T E X T I L N Á A R C H I T E K T Ú R A

T E X T I L N Á

A R C H I T E K T Ú R A

Ing. Arch. František Kalesný

07. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY NOSNÁ KONŠTRUKCIA – TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR VŠEOBECNE ZÁSADY Textilná architektúra – konštrukcie Pri textilných stavbách treba rešpektovať špecifické požiadavky, ktoré vyplývajú s osobitných, materiálových vlastností membrány. Ich veľká prednosť, možnosť voľne zastrešiť textilnými stavbami veľké plochy vyplýva z toho, že membrána je kvôli stabilizácii ustavične v napätom stave. Povrstvený materiál však možno zaťažiť len na ťah, nie však na tlak. Tkanina, ktorá preberá napätie ťahu je porovnateľná s lanovou sieťou. Aby sme textilnému zastrešeniu zabezpečili stabilitu, nevyhnutne na to potrebujeme mechanicky vytvorené predpätie v spojení antiklastickou formou. Iba vďaka protismernému tzv. biaxiálnemu predpätiu možno dosiahnúť želanú a staticky vypočitateľnú pevnosť membránovej plochy. Čím väčšia je deformácia membrány, tým menej sa musíme opierať o predpätia smerujúce dohora – vztlakové predpätia, ktoré vznikajú z vonkajšieho zaťaženia vetrom a snehom v rámci statických výpočtov. PRIMÁRNE TYPY TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR Základné formy -klasické Klasické formy sú : - voľne vypnuté plachty - oblúkové plochy - plachty s horným uchytením

T E X T I L N Á



07.1

NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Nosná konštrukcia – textilných membránových štruktúr základné princípy

Jednotlivé laná Jednotlivé laná

Viacero lán

1 – Vytvorenie dvojnásobného protismerného zakrivenia zaťažením lanovej siete 2 –Dosiahnutie protismerného dvojnásobného zakrivenia nosného vlákna membrány s rovnakou vonkajšou formou, rôznou orientáciou smerov zaťaženia, a/, b/

T E X T I L N Á



07.2

NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Nosná konštrukcia – textilných membránových štruktúr všeobecné zásady

Klasické formy sú : - voľne vypnuté plachty - oblúkové plochy - plachty s horným uchytením /kónické plochy/

T E X T I L N Á



07.3 NOSNÉ KONŠTRUKCIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR Nosné konštrukcie ľahkých povrchových štruktúr sú konštrukcie, ktorá sa skladajú z jednej alebo viacerých nosných plôch a ich podpôr. Nosná plocha je zväčša priestorovo zakrivená buď sedlovite (antiklasticky) alebo kupolovite (synklasticky), prípadne môže byť aj rovná. V porovnaní k svojmu rozponu má vždy veľmi malú stavebnú výšku. Môže mať uzatvorený povrch, môže sa skladať aj z otvorených slučiek – očiek, alebo mrežovej štruktúry. Podľa spôsobu stavby môže nosná konštrukcia udržiavať svoju formu predpätím, materiálovou pevnosťou alebo aj váhou. Pri predpätí je namáhaná jedine v ťahu, alebo prevážne v tlaku, pri oblúku alebo ohrnutí. Podpory môžu byť rovné alebo zakrivené, bodové napr. (stožiar, odvedenie napätia, osobitný základ) alebo líniový (nosníky, oblúky, lano) a liniový základ na okraji alebo vo vnútri nosnej plochy. Pri záťaži sú namáhané v ťahu, tlaku alebo priehybe. Z ľahkými plošnými nosnými konštrukciami možno dosiahnúť prekrytie neobyčajne veľkých. Základné druhy nosných konštrukcií ľahkých povrchových štruktúr možeme rozdeliť nasledovne: 1. Predpäté membrány

7. Tensegrity

2. Pneumatické membrány

8. Mrežové plášte

3. Predpäté siete

9. Ľahké škrupiny

4- Priestorové siete

10.Premenné nosné konštrukcie

5. Zavesené nosné konštrukcie

11. Zmiešané nosné konštrukcie

6. Tyčové nosné konštrukcie

12. Tlačné články a podpory

T E X T I L N Á



07.3 NOSNÉ KONŠTRUKCIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR - rozdelenie - Predpäté membrány - Pneumatické membrány - Predpäté siete - Priestorové siete - Zavesené nosné konštrukcie - Tyčové nosné konštrukcie - Tensegrity - Mrežové plášte - Premené nosné konštrukcie - Tlačné články a podpory

1/ Computerová perspektíva ilustrujúca strešnú membránovú štruktúru kongresového centra v San Diego, California, USA, 2/ Veľkoplošná predpätá membránová nosná plocha s dvojnásobným zakrivením napínaná pomocou tuhých lanami do zeme ukotvených tyčí, 3/, a, pneumatická pretlaková hala s otvoreným vnútorným priestorom, b, pneumatická hala s otvoreným vnútorným priestorom,vytvorená aditívnym násobením pretlakových hadíc, 4/ tensigrity, modelová štruktúra od Snelsona, a,b/ konvexne lanové nosníky s plávajúcimi stožiarmi v tuhom napínacom ráme kruhového pôdorysu

Nosné konštrukcie ľahkých povrchových štruktúr, sú ľahké, pretože majú pozoruhodne nízku váhu v porovnaní so svojim rozponom a nosnosťou. Charakterizuje ich málo hmotná konštrukcia s nízkymi nárokmi na materiál. Spravidla bývajú zároveň aj veľkorozponové plošné nosné konštrukcie. Pohľad na závislosť vlastnej hmotnosti ako špecifického nároku na materiál, na jednotku plochy ukazuje, že čím väčší je rozpon konštrukcie, tým menšia musí byť jej vlastná jednotková váha.

T E X T I L N Á



08. ROZDELENIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR PODĽA SPÔSOBU NAPNUTIA MEMBRÁNY Podľa spôsobu použitých princípov napnutia membrány rozdeľujeme textilné membránové štruktúry do niekoľkých skupín. Z najčastejšie uplatňovaných princípov sú to: -

mnohostranne predpínané membrány membrány predpínané metódou okrajového pnutia membrány napínané metódou rozdielneho tlaku rotačné membrány

Z nich prvé tri nachádzajú najčastejšie uplatnenie aj pri realizácii textilných membránových štruktúr veľkých halových objektov.

T E X T I L N Á



08. ROZDELENIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR PODĽA SPÔSOBU NAPNUTIA MEMBRÁNY MNOHOSTRANNE PREDPÍNANÉ MEMBRÁNY Mnohostranne predpínané membrány – princíp využíva na napínanie membrány viaceré metódy – pričom vzniká bežné mechanické napätie spôsobené vplyvom napínania „kože membrány“ medzi vysokými a nízkymi bodmi definujúcimi obvodovú líniu. Ako nosné prvky sa uplatňujú predovšetkým stožiar a nosné lano. Konštrukčne najjednoduchšie riešenie je priame ukotvenie do zeme, prípadne odvedenie obvodových síl cez podpery, ktoré sú lanami uchytené do zeme (obr.9). Toto riešenie má však zvýšené nároky na priestor. Tuhosť a stabilita týchto štruktúr môže byť docielená vytvorením plôch dvojitej krivosti. Účinok sania, ktorý sa prejavuje ako kolísavé zaťaženie od účinku vetra a môže spôsobovať čiastočné deformácie formy, sa odstraňuje použitím doplňujúcich vystužujúcich prvkov. Určitou nevýhodou princípu je, že podporné prvky konštrukcie, stožiare „môžu zasahovať do priestoru dispozície“. Jednoduchosť konštrukcie, prakticky žiadne nároky na spodnú stavbu, jednoduchá montáž a demontáž a z toho vyplývajúca mobilita, majú za následok že tieto stavby sa často uplatňujú ako objekty prechodného využitia. Že to nemusí vždy byť pravidlom, preukazujú i mnohé príklady spojenia "tradičnej stavby s vzletnou textilnou architektúrou".

T E X T I L N Á



08. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Mnohostranne predpínané membrány

Princíp využíva na napínanie membrány bežné mechanické napätie spôsobené vplyvom napínania „kože membrány“ medzi vysokými a nízkymi bodmi definujúcimi obvodovú líniu. Ako nosné prvky sa uplatňujú predovšetkým stožiar a nosné lano.

Auditórium v Hamine, SU, mnohostranne predpätá membrána 1 – celkový pohľad, 2 - rez, 3 – pohľad interiér

T E X T I L N Á



08. ROZDELENIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR PODĽA SPÔSOBU NAPNUTIA MEMBRÁNY PREDPÍNANIE SPÔSOBOM OKRAJOVÉHO NAPNUTIA Predpínanie spôsobom okrajového napnutia – je jednou z ďalších známych metód uplatňovaných pri realizovaní membránových štruktúr. Týmto spôsobom, t.j. ich vlastnou váhou alebo postupným zaťažovaním môžu byť napínané alebo stabilizované membrány, ktoré majú rovnaké zakrivenie. Ako nosnú konštrukciu využívajú lanové, drevené, resp. ocelové mrežové štruktúry, uzatvoreného statického princípu. Výhodou sú nižšie alebo žiadne nároky na priestor v "okolí stavby". Dostatočná tuhosť konštrukcie zaručuje ich odolnosť voči nepriaznivým dôsledkom možného sania vplyvom účinku vetra, počasia a umožňuje realizovať stavby s väčším rozpätím bez dodatočných podpôr vstupujúcich do dispozície. Klenuté kopuly uzatvárajúce výstavné pavilóny, haly a hangáre s ich pomocou dosahujú rozpony i niekoľko 100 m. Prínosom sú nielen ich invenčné formy, podnetné konštrukčné riešenia, ale často i použitie novovyvinutých experimentálnych materiálov. Charakteristické sú nielen monofunkčné sólo objekty, ale aj membrány - haly, tvoriace súčasť "pevných stavieb - bázy", ktorá je nositeľom funkcie.

T E X T I L N Á



08. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Predpínanie spôsobom okrajového napnutia

Miléniu Dome Londýn, GB , membrána predpätá metódou okrajového napnutia, 1 – celkový pohľad, 2 – podhľad interiér, 3 - axonometria, 4- betail prestupunosneho pylona membran konštrukciou

Predpínanie spôsobom okrajového napnutia – Týmto spôsobom, t.j. ich vlastnou váhou alebo postupným zaťažovaním môžu byť napínané alebo stabilizované membrány, ktoré majú rovnaké zakrivenie. Ako nosnú konštrukciu využívajú lanové, drevené resp. ocelové mrežové štruktúry uzatvoreného statického princípu.

T E X T I L N Á




Športová hala v Odate, JPN Membrána predpätá metódou okrajového Napnutia,1 - celkový pohľad, 2– podhľad interiér,3 – montáž objektu 4 – pôdorys, 5- detail konštrukcie strešného plášťa

Výhodou sú nižšie alebo žiadne nároky na priestor v "okolí stavby". Dostatočná tuhosť konštrukcie zaručuje ich odolnosť voči nepriaznivým dôsledkom možného sania vplyvom účinku vetra, počasia a umožňuje realizovať stavby s väčším rozpätím bez dodatočných podpôr vstupujúcich do dispozície.

T E X T I L N Á




Japonský pavilón Expo 2000 Hanover, membrána predpätá metódou okrajového napnutia 1 – pohľad, interiér, 2 - celkový pohľad 3 - axonometria vrstvenia materiálových vrstiev 4 – vystužujúci prvok -rebrík bambusovej nosnej mrežoviny , 5 – detaily uchytenia membrány, exteriér, interiér

Prínosom sú nielen ich invenčné formy, podnetné konštrukčné riešenia, ale často i použitie novovyvinutých experimentálnych materiálov. / využitie ekologických, recyklovateľných materiálov/. Charakteristické sú nielen monofunkčné sólo objekty, ale aj membrány - haly, tvoriace sú časť "pevných stavieb - bázy", ktorá je nositeľom funkcie.

T E X T I L N Á




Hangár pre vzducholode fi. CARGOLIFTER, GBR, membrána predpätá metódou okrajového napnutia – nosná konštrukcia oceľová štruktúra /,výška 107m, rozpätie 210m, dĺžka 360m / 1 - Celkový pohľad 2 - Rez priečny, pozdĺžny, pôdorys 3 - Podhľad – kotevná pätka nosnej konštrukcie 4 - Podhľad - spôsob napnutia membrány v nosnej konštrukcii

Klenuté kopuly uzatvárajúce výstavné pavilóny, haly a hangáre s ich pomocou dosahujú rozpony i niekoľko 100 m.

T E X T I L N Á



08. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Predpínanie spôsobom okrajového napnutia Akita Skydome, JPN - viacúčelová hala,1/a celkový pohľad, b pohľad do interiéru, 2 detail konštrukcie opláštenia, 3 schéma vrstvenia jednotlivých častí nosnej konštrukcie

Klenuté kopuly uzatvárajúce výstavné pavilóny, haly a hangáre s ich pomocou môžu dosiahnuť rozpon i niekoľko 100 m.

T E X T I L N Á



08. ROZDELENIE TEXTILNÝCH MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR PODĽA SPÔSOBU NAPNUTIA MEMBRÁNY PREDPÍNANIE METÓDOU ROZDIELNEHO TLAKU Predpínanie metódou rozdielneho tlaku – príkladom sú pneumatické štruktúry s najbežnejším príkladom nafukovacou halou s vnútorným pretlakom. Nosný konštrukčný faktor pneumatických štruktúr – rozdielny tlak môže byť okrem vzduchu dosiahnutý tiež pomocou vody alebo inej náplne. Väčšia zaujímavejšia povrchová rozmanitosť sa môže docieliť tým, že sa štruktúra rozdelí spôsobom, ktorý vytvorí väčšie množstvo samostatných komôr. Podľa princípov uplatňovaných pri nesení konštrukcie rozdeľujeme tieto objekty na: - stavby nesené vzduchom - pretlakové - skeletové čiže rebrové - vankúšové - kombinované. Pretlakové a skeletové pneumatické štruktúry – tvoria najrozšírenejšiu skupinu stavieb tohto druhu. Po statickej stránke vykazujú tieto konštrukcie odlišnosti oproti klasickým objektom. Zvyčajný tlak konštrukcie na podklad je nahradený ťahom a konštrukciu je potrebné po obvode kotviť, alebo opatriť oproti dvíhaniu dodatočnou záťažou. Vnútorný pretlak v objekte musí byť väčší ako tlak vyvodený zaťažením, t.j. vlastnou váhou plášťa, snehom, vetrom. V dôsledku pôsobenia vetra dochádza k zaťaženiu a následne deformácii tvaru. Jeho vplyvom sa zvyšuje vnútorný tlak, ktorý vracia povrchový plášť do pôvodnej polohy. Pri objektoch s menšími nárokmi na priestor a s možnosťou častého premiestňovania sa uplatňujú hlavne rebrové pneumatické konštrukcie. Demontážou pri ich sezónnom využívaní však môže dôjsť k poškodeniu plášťa a narušeniu jeho nepriedušnosti, čím sa skracuje jeho životnosť. Architektúra pneumatických konštrukcií nie je obmedzená iba na základné geometrické tvary. Realizáciu rozmanitých tvarov umožňujú konštrukcie s kostrou nahustených nosných prvkov rôzne kombinovaných s konštrukciami pretlakovými a vankúšovými, alebo kombinácie konštrukčných prvkov nafukovacích a tuhých - na báze dreva, ocele alebo betónu. Tvarovú nepravidelnosť a geometrickú neurčitosť týchto objektov treba však zaistiť pri ich výrobe úpravou plôch jednotlivých dielov. Na princípe pneumatických konštrukcií alebo v spomenutých kombináciach sa dajú zhotoviť teoreticky priestorove neobmedzené objekty.

T E X T I L N Á



08. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Metóda rozdielneho tlaku

Vzduchom nesená membránová skladacia hala - skeletový systém, 1- model, 2 – štrukturálna axonometria, 3 – detail nosného rebra, 4 – schéma skladania objektu

Predpínanie metódou rozdielneho tlaku – príkladom sú pneumatické štruktúry s najbežnejším príkladom nafukovacou halou s vnútorným pretlakom. Nosný konštrukčný faktor pneumatických štruktúr – rozdielny tlak môže byť okrem vzduchu dosiahnutý tiež pomocou vody alebo inej náplne. Väčšia zaujímavejšia povrchová rozmanitosť sa môže docieliť tým,

že sa štruktúra rozdelí spôsobom, ktorý vytvorí väčšie množstvo samostatných komôr. Podľa princípov uplatňovaných pri nesení konštrukcie rozdeľujeme tieto objekty na stavby nesené vzduchom: - pretlakové - skeletové čiže rebrové - vankúšové - kombinované.

T E X T I L N Á



08. NOSNÁ KONŠTRUKCIA - TYPOLOGICKÉ DRUHY Rotačné membrány

1 - princíp funkčného uplatnenia, 2 - konštrukčná schéma

T E X T I L N Á



09. DRUHY A VLASTNOSTI MATERIÁLOV OPLÁŠTENIA Textilné membrány dnes využívajú na opláštenie širokú škálu materiálov. Tieto predstavujú od zlepšených bavlnených tkanín, textilných membrán zo syntetických a prírodných vlákien (PVC, polyester, sklolaminát, sklo) i metalické poťahy skladané z tenkých oceľových alebo hliníkových plachiet, fóliové povlaky, resp. sendvičové viacvrstvové panely. Popri spomenutých materiáloch sú dnes asi najčastejšie využívané materiály na báze polyesteru. Veľkou výhodou je ich svetelná priepustnosť, ktorá sa môže pri rôznej skladbe materiálu pohybovať v rozmedzí 15 - 65 %. Mimoriadne vhodné na tento účel sú flontexové sklené sieťové membrány z tkaniny PTFE. Špeciálnou vložkou nadobúdajú tieto tkaniny vyšší tepelnoizolačný štandard. Sklená tkanina z PTFE nie je horľavá, odpudzuje nečistotu a má obzvlášť dlhú životnosť a trvanlivosť voči agresívnym vplyvom životného prostredia a ulatrafialovému žiareniu. Výber materiálu zo zreteľom na zaťaženie vetrom a snehom musí byť volený tak, aby poskytoval dostatočnú statickú istotu. Svojimi vlastnosťami umožńujú reagovať a vytvoriť nielen potrebné prevádzkové podmienky zabezpečením vhodných stavebnofyzikálnych a mikroklimatických vlastností, ale dosiahnuť i vysoko kvalitný architektonický vzhľad. Doteraz nedoriešeným problémom membránových textílií je ich obmedzená životnosť, ktorá pri sklolaminátových tkaninách PTFE dosahuje vo vonkajšom prostredí minimálne 20 rokov.

T E X T I L N Á



09.1 MEMBRÁNOVÝ PLÁŠŤ - DRUHY A VLASTNOSTI OPLÁŠTENIA

1 – Druhy väzby vlákien , a/ plátenná väzba, b/ panamová väzba, /bez povrchovej úpravy/ 2 – plošné rozdelenie kontaktných síl v krížových bodoch vlákien /bez povrchovej úpravy/ 3 – Štruktúra polyesterovej tkaniny s povrchovou vrstvou z PVC so zušľachteným povrchom,

Doteraz uplatňované membránové materiály rozdeľujeme podľa ich správania sa pri zaťažení nasledovným spôsobom : - izotropné - anizotrop - približne izotropné Podľa charakteru vlákien použitých na zhotovenie textílie ich rozdeľujeme na zhotovené: - z prírodných vlákien - z minerálnych vlákien - z kovových vlákien - zo syntetických vlákien (termoplastické umelé látky)

T E X T I L N Á



09.2 MEMBRÁNOVÝ PLÁŠŤ - FYZIKÁLNE A MIKROKLIMATICKÉ POŽIADAVKY Environmentálne vlastnosti membránového opláštenia sú odlišné ako pri konštrukciách klasického charakteru, pretože membrána pôsobí skôr ako filter než bariéra.Pre membránu je charakteristické: - rýchla reakcia na vzostup a pokles vonkajšej teploty - translucentnosť - nejednotnosť vnútorného prostredia Vlastnosťi membrán umožńujú vytvoriť nielen potrebné prevádzkové podmienky zabezpečením vhodných stavebnofyzikálnych a mikroklimatických vlastností, ale dosiahnuť i vysoko kvalitný architektonický vzhľad. 1 – Schéma správania sa membránového opláštenia vplyvom pôsobenia slnečného žiarenia, 2 – Olympijský štadion Rim, prestrešenie membránou PTFE, otvorená štruktúra, 2 – Events Centre Edinburg, prestrešenie membránou PTFE, uzavretá štruktúra, 3 - Eden projekt, Corwall, GB, dvojplášťová vankúšová uzavretá membránová štruktúra

T E X T I L N Á



10. HĹADANIA FORMY MEMBRÁNOVÝCH ŚTRUKTÚR - METÓDY NAVRHOVANIA Forma membránových štruktúr musí byť vzhľadom na špecifické vlastnosti materiálu navrhovaná nekonvenčnou cestou. Elasticita materiálu membrány predovšetkým u mnohostranne predpínaných membrán spôsobuje vplyvom prirodzeného pnutia zmenu rozmerov oproti návrhu, čo má vplyv na rozmery vonkajšieho obvodu, ale i stanovenie polohy vysokých bodov, resp. rozmiestnenie panelových štruktúr a materiálu. Návrh potrebuje zohľadniť skutočnosť, že materiál môže byť vplyvom ťahového napätia nie celkom stály. Sústredené napätie koncentrované hlavne do záhybov alebo preloženia materiálu, má za následok skrátenie životnosti materiálu membrány. Tento konštantný zdroj napätia je potrebné udržať v rozumných limitoch.V opačnom prípade môže byť životnosť technických prefabrikátov značne redukovaná. Pri navrhovaní je obzvlášť dôležité stanovenie minimálneho povrchu priestoru s určením obvodovej línie. Membrána rešpektujúca tento princíp bude vždy namáhaná silami napätia ak sa zmení jej forma. Pri membránach, ktoré nie sú navrhnuté týmto spôsobom, môže prípadná zmena zaťaženia spôsobiť zmenšenie povrchovej plochy, čo spôsobuje vznik záhybov alebo zvlnenia. Dôvodom je izotropná povaha materiálu, t.j. že je vystavený rovnakým silovým vplyvom všetkými smermi ako mydlová bublina. Pri navrhovaní formy membránových štruktúr sa v princípe využívajú dva spôsoby: - experimentálna metóda - analytická metóda Experimentálna metóda návrhu - častejšie uplatňovaná v minulosti bola založená predovšetkým na konštruovaní modelov. Dnes používané počítačové metódy vychádzajú z komplexnosti založenej na neoddeliteľnom – spoločnom spôsobe vývoja návrhu formy lanovej sieťovej, resp. konštrukčnej štruktúry. I keď používané matematicko - numerické metódy sú schopné v podstate nahradiť model stavby, je tento aj tak potrebný v začiatočnej fáze návrhu, obzvlášť pri objektoch a halách využívajúcich princíp mnohostranne predpínaných membrán. Z dôvodu malej mierky modelu a velkej plasticity materiálu, je často estetické a štrukturálne vzťahy navrhovaného objektu skôr potrebné odhadnúť. Analytická metóda návrhu - membránových štruktúr, ktoré sú dostupné na tento účel, sú podobné v mnohých programoch. V princípe je založená na počiatočnom určení geometrie obvodu do ktorého rámca sa potom generuje sieť s určujúcimi pevnými bodmi membrány.

T E X T I L N Á



10.

HĽADANIE FORMY MEMBRÁNOVÝCH ŠTRUKTÚR Metódy návrhu formy membránových štruktúr

1 - experimentálna metóda - založená predovšetkým na konštruovaní modelov 2 - analytická metóda - počítačová matematicko numerická metóda

1 - Modelové overovanie, a - rekreačné centrum Riyadh, SA, b - Buddy Holly – Show, prvé európske mobilné divadlo, BRD 2 – Postupný proces modelového hľadania formy – počítačovou matematicko numerickou metódou, a – definícia okraja, typológia siete, pevné body, b – hľadanie formy po predpätí, zhotovenie strihov geometriou pruhov, / kruh variant / overovanie

T E X T I L N Á



1

11. REALIZÁCIA MEMBRÁNOVEJ ŠTRUKTÚRY Proces postavenia membránovej štruktúry vzhľadom na rovinný charakter jednotlivých panelov si vyžaduje svoju postupnosť. Napnutý povrch membrány vytvára v skutočnosti trojrozmerné zakrivenie pozostávajúce z narezaných rovinných plátov priestorovo nenapnutých panelov pospájaných spoločne spôsobom, ktorý bude predvídať formu po napnutí. Membrány väčších plôch musia byť rozdelené na menšie segmentové časti – membránové prefabrikáty. Po vztýčení konštrukcie je strecha vystavená napínaniu, ktoré prebieha postupným procesom vyvažovania . Z pohľadu hrúbky materiálu sú membránové štruktúry veľmi citlivé v bodoch zaťaženia. Všetky spájacie techniky by preto mali zabezpečiť, aby rozdelenie zaťaženia bolo vyrovnané ako sa len dá. Pri kompletáži sa jednotlivé segmenty membrány spájajú dohromady vo väčších priestoroch alebo na väčších priestranstvách. Pri kompletáži sa využívajú v zásade nasledovné možnosti: - zošívanie švíkov - zváranie švíkov - alebo ich kombinácia Relatívne drahé zošívanie, sa používa iba v odôvodnených prípadoch, predovšetkým v miestach väčšieho zaťaženia. Nevýhodou procesu zošívania membrány je jej perforácia, čo môže vyvolať problémy s vodonepriepustnosťou membrány alebo sklolaminátových prefabrikátov. Zošité miesta sa preto prekrývajú poistnými pásmi. Polyesterové PVC prefabrikáty sú zvyčajne spájané spôsobom vysokofrekvenčného spájania švov Spoje membrán sú spravidla situované z vonkajšej strany membrán spolu s uzatváracími pásmi. Okraje membrán sú zafixované pripojením panelov – prefabrikátov k pevnému obvodu membrány pomocou lana – hadice, umiestneného v priebežnom puzdre lemujúcom obvod prefabrikátu. Značné namáhanie týchto detailov trením a navĺhanie vplyvom kolísania teploty sú dôvodom že laná a pevné spojenia membrán by mali byť realizované z nerezovej ocele alebo v GALFONOVOM opláštení. Pre prípady väčších zaťažení sa používajú na spájanie v švoch spojovacie remene a pre obzvlášť veľké namáhanie, spