Membrana materialsEdit
materiais Comuns para duplamente curvo tecido estruturas são revestida de PTFE com fibra de vidro e PVC-revestido do poliéster. Estes são materiais tecidos com diferentes pontos fortes em diferentes direções. As fibras de dobra (aquelas fibras que são originalmente reto-equivalentes às fibras iniciais em um tear) podem carregar maior carga do que as fibras de trama ou preenchimento, que são tecidos entre as fibras de dobra.outras estruturas utilizam a película ETFE, quer em camada única, quer em forma de almofada (que pode ser insuflada, para proporcionar boas propriedades de isolamento ou para efeitos estéticos—como na Allianz Arena em Munique). Almofadas de ETFE também podem ser gravadas com padrões, a fim de deixar diferentes níveis de luz através quando inflado para diferentes níveis.à luz do dia, a translucidez da membrana do tecido oferece espaços de luz natural difusos e macios, enquanto à noite, a iluminação artificial pode ser usada para criar uma luminescência exterior ambiente. Eles são mais frequentemente apoiados por um quadro estrutural, uma vez que eles não podem derivar sua força a partir da curvatura dupla.
CablesEdit
os Cabos podem ser de aço-carbono, aço de alta resistência (sorteado) do aço de carbono, aço inoxidável, de poliéster ou de fibras de aramida. Os cabos estruturais são feitos de uma série de pequenos fios torcidos ou Unidos para formar um cabo muito maior. Cabos de aço ou são fios espirais, onde as varetas circulares são torcidas juntas e” coladas ” usando um polímero, ou cadeia de bobina bloqueada, onde as fitas individuais de aço entrelaçadas formam o cabo (muitas vezes com um núcleo de cadeia espiral).a cadeia espiral é ligeiramente mais fraca do que a da bobina bloqueada. Os cabos em espiral de aço têm um módulo de elasticidade jovem, e de 150±10 kN / mm2 (ou 150±10 GPa) e têm tamanhos de 3 a 90 mm de diâmetro. A corda espiral sofre de estrias de construção, onde as cadeias compactam quando o cabo é carregado. Isto é normalmente removido por pré-alongamento do cabo e ciclismo da carga para cima e para baixo até 45% da carga de ruptura de tracção.a bobina fechada tem normalmente um módulo de elasticidade de 160±10 kN/mm2 e tem tamanhos de 20 mm a 160 mm de diâmetro.
as propriedades das cadeias individuais de diferentes materiais são mostradas no quadro abaixo, em que UTS é a resistência à tracção ou a carga de rotura:
| 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% |
Estrutural formsEdit
Ar-estruturas de suporte são uma forma de resistência à tração de estruturas onde o tecido do envelope é suportado pelo ar pressurizado só.a maioria das estruturas de tecido derivam a sua força da sua forma duplamente curvada. Ao forçar o tecido a ter uma curvatura dupla, o tecido ganha rigidez suficiente para suportar as cargas a que é submetido (por exemplo, cargas de vento e neve). A fim de induzir uma forma duplamente curva adequada, é mais frequentemente necessário pretender ou premir o tecido ou a sua estrutura de suporte.
Form-findingEdit
o comportamento das estruturas que dependem do prestress para atingir a sua força é não-linear, pelo que qualquer outra coisa que não um cabo muito simples tem, até os anos 90, sido muito difícil de desenhar. A forma mais comum de projetar estruturas de tecido duplamente curvado era construir modelos de escala dos edifícios finais, a fim de entender o seu comportamento e realizar exercícios de formalização. Tais modelos em escala muitas vezes empregavam meia ou collants, ou película de sabão, como eles se comportam de uma forma muito semelhante aos tecidos estruturais (eles não podem transportar cisalhamento).as telenovelas têm estresse uniforme em todas as direções e requerem um limite fechado para se formar. Eles naturalmente formam uma superfície mínima – a forma com área mínima e incorporando energia mínima. São, no entanto, muito difíceis de medir. Para um filme grande, o seu peso pode afectar seriamente a sua forma.para uma membrana com curvatura em duas direções, a equação básica de equilíbrio é::
w = t 1 R 1 + t 2 R 2 {\displaystyle w={\frac {t_{1}}{R_{1}}}+{\frac {t_{2}}{R_{2}}}}
, onde:
- R1 e R2 são os principais raios de curvatura para o sabão de filmes ou as direções do urdume e de trama, para tecidos
- t1 e t2 são as tensões nas respectivas direções
- w é a carga por metro quadrado
Linhas principais de curvatura tem nenhuma torção e se cruzam as outras linhas principais de curvatura em ângulos retos.
