Membrána materialsEdit
Běžné materiály pro dvojnásobně zakřivené struktury tkaniny jsou PTFE vrstvou sklolaminátu a PVC-potažené polyesterem. Jedná se o tkané materiály s různou pevností v různých směrech. Warp vlákna (vlákna, která jsou původně rovný—ekvivalentní spuštění vláken na tkalcovském stavu) může nést větší zatížení, než útek nebo vyplnit vláken, které jsou tkané mezi warp vlákna.
jiné struktury využívají ETFE film, buď jako jednovrstvý, nebo ve formě polštáře (který může být nafouknut, aby poskytoval dobré izolační vlastnosti nebo estetický efekt-jako na Allianz Aréně v Mnichově). Polštáře ETFE mohou být také leptány vzory, aby při nafouknutí na různé úrovně propouštěly různé úrovně světla.
za denního světla nabízí průsvitnost látkové membrány měkké rozptýlené přirozeně osvětlené prostory, zatímco v noci lze umělé osvětlení použít k vytvoření okolní vnější luminiscence. Nejčastěji jsou podporovány konstrukčním rámem, protože nemohou odvodit svou sílu z dvojitého zakřivení.
CablesEdit
Kabely mohou být z měkké oceli, vysokopevnostní oceli (tažené uhlíkové oceli), z nerezové oceli, polyesteru nebo aramidová vlákna. Konstrukční kabely jsou vyrobeny z řady malých pramenů zkroucených nebo spojených dohromady, aby vytvořily mnohem větší kabel. Ocelová lana jsou buď spirála pramen, kde kruhové tyče jsou stočeny a „lepí“ pomocí polymeru nebo uzavřených pramen, kde se jednotlivé zámkové ocelové prvky tvoří kabel (často s spirála strand core).
Spirálový pramen je o něco slabší než uzamčený pramen cívky. Ocelové spirálové kabely mají Youngův modul e 150±10 KN / mm2 (nebo 150±10 GPa)a přicházejí ve velikostech od 3 do průměru 90 mm. Spirála pramen trpí stavební úsek, kde prameny kompaktní, když je kabel vložen. To je obvykle odstraněn tím, že pre-natahování kabelu a cyklistika zatížení nahoru a dolů na 45% maximální zatížení v tahu.
uzamčený pramen cívky má obvykle Youngův modul 160±10 KN / mm2 a je dodáván ve velikostech od 20 mm do 160 mm.
vlastnosti prameny jednotlivci z různých materiálů jsou uvedeny v tabulce níže, kde UTS je mez pevnosti v tahu, nebo mez pevnosti:
| E (GPa) | UTS (MPa) | Strain at 50% of UTS | |
|---|---|---|---|
| Solid steel bar | 210 | 400–800 | 0.24% |
| Steel strand | 170 | 1550–1770 | 1% |
| Wire rope | 112 | 1550–1770 | 1.5% |
| Polyester fibre | 7.5 | 910 | 6% |
| Aramid fibre | 112 | 2800 | 2.5% |
Strukturální formsEdit
nafukovací konstrukce jsou formou tahové struktury, kde tkaniny obálka je podporován tlakového vzduchu.
většina textilních struktur odvozuje svou sílu z jejich dvojnásobně zakřiveného tvaru. Tím, že nutí tkaniny, aby se na double-zakřivení tkanina získá dostatečnou tuhost, aby vydržel zátěž, které je vystaven (například zatížení větrem a sněhem). S cílem navodit dostatečně dvojnásobně zakřivené podobě, to je nejvíce často nutné, aby se předpětí nebo předpětí tkaniny nebo jeho nosné konstrukce.
Formulář-findingEdit
chování konstrukcí, které jsou závislé na předpětí pro dosažení jejich síla je nelineární, takže nic jiného než velmi jednoduchý kabel má, až do 1990, bylo velmi obtížné navrhnout. Nejběžnější způsob, jak navrhnout dvojnásobně zakřivené tkaniny konstrukce bylo vytvořit modely v měřítku z poslední budovy ve snaze porozumět svému chování a chování formuláře-hledání cvičení. Tyto modely v měřítku často zaměstnáni skladování materiálu nebo punčocháče, nebo mýdlo film, jak se chovat ve velmi podobným způsobem jako strukturální látky (nemohou nést smyku).
