Patrón de corte para vaina de membrana y elementos de cable

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

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Artículo técnico

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Las estructuras de cuerdas y membranas se consideran estructuras muy delgadas y estéticas. Las formas de doble curva a veces muy complejas se pueden encontrar por medio de algoritmos de búsqueda de forma adecuados. Una posible solución es buscar la forma a través del equilibrio entre la tensión superficial (pretensado existente y una carga adicional como el peso propio, la presión, etc.) y las condiciones de contorno dadas.

Además del desarrollo del formulario, la producción o preparación del trabajo de los componentes para el ensamblaje en el sitio de construcción es un proceso clave. Aquí es donde el ingeniero se convierte en sastre. La gran tarea es mostrar la carcasa de membrana de doble curva en su conjunto bajo el pretensado dado de muchos pequeños patrones de corte plano. La dificultad de esta tarea se vuelve clara cuando intenta crear el desarrollo para una media naranja en el modelo de pensamiento. Debido a la curvatura radial y tangencial de la piel de la membrana, la mitad naranja no puede ensamblarse a partir de una parte plana. Solo ayuda la descomposición en secciones planas.

Imagen 01 - Cortar la mitad de una esfera

Además del desarrollo del patrón de corte real, esta descomposición es muy exigente. En el ensamblaje, las líneas de corte se deben seleccionar de tal manera que cada parte tenga el mayor estado de pretensado homogéneo sobre la superficie como sea posible en la geometría 3D, y así se evite una tolerancia de elongación no uniforme durante el proceso de aplanado. Cuanto más pequeña se selecciona la subunidad, más homogénea se hace la distribución de pretensado y los márgenes de deformación. Este procedimiento requiere una configuración libre de las líneas de corte para las subunidades, independientemente de las entradas iniciales y la geometría de membrana global. Se deben tener en cuenta los siguientes aspectos al colocar las líneas de corte para las unidades de superficie:

  • Estado de pretensado homogéneo en la geometría 3D
  • Tolerancia de deformación homogénea debido al aplanamiento
  • Límite de ancho del rollo de producto semiacabado
  • Material ortotropico
  • Seguimiento de la costura
  • Arquitectura
  • Daños en el producto semiacabado debido a segmentos demasiado grandes
  • Montaje

Después del aplanamiento, la pieza de superficie parcial 3D segmentada da como resultado el componente individual deseado para el ensamblaje. Los siguientes aspectos deben considerarse en el proceso de aplanamiento:

  • Material ortotropico
  • Compensación/Relajación sobre la superficie y en los bordes
  • Recargos en los bordes
  • longitudes de contorno iguales entre elementos adyacentes

En la práctica, ambos pasos para definir la disposición de la línea de corte y el aplanamiento posterior de las superficies parciales se denominan corte.

Además del desarrollo del patrón de corte para la envoltura de la membrana, también existe el ensamblaje de los elementos del cable. El proceso de búsqueda de forma mencionado anteriormente busca una geometría que equilibre la tensión superficial especificada de la membrana y la fuerza del cable especificada o la fuerza resultante del pandeo del cable especificado con las reacciones del borde. Este algoritmo finalmente da como resultado una nueva geometría con fuerzas aplicadas.

Imagen 02 - Búsqueda de forma:

Por lo tanto, la longitud del cable para la producción no puede deducirse de la geometría pura encontrada en la forma, sino que resulta de la geometría encontrada menos la extensión del cable a partir del pretensado activo.

Fórmula 1

Lunbelastete Länge = A · E · Lbelastete LängeN  A · E


Donde,
A es el área de la sección
E es el módulo de elasticidad
N ... fuerza del cable

Imagen 03 - Salida de la longitud de la cuerda

Autor

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

El Sr. Niemeier es responsable del desarrollo de RFEM, RSTAB y los módulos adicionales para estructuras de membranas extensibles. Además, es responsable del aseguramiento de la calidad y la atención al cliente.

Palabras clave

Patrón de corte Longitud del cable Compensación curvatura Aplanamiento

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  • Actualizado 27. octubre 2021

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