uma linha geodésica ou geodésica é geralmente a linha mais curta entre dois pontos na superfície. Estas linhas são tipicamente usadas na definição do padrão de corte das linhas de costura. Isto é devido à sua relativa retidão depois que os panos planares foram gerados, resultando em menor desperdício de tecido e maior alinhamento com a tecelagem de tecido.
Em uma pré-esforçado, mas descarregado superfície w = 0, para t 1 R 1 = − t 2 R 2 {\displaystyle {\frac {t_{1}}{R_{1}}}=-{\frac {t_{2}}{R_{2}}}}
. as tensões na superfície de uma película de sabão são uniformes em ambas as direções, então R1 = – R2.
é agora possível usar poderosos programas de análise numérica não-linear (ou análise de elementos finitos) para formar e projetar estruturas de tecido e cabo. Os programas devem permitir grandes desvios.a forma final, ou forma, de uma estrutura de tecido depende da forma, ou padrão, do tecido, da geometria da estrutura de suporte (tais como mastros, cabos, bobinas, etc.).a pretensão aplicada ao tecido ou à sua estrutura de suporte é importante que a forma final não permita a ligação da água, uma vez que pode deformar a membrana e levar a uma falha local ou a uma falha progressiva de toda a estrutura.a carga de neve pode ser um problema grave para a estrutura da membrana, já que a neve muitas vezes não flui da estrutura como a água. Por exemplo, isso causou no passado o colapso (temporário) do Hubert H. Humphrey Metrodome, uma estrutura insuflada ao ar em Minneapolis, Minnesota. Algumas estruturas propensas a ligar usam aquecimento para derreter neve que se instala sobre elas.
Existem muitos diferentes duplamente formas curvas, muitos dos quais têm especial propriedades matemáticas. O mais básico dobrado é a forma de sela, que pode ser um parabolóide hiperbólico (nem todas as formas de sela são parabolóides hiperbólicos). Esta é uma superfície de duas rédeas e é frequentemente usada em estruturas de conchas leves (ver estruturas hiperbolóides). Superfícies verdadeiras são raramente encontradas em estruturas de tracção. Outras formas são selins anticlásticos, várias formas radiais e cónicas de Tenda e qualquer combinação deles.a pretensão é a tensão artificialmente induzida nos elementos estruturais, para além de qualquer peso próprio ou carga imposta que possam transportar. É utilizado para garantir que os elementos estruturais normalmente muito flexíveis permanecem rígidos sob todas as cargas possíveis.um exemplo de pretender é uma unidade de estantes suportada por fios que vão do chão ao tecto. Os fios mantêm as prateleiras no lugar porque eles são tensionados-se os fios eram frouxos o sistema não funcionaria.a pretensão pode ser aplicada a uma membrana esticando-a das suas bordas ou através de cabos pretensiosos que a suportam e, portanto, alterando a sua forma. O nível de pretender aplicado determina a forma de uma estrutura de membrana.
abordagem alternativa para encontrar formas
a abordagem alternativa aproximada para a solução de problemas para encontrar formas baseia-se no balanço energético total de um sistema grid-nodal. Devido ao seu significado físico, esta abordagem é chamada de método de quadrícula esticada (SGM).