mýdlové fólie mají rovnoměrné napětí v každém směru a vyžadují vytvoření uzavřené hranice. Přirozeně tvoří minimální povrch-formu s minimální plochou a ztělesňující minimální energii. Je však velmi obtížné je měřit. U velkého filmu může jeho hmotnost vážně ovlivnit jeho formu.
pro membránu se zakřivením ve dvou směrech je základní rovnice rovnováhy:
w = t 1 R 1 + t 2 R 2 {\displaystyle w={\frac {t_{1}}{R_{1}}}+{\frac {t_{2}}{R_{2}}}}
kde:
- R1 a R2 jsou hlavní poloměry křivosti pro mýdlo filmů nebo směry osnovy a útku u tkanin
- t1 a t2 jsou napětí v příslušných směrech
- w je zatížení na metr čtvereční
Linie hlavní křivosti mít žádný zvrat a protínají další linie hlavní křivosti v pravém úhlu.
geodetická nebo geodetická čára je obvykle nejkratší čára mezi dvěma body na povrchu. Tyto čáry se obvykle používají při definování řezného vzoru švů. To je způsobeno jejich relativní přímostí po vytvoření rovinných tkanin, což má za následek nižší plýtvání látkou a bližší vyrovnání s tkaninovou vazbou.
V pre-zdůraznil ale vyložené povrchu w = 0, takže t 1 R 1 = − t 2 R 2 {\displaystyle {\frac {t_{1}}{R_{1}}}=-{\frac {t_{2}}{R_{2}}}}
.
v mýdlovém filmu jsou povrchové napětí rovnoměrné v obou směrech, takže R1 = −R2.
nyní je možné použít výkonné nelineární programy numerické analýzy (nebo analýzu konečných prvků) k formování a navrhování struktur tkanin a kabelů. Programy musí umožňovat velké průhyby.
konečný tvar, nebo forma, struktura tkaniny závisí na tom:
- tvar nebo vzor, tkaniny
- geometrie nosné konstrukce (jako jsou stožáry, kabely, ringbeams atd.)
- předpětí aplikován na tkaniny nebo jeho podpůrné struktury
je důležité, že konečná forma nebude umožní stojaté vody, protože to může deformovat membránu a vedou k místní selhání nebo progresivní selhání celé konstrukce.
zatížení sněhem může být vážným problémem pro membránovou strukturu, protože sníh často nebude odtékat z konstrukce, jak bude voda. Například to v minulosti způsobilo (dočasný) kolaps Metrodomu Hubert H. Humphrey, vzduchem nafouknuté struktury v Minneapolisu v Minnesotě. Některé struktury náchylné k zamyšlení používají topení k roztavení sněhu, který se na nich usazuje.
Existuje mnoho různých dvojnásobně zakřivené formy, z nichž mnohé mají speciální matematické vlastnosti. Nejzákladnější dvakrát zakřivený od je tvar sedla, který může být hyperbolický paraboloid (ne všechny tvary sedla jsou hyperbolické paraboloidy). Jedná se o dvojitě ovládaný povrch a často se používá jak v lehkých skořepinových strukturách (viz hyperboloidní struktury). Skutečné ovládané povrchy se v tahových strukturách vyskytují jen zřídka. Jiné formy jsou antiklastická sedla, různé radiální, kónické stanové formy a jejich kombinace.
předpětí
předpětí je napětí uměle vyvolané v konstrukčních prvcích kromě jakéhokoli vlastního zatížení nebo zatížení, které mohou nést. Používá se k zajištění toho, aby normálně velmi pružné konstrukční prvky zůstaly tuhé při všech možných zatíženích.
každodenním příkladem předpětí je regálová jednotka podepřená dráty vedenými od podlahy ke stropu. Dráty drží police na místě, protože jsou napnuté-pokud by dráty byly uvolněné, systém by nefungoval.
předpětí lze aplikovat na membránu natažením z jejích okrajů nebo předpínáním kabelů, které ji podporují, a tím změnou jejího tvaru. Použitá úroveň předpětí určuje tvar membránové struktury.
alternative form-finding approachEdit
alternativní aproximovaný přístup k řešení problému hledání formy je založen na celkové energetické bilanci soustavy mřížky a uzlu. Vzhledem ke svému fyzickému významu se tento přístup nazývá metoda natažené mřížky (SGM).