Quattro aspetti da considerare nell'ingegneria della struttura delle membrane

Gli aspetti principali dell'ingegneria della struttura della membrana includono la progettazione della forma, l'analisi della forma di equilibrio iniziale, l'analisi del carico e l'analisi del taglio.

I. Progettazione della forma: la progettazione della forma determina la forma planare e le dimensioni, la forma tridimensionale e il volume netto della struttura. Determina inoltre le coordinate di ciascun punto di vincolo, i dettagli strutturali, la selezione dei materiali della membrana e la gestione della costruzione.

II. Analisi della forma di equilibrio iniziale: l'analisi della forma di equilibrio iniziale è nota anche come analisi di ricerca della forma-. Poiché i materiali della membrana stessi mancano di rigidità a compressione e flessione e hanno una resistenza al taglio molto scarsa, la loro rigidità e rigidezza devono dipendere dalla variazione di curvatura della superficie della membrana e dalla precompressione al suo interno. Per l'ingegneria della struttura della membrana, non esiste mai una forma-esente da tensioni in qualsiasi momento. Pertanto, la forma della superficie della membrana deve soddisfare l'equilibrio meccanico in determinate condizioni al contorno e determinate condizioni di precompressione, e questo viene utilizzato come base per l'analisi del carico e l'analisi del taglio. Attualmente, i metodi principali per l'analisi della ricerca della forma nell'ingegneria della struttura delle membrane includono il metodo del rilassamento energetico, il metodo della densità di forza e il metodo delle unità infinite.

III. Analisi del carico
I carichi considerati nell'ingegneria delle strutture a membrana sono generalmente il carico del vento e il carico della neve. Sotto carico, il materiale della membrana si deforma notevolmente e la distribuzione del carico cambia con la forma. Pertanto, calcolare accuratamente la deformazione e lo stress della struttura richiede un certo numero di misure non lineari. Un altro indicatore per l'analisi del carico è la determinazione della precompressione iniziale nei cavi e nella membrana.

IV. Analisi di taglio
Sotto carichi esterni, lo stress in una direzione della membrana diminuisce mentre diminuisce lo stress nell'altra direzione. Ciò richiede che la sollecitazione di trazione iniziale applicata sia sufficiente per evitare che la sollecitazione diminuisca fino a zero sotto carichi sfavorevoli, ovvero per evitare increspature. Poiché i materiali della membrana sono relativamente delicati e hanno una frequenza naturale molto bassa, sono soggetti a vibrazioni del vento sotto i carichi del vento, con conseguente rottura del materiale della membrana. Se la precompressione iniziale viene applicata a un livello troppo elevato, il rivestimento della membrana si deformerà di più, invecchierà più facilmente e avrà meno capacità di immagazzinamento della resistenza, richiedendo una maggiore resistenza da parte dei componenti portanti-e aumentando la difficoltà di costruzione. Pertanto, la precompressione iniziale deve essere determinata attraverso l'analisi del carico. Il gruppo di strutture della membrana formato dalla ricerca della forma è una superficie curva spaziale tridimensionale non-sviluppabile. Come tagliare e tensionare il materiale bi-dimensionale del cancello scorrevole elettrico per formare la necessaria superficie curva spaziale tridimensionale- è una questione chiave in alcuni progetti di ingegneria della struttura a membrana. Questo è il contenuto principale dell'analisi del taglio.