Střihové vzory pro membránové pláště a lanové prvky

Odborný článek

Tento text byl přeložen Google překladačem

Zobrazit původní text

Lanové a membránové konstrukce lze charakterizovat jako velmi štíhlé a estetické stavební konstrukce. Jejich zčásti velmi složité tvary vyznačující se dvojitou křivostí lze stanovit pomocí vhodných algoritmů pro form-finding. Možným řešením je například hledání tvaru na základě rovnováhy mezi povrchovým napětím (stanovené předpětí a dodatečné zatížení například vlastní tíhou nebo tlakem) a danými okrajovými podmínkami.

Kromě vývoje tvarů je klíčovým procesem výroba a příprava konstrukčních dílců, které se mají na staveništi montovat. V tomto případě se inženýr stává krejčím. Skvělým úkolem je vytvořit dvojitou zakřivenou membránu z mnoha malých rovinných řezných vzorů jako celku, která je vystavena danému předpětí. Obtížnost tohoto úkolu se vyjasní, pokud se pokusíme zpracovat napůl pomeranč v imaginárním modelu. Vzhledem k radiálnímu a tangenciálnímu zakřivení membránového pláště nemůže být polovina oranžová sestavena z jedné rovinné části. Rozložit ho lze pouze na několik rovinných částí.

Obr. 01 - Střihový vzor pro polokouli

Kromě vývoje vlastního řezného vzoru je tento rozklad velmi náročný. V sestavě by linie řezu měly být vybrány tak, aby každá část měla v 3D geometrii co nejvíce homogenní stav předpětí na ploše, a tak se během procesu narovnání zabránilo nerovnoměrnému prodloužení. Čím menší je dílčí jednotka, tím rovnoměrnější jsou rozložení předpětí a poměrné prodloužení. Tento postup vyžaduje volné nastavení řezných linií pro dílčí jednotky nezávisle na počátečním zadání a globální membránové geometrii. Při umisťování linií řezu pro dílčí jednotky je třeba zohlednit následující hlediska:

  • Homogenní podmínka předpětí v 3D geometrii
  • Rovnoměrné prodloužení při procesu narovnání
  • Mezní šířka role materiálu
  • Materiálová ortotropie
  • Sledování svaru
  • Architektura
  • Poškození polotovaru v důsledku příliš velkých segmentů
  • Montáž

Po narovnání se pak vytvoří pro 3D segmentovaný 3D díl nutný díl. Při procesu narovnání je třeba zohlednit následující aspekty:

  • Materiálová ortotropie
  • Kompenzace/relaxace na ploše a na okrajích
  • Přípustné hodnoty na okrajích
  • Stejné mezní délky mezi sousedními prvky

V praxi se oba pracovní kroky, kterými je definování dráhy řezu, a následné narovnání dílčích ploch, označují jako řezání.

Kromě vývoje střihových vzorů u membrán se provádí i montáž lanových prvků. Výše uvedený proces form-findingu hledá takovou geometrii, která nastaví dané povrchové napětí membrány a danou lanovou sílu nebo výslednou sílu daných lanoví do rovnováhy s okrajovými podmínkami. Nakonec tento algoritmus nabízí novou geometrii s aktivními silami.

Obr. 02 - Hledání tvaru: Lanové prvky

Proto délku lana pro výrobu nelze proto odvodit z čisté geometrie nalezeného tvaru, ale vychází z geometrie nalezeného tvaru snížené o prodloužení lana v důsledku působícího předpětí.

$${\mathrm L}_{\mathrm{unbelastete}\;\mathrm{Länge}}\;=\;\frac{\mathrm A\;\cdot\;\mathrm E\;\cdot\;{\mathrm L}_{\mathrm{belastete}\;\mathrm{Länge}}}{\mathrm N\;+\;\mathrm A\;\cdot\;\mathrm E}$$
S
A ... průřezová plocha
E ... modul pružnosti
N ... síla lana

Obr. 03 - Zobrazení délky lana

Klíčová slova

Střih Délka lana Kompenzace Zakřivení Narovnání

Odkazy

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RFEM Membrány
RF-FORM-FINDING 5.xx

Přídavný modul

Hledání počátečního tvaru membránových a lanových konstrukcí

Cena za první licenci
1 750,00 USD
RFEM Membrány
RF-CUTTING-PATTERN 5.xx

Přídavný modul

Střihové vzory pro membránové konstrukce

Cena za první licenci
2 240,00 USD