IL SISTEMA A FUNI E MEMBRANE...(puntoni, travi, archi), in acciaio, legno, c.a., composti, dalla...

IL SISTEMA A FUNI E MEMBRANE

CORSO DI MATERIALI E PROGETTAZIONE DI ELEMENTI COSTRUTTIVI

Prof. Michele M. Lepore

CORSO DI MATERIALI E PROGETTAZIONE DI ELEMENTI COSTRUTTIVI PROF. MICHELE M. LEPORE


Antoni Gaudí (1852-1926)


PONTE DI BROOKLYN - New York (1883)


GOLDEN GATE BRIDGE

San Francisco (1937)


PARABOLIODE IPERBOLICO

(superficie rigata)

Strutture a membrana e a reteUna membrana è una superficie sottile e flessibile che regge i carichi attraverso sforzi di trazione.Per illustrare sia la natura della membrana che il suo comportamento un esempio classico è la bolla di sapone.

In una membrana, il meccanismo basilare di trasferimento dei carichi è la trazione. Una membrana che porta un carico perpendicolare alla sua superficie tende a deformarsi dando luogo ad una superficie tridimensionale (la cui forma dipende dalle precise condizioni di carico e di vincolo) che è in grado di sostenere il carico per mezzo delle forze di trazione che si sviluppano nel suo piano tangente.

Le reti sono concettualmente simili, eccetto per il fatto che non costituiscono una superficie continua e sono costituite da funi. I1 meccanismo di trasferimento dei carichi è simile a quello di un sistema di funi incrociate.

! Strutture a membrana !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!! ! Strutture a membrana !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!Strutture pneumatiche !Quando la membrana racchiude un volume è possibile stabilizzarla per mezzo della !pressurizzazione interna. Tutta una categoria di strutture membranali, denominate !strutture pneumatiche, ottiene la propria stabilità in questo modo. !L'otre per l'acqua, ad esempio, è un tipo di struttura pneumatica nota dai tempi antichi. Le !origini delle strutture pneumatiche correntemente utilizzate nel campo delle costruzioni, !tuttavia, sono da ricercarsi nelle mongolfiere e nei dirigibili comparsi recentemente.

!! Vi sono due classi principali di strutture pneumatiche:!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Strutture gonfiate con l’ariaStrutture sostenute dall’aria

! In entrambi i tipi di struttura la pressione dell’aria induce sforzi di trazione nella !!!!! membrana mentre le forze esterne ne causano una riduzione. !!!!

! ! Strutture a membrana !!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Strutture pneumatiche: strutture sostenute dall’aria

! Una struttura sostenuta dal1'aria consiste di !!!!!! una singola membrana (racchiudente uno !!!!!! spazio funzionalmente utile) sostenuta da un !!!!!! piccolo differenziale di pressione tra interno ed!!!!!

esterno. Tutto il volume interno della! !costruzione è pertanto mantenuto ad una !!!!!! !pressione leggermente superiore a quella !!!!!! !atmosferica esterna tale da non creare disturbo !!!!!! !alle persone. !!!!!

! Poiché i carichi esterni sono abitualmente piuttosto piccoli, le pressioni interne !!!!!! richieste possono analogamente essere piccole. !!!!!! L'immagine corretta di una struttura sostenuta dall'aria è più quella di una !!!!!! sacco pieno d'aria a bassa pressione, piuttosto che quella di un pneumatico !!!!!! automobilistico ad alta pressione. !!!!!

! ! Strutture a membrana !!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Strutture pneumatiche: strutture gonfiate dall’aria

! In una struttura gonfiata con aria, l'aria pressurizzata viene utilizzata per !!!! gonfiare delle forme (ad es. archi, muri, pilastri) che costituiscono l'involucro !!!! dell'edificio. !!!! Vi sono due tipi principali di strutture gonfiate con aria di utilizzo comune: le !!!! strutture a membrane parallele e le strutture con nervature.!!!

Strutture a membranaStrutture pneumatiche sostenute dall’ariaCondizioni di carico

La neve raramente si accumula sino raggiungere spessori elevati a causa della forma curva assunta.

I carichi concentrati di rilievo, che inducono forti concentrazioni di sforzi, vanno evitati a tutti i costi, e quando sono presenti è necessario scegliere altri tipi di struttura; tuttavia, carichi concentrati di minore entità, come una persona che cammina su un tetto, raramente causano grossi problemi.

I carichi dovuti al vento sono spesso un problema notevole. L'angolo di incidenza tra la direzione del vento e la superficie della membrana determina la nascita sia di sole pressioni che di pressioni combinate a depressioni (suzioni).

Strutture a membranaAltre considerazioni

Strutture a rete ed a tendaCurvature

Le sollecitazioni nelle superfici deve essere sempre di trazione.

! In generale, nelle membrane devono !!!! essere evitate ampie zone piatte, !!!! poiché sarebbero necessarie forze di !!!! presollecitazione elevate per !!!! mantenere stabili queste aree qualora !!!! vengano applicati carichi in direzione !!!! ad esse perpendicolare. !!!

Strutture a reteMaterialiI materiali di utilizzo comune comprendono vari tipi di poliestere ricoperto di PVC, fibra di vetro ricoperta di Teflon, o fibra di vetro ricoperta di silicone.

Le membrane possono essere rinforzate con tiranti inclusi al loro interno. E’ possibile anche ottenere vari tipi di tessuto rinforzati con fibra di vetro.

I materiali di recente produzione, ricoperti al silicone, hanno una migliore durabilità, e possono essere collegati attraverso incollaggio; tuttavia, i costi iniziali sono piuttosto elevati.

Nei poliesteri ricoperti di PVC, il poliestere di base è resistente ma è soggetto a degrado nel tempo. Il PVC è poco costoso, resistente al fuoco, e può essere giuntato facilmente per mezzo di saldature. Le superfici tuttavia perdono facilmente il colore, e si sporcano. La vita di questi materiali è limitata (circa 10 anni). I rivestimenti in teflon hanno migliore resistenza al degrado ma sono facilmente oggetto di abrasione.

ARCHITETTURA TESSILE DAGLI ELEMENTI COSTRUTTIVI AI VALORI ESPRESSIVI

La membrana è composta da una struttura interna fibrosa (fibre polimeriche, di vetro ecc.) e da uno strato superficiale di rivestimento che serve ad assicurare la resistenza delle fibre e a proteggerle dagli agenti atmosferici e dalle aggressioni incendiarie.

I supporti, complementari alla membrana, hanno lo scopo di sorreggerla e di metterla in tensione determinandone la configurazione; sono dei componenti rigidi (puntoni, travi, archi), in acciaio, legno, c.a., composti, dalla forma lineare o puntuale, interni od esterni al sistema.

Un connubio fra un manto di copertura - membrana - realizzata in materiale plastico ed elementi strutturali – supporti - (aria, acciaio, legno) che danno origine a costruzioni leggere, durature e rimovibili, che si rivolgono al mercato dello sport dello spettacolo, del tempo libero e dell'industria.

ARCHITETTURA TESSILE

Requisiti tecnologici: -controllo fattore solare -riparo agenti atmosferici -aspetto - leggerezza -copertura grandi luci con appoggi ridotti -rapidità di montaggio -livello di trasparenza controllata -precisione tecnica del prodotto realizzato in officina

MEMBRANA

SUPPORTI

ESEMPI DI MEMBRANE IN NATURA

ESEMPI DI MEMBRANE IN ALTRI SETTORI

GLI ARCHETIPI DELLE STRUTTURE TESSILI

Macchina volante

Ala battente

leonardo da vinci

Vite aerea

GLI ARCHETIPI DELLE STRUTTURE TESSILI

leonardo da vinci

La membrana è composta da un tessuto interno fibroso (fibre polimeriche, di vetro ecc.) e da uno strato superficiale di rivestimento che

serve ad assicurare la resistenza delle fibre e a proteggerle dagli agenti atmosferici e dalle aggressioni incendiarie.

LA MEMBRANA


CAVI

FONDAZIONI

I SUPPORTI

pali – archi - telai


I SUPPORTI

pali – archi - telai

GLI ACCESSORI piastre – tiranti – distanziatori – stralli

TIPOLOGIE COSTRUTTIVE 1) Tensostrutture

1) Tensostrutture

TIPOLOGIE COSTRUTTIVE

TIPOLOGIE COSTRUTTIVE 1) Tensostrutture


1) Tensostrutture

1) Tensostrutture TIPOLOGIE COSTRUTTIVE

2) Tendostrutture TIPOLOGIE COSTRUTTIVE

3) Pressostrutture TIPOLOGIE COSTRUTTIVE

3) Tensegriti



Frei Paul Otto (1925)

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