Vorm-actieve constructies. Vrije Universiteit Brussel, Afdeling ...

Vrije Universiteit Brussel Vorm-actieve constructies. 03/01/09
4 Vormbepaling.
De analyse van constructies zoals kabelelementen, kabelnetten en
membranen omvat de vormbepaling en vervolgens de
dimensionering. De voorspanning moet voldoende zijn om onder
belasting voldoende stijfheid te verzekeren.
In dit hoofdstuk wordt het maken van schaalmodellen toegelicht en
worden een aantal berekeningsmethodes uitgelegd zoals de
methode van Prof. Moenaert - die een handberekeningsmethode is -
en de force density methode - die in verschillende softwareprogramma’s
wordt aangewend.
4.1 Het gebruik van schaalmodellen.
4.1.1 Inleiding
Het maken van schaalmodellen is en blijft een wezenlijk onderdeel
van elk project in verband met vorm-actieve constructies.
Het is zelfs aangewezen om eerst een schaalmodel te bouwen en op
dat niveau eventuele tekortkomingen te corrigeren, vooraleer
ingewikkelde computerberekeningen te starten.
Zoals de benaming het suggereert is de vorm van een vorm-actieve
constructie geen vast gegeven zoals voor een gebouw met
staalskelet of voor een betonnen gebouw.
Membranen en kabels kunnen enkel trekkrachten opnemen. Een
constructie gemaakt met deze flexibele materialen moet
gestabiliseerd worden om aan de externe belastingen te kunnen
weerstaan. Zowel de voorspanning als de dubbele kromming
dragen hiertoe bij.
Men gaat bij het ontwerp van de vorm van een
membraanconstructie steeds moeten rekening houden met de
wisselwerking tussen de vorm en de krachtwerking. Dit proces
noemt men de formfinding.
4.1.2 Voordelen van schaalmodellen
Een welbepaalde vorm zorgt voor een welbepaald krachtenverloop
en elke wijziging in dat krachtenverloop zal een overeenkomstige
wijziging in de vorm met zich meebrengen.
Computerprogramma’s kunnen deze krachtwerking simuleren en de
geschikte vorm berekenen aan de hand van een aantal parameters
en randvoorwaarden.
Het bepalen van die parameters en randvoorwaarden is echter niet
altijd eenvoudig, evenals de interpretatie van de uiteindelijke
berekeningsresultaten. Daar komt nog bij dat elke wijziging een
nieuwe berekening en interpretatie vraagt.
Een fysisch model kan in de eerste faze van het ontwerp zeer nuttig
zijn om de volgende redenen:
- de krachtwerking in de constructie kan fysisch aangevoeld en
zo gemakkelijker begrepen worden,
- wijzigingen zoals bijvoorbeeld het toevoegen van een mast
kunnen snel uitgevoerd worden en hun effect kan onmiddellijk
ervaren worden,
- te sterke of te zwakke krommingen zijn onmiddellijk zichtbaar
en door aan het model te trekken of erop te duwen kan het
effect letterlijk aangevoeld worden,
- aangezien het model op een omgevingsmaquette, die de
randvoorwaarden van de constructie bepaalt, gemaakt kan
worden, heeft men ook onmiddellijk een beeld van de
esthetische en functionele kwaliteiten van de vorm,
- het ontwerpen met schetsen vergt een groot tekentalent en een
zeer goed ruimtelijk inzicht omwille van de gekromde
oppervlakken,
- voor belangrijke projecten zal men ook speciale modellen
maken waarop specifieke proeven zoals windtunneltesten etc.
kunnen uitgevoerd worden.
Prof. M. Mollaert 145