no telhado para as vigas primárias. Por esta razão, conexões de momento são normalmente usadas para conectar terças e vigas primárias. As vigas primárias transferem as cargas verticais e laterais para os postes verticais, que agem de forma semelhante como colunas em edifícios. Os postes devem ser capazes de transferir as cargas para o solo sem flambar. Nos casos de estufas relativamente grandes para a estabilidade da estrutura como um todo e para limitar os deslocamentos laterais, sistemas de contraventamento são frequentemente usados, composto por membros de treliça (geralmente na forma de X).
Modelando aspectos usando SkyCiv
Para a modelagem numérica dos diferentes membros estruturais, SkyCiv oferece uma variedade de opções tanto para seções transversais quanto para condições de contorno. Postes verticais são normalmente fixados em sua base (FFFFRR) e contínua na ligação com vigas primárias no topo (FFFFFF). Os membros diagonais do sistema de contraventamento, se presente, são fixados em ambas as extremidades e, portanto, podem receber apenas deformações axiais. Por outro lado, terças e vigas primárias também podem receber momentos fletores e forças cortantes.
Este exemplo mostra a resposta de uma estufa com 30 nós e 35 elementos sujeitos a carregamento de vento no x somente direção (peso próprio é excluído). O material selecionado é aço estrutural. Para as terças uma seção oca retangular RHS 100 x 50 x 3.0 é usado enquanto para os feixes primários são usados um canal de seção e seções angulares. Para os membros diagonais, seções angulares são adotadas. Ao definir os membros da treliça, o momento fletor é liberado em ambas as extremidades (FFFFRR) selecionando “Truss” em vez de “Frame” abaixo da caixa de texto Member ID.
Figura 1: Membros estruturais, incluindo lançamentos finais e cargas de vento distribuídas na estufa.
Resultados a nível global e local
SkyCiv torna possível visualizar o resultado da análise tanto localmente em termos de tensões e deslocamentos de nós, quanto globalmente em termos de forças internas. A seguir, um instantâneo do diagrama de momento fletor é ilustrado na forma de diagrama clássico, com os quais a maioria dos engenheiros estão familiarizados. Pode-se ver que o momento máximo é bastante baixo (0.6 kNm).
Figura 2: Diagrama de momento fletor da estrutura da estufa.
A figura a seguir mostra a forma deformada da estrutura analisada, bem como os deslocamentos dos nós no x direção. Observe que o deslocamento máximo é a resultante dos deslocamentos paralelos a x, Y, e z direções e é, portanto, maior que o deslocamento horizontal do nó do pórtico no x direção.
Figura 3: Forma deformada da estufa sob cargas de vento.
No instantâneo a seguir o forças axiais agindo sobre os diferentes membros pode ser visto como setas. A tensão é ilustrada na cor vermelha (setas apontando para fora do nó de interesse) enquanto a compressão é mostrada na cor azul (setas apontando para o nó de interesse). Pode-se observar que os postes verticais da parte traseira e os membros horizontais que ligam a face posterior da estufa com a face frontal são os membros mais carregados.. Os membros diagonais também recebem forças axiais significativas. Deve-se observar que os membros submetidos à compressão devem sempre ser verificados quanto à flambagem. Isso também pode ser analisado no SkyCiv executando um Análise de Flambagem. Neste exemplo, a carga de compressão máxima é bastante pequena (8.7 kN).
Figura 4: Forças axiais que atuam nos membros estruturais da estufa sob cargas de vento.
Este último instantâneo ilustra outro recurso versátil do SkyCiv que é visualizar a saída da estrutura em 3D usando cores para indicar locais onde os valores máximos do fator plotado são alcançados. Aqui a tensão para flexão sobre o z direção é mostrada. Pode-se observar que as terças são os membros mais estressados, mas a tensão máxima é 57.7 MPa, o que significa que a segurança estrutural é garantida. O usuário está sempre livre para modificar o sistema estrutural para que a estrutura atenda a todos os requisitos estruturais e não estruturais (por exemplo, espaço disponível).
Figura 5: 3Visualização D com cor da intensidade das tensões de flexão em torno do eixo z.
SkyCiv Structural 3D
Espero que este tutorial tenha ajudado você a entender o processo de modelagem de uma estufa. Inscreva-se hoje para iniciar seu projeto!
