Кармен 2000 - Инженерни услуги

Инженерни услуги

Намиране на форма в равновесие

Намиране на формата

Първата и най-важна стъпка при проектирането на напрегнати мембранни конструкции е намирането на формата. Това е процес известен под името „Form finding“. Архитектурните мембрани се отличават от конвенционалните конструкции с това, че те са предварително напрегнати структури с двойна кривина. Тази им характерност изисква намирането на тяхната форма под напрежение в равновесие. В съвремието това се постига чрез употребата на специализирани компютърни програми. От изключителна важност е намирането на формата на даден проект да бъде извършено адекватно, защото от това зависи както естетическия, така и конструктивен успех на мембраната.

Изчисляване на хидродинамика

Архитектурните мембрани са повърхности с двойна кривина и индивидуална геометрия. Под външен товар от вятър те работят по различен начин от стандартните прави повърхности. Необходимо е повърхността на мембраната да бъде зонирана правилно. Това означава, че стандартните Cp - коефициенти (Pressure coefficient) за покривни конструкции, описани в Евро нормите, не покриват множеството от мембранните конструкции. Това на свой ред налага по-задълбочен анализ на геометрията на дадена архитектурна мембрана, с цел да се постигне правилно и оптимално оразмеряване на сеченията на носещата метална конструкция и необходимия фундамент.

В съвремието като ключов инструмент се налага изчислителната хидродинамика (CFD). С помощта на мощни софтуерни пакети се симулира въздушният поток около дадена конструкция под различни ъгли на атака от вятър. Вземат се под предвид локалните влияния и ефекти, които непосредствено прилежащата архитектура и релеф оказват върху конструкцията.

Въздушен поток около мембрана при фронтален вятър

Дистрибуция на Cp - коефициенти за различните зони на горното и долното лице на мембранната повърхност

Мембрана в равновесие

Статичен анализ

За да се провери поведението на леките мембранни конструкции е необходимо да бъде извършен структурен статичен анализ. Поради големите деформации, които този клас структури проявяват под външен товар, е необходимо да се използва софтуер за нелинеен анализ.

Нелинеен статичен анализ на мембрана заедно с метална конструкция

Единственият правилен метод за анализ на леки архитектурни мембранни конструкции е когато мембраната и носещата и конструкция бъдат анализирани заедно. Това гарантира правилни резултати.

Всяка структура, която ние произвеждаме, бива анализирана под външни натоварвания от вятър, сняг и необходимите комбинации, като се взимат под предвид географското положение на обекта, нормативните стойности за товари от вятър и сняг за съответния регион и се прилагат всички необходими процедури описани в Европейските норми за проектиране.

Анализ за водни торби и отводняване

Архитектурните напрегнати мембрани трябва да бъдат анализирани на отводняване под влиянието на дъжд. Повърхността на структурата трябва да се провери за възможност от появата на пондове (водни торби). Този анализ е предназначен също за да се предвиди и дизайнира система за отводняване ако е нужна.

Разкрой

Правилният разкрой на архитектурните мембрани е от изключителна важност. Всеки проект е строго индивидуален. За да бъде разкроена дадена мембрана, трябва да се вземат под предвид редица фактори като посоката на разкрой, естетическия вид на крайния резултат, оптимално използване на избрания материал, физическите характеристики на материала под напрежение (т.е. до каква степен той се разтяга) за да бъде правилно компенсиран и др.

Разкрой на мембрана