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2017-10-09

Padrão de corte para revestimento de membrana e elementos do cabo

As estruturas de cabos e de membranas tensionadas são consideradas estruturas de edifícios muito esbeltas e estéticas. Die teils sehr komplexen doppelt gekrümmten Formen können über geeignete Formfindungsalgorithmen gefunden werden. Ein möglicher Lösungsansatz ist hier zum Beispiel die Formensuche über das Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung (vorgegebene Vorspannung und zusätzliche Last wie Eigengewicht, Druck etc.) und den gegebenen Randbedingungen.

Além do desenvolvimento do formulário, a produção ou a preparação do trabalho dos componentes para a montagem no canteiro de obras é um processo fundamental. É aqui que o engenheiro torna-se alfaiate. A grande tarefa é exibir a casca de membrana com curvatura dupla como um todo, sob o pré-esforço, a partir de muitos pequenos padrões de corte plano. A dificuldade desta tarefa torna-se clara quando tenta criar uma revelação para meia laranja no modelo de pensamento. Devido à curvatura radial e tangencial da membrana, a metade laranja não pode ser montada a partir de uma parte plana. Apenas a decomposição em secções planas ajuda.

Além do desenvolvimento do padrão de corte real, esta decomposição é muito exigente. Na montagem, as linhas de corte devem ser selecionadas de tal forma que cada parte tenha o estado de pré-esforço mais homogêneo sobre a superfície quanto possível na geometria 3D e, assim, um alongamento não uniforme permitido é evitado durante o processo de aplainamento. Quanto menor a subunidade é selecionada, mais homogênea se torna a distribuição do pré-esforço e as tolerâncias de deformação. Este procedimento requer uma configuração livre das linhas de corte para as subunidades, independentemente de quaisquer entradas iniciais e da geometria da membrana global. Ao colocar as linhas de corte para as unidades de superfície devem ser tidos em consideração os seguintes aspetos:

  • Estado homogêneo do pré-esforço na geometria 3D
  • Permissão de deformação homogênea devido ao aplainamento
  • Largura limite do rolo de produto semi-acabado
  • Ortotropia de material
  • Controlo de costura
  • Arquitetura
  • Dano no produto semi-acabado devido a segmentos muito grandes
  • Montagem

Após o aplainamento, a peça de superfície parcial 3D segmentada resulta no componente individual desejado para a montagem. Os seguintes aspetos devem ser considerados no processo de aplainamento:

  • Ortotropia de material
  • Compensação/relaxamento sobre a superfície e nas extremidades
  • Sobretaxas nas bordas
  • comprimentos de fronteira iguais entre elementos adjacentes

Os dois passos na definição da disposição da linha de corte e o subsequente aplainamento das superfícies parciais são referidos na prática como corte.

Além do desenvolvimento do padrão de corte para o invólucro da membrana, existe também a montagem dos elementos do cabo. O processo de determinação da forma mencionado acima procura uma geometria que equilibra a tensão de superfície especificada da membrana e a força do cabo especificada ou a força resultante do flexão do cabo especificado com as reações da borda. Este algoritmo resulta finalmente numa nova geometria com forças aplicadas.

Assim, o comprimento do cabo para a produção não pode ser deduzido da geometria pura encontrada na forma, mas resulta da geometria encontrada menos a extensão do cabo do pré-esforço atuante.


Onde
A é a área da secção
E é o módulo de elasticidade,
N ... força do cabo


Autor

O Eng. Niemeier é responsável pelo desenvolvimento dos programas RSTAB, RFEM, RWIND Simulation e pela área das estruturas de membrana. Além disso, também tem a seu cargo a garantia de qualidade e o apoio ao cliente.

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