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

Vrije Universiteit Brussel Vorm-actieve constructies. 03/01/09
7.3 Berekening.
De berekening omvat:
- het bepalen van de vorm bij gegeven randvoorwaarden,
- het berekenen van de krachten en de vervormingen onder externe
belasting,
- het bepalen van de snijpatronen.
Het programma EASY van technet ondersteunt de drie
berekeningsstappen op basis van de Force Density methode (zie
4.3).
Afgezien van de belasting 'interne druk' is het berekenen van een
pneu analoog aan het berekenen van een andere zeilconstructie.
7.3.1 Belasting.
Alle verdeelde lasten worden uitgedrukt in kN/m 2 , met betrekking
tot het grondvlak (sneeuw) of het gekromde oppervlak
(eigengewicht, wind). Het programma EASY rekent deze om in
puntlasten, die aangrijpen in de knooppunten.
Het eigengewicht en de interne druk zijn belastingen die er altijd
zijn, dus noemen we ze permanente lasten. De structuur tesamen
met deze belasting zijn het vertrekpunt voor alle andere belastingen.
7.3.1.1 Eigengewicht.
Het eigengewicht van een constructie is het gewicht van het
membraan en van de kabels (eventueel):
Eenheid: kN/m 2 oppervlak membraan
Richting: loodrecht op het grondvlak
Grootte: 0.001 - 0.02 kN/m 2 (enkel membraan)
In het geval van windzuiging werkt het eigengewicht ontlastend.
7.3.1.2 Interne druk.
De interne druk stabiliseert de vorm van de constructie. Deze grijpt
aan loodrecht op het membraanoppervlak en is overal even groot.
Ze is een functie van het volume indien de temperatuur constant
blijft (zie 7.2.2).
Eenheid: kN/m 2 oppervlak membraan
Richting: loodrecht op het oppervlak
Grootte: 0.2 (grote luchthal) - 50 (buis) kN/m 2
In vergelijking met de standaard luchtdruk van ~100 kN/m 2 is de
overdruk van luchthallen (0.1 - 0.5 kN/m 2 ) heel klein. Dus is er een
regelsysteem nodig om op luchtdrukveranderingen van de
buitenwereld te reageren (zie 7.2.3).
7.3.1.3 Wind.
De windbelasting is waarschijnlijk de gevaarlijkste belasting voor
een membraanconstructie omdat de windbelasting van vele
invloeden (kromming van de membraan, omgeving, grootte van de
constructie en windsnelheid) afhangt en de grootte dus niet
gemakkelijk te bepalen is. Bovendien is deze belasting dynamisch.
Bestaande normen kunnen niet voor pneumatische constructies
toegepast worden omdat de dubbele kromming er niet in rekening
wordt gebracht. Realistische waarden kunnen alleen in de
windtunnel bepaald worden. Dit onderzoek is heel duur en kan
alleen voor de geteste maquette gebruikt worden. Voor alle andere
constructies is een nieuw onderzoek nodig.
Prof. M. Mollaert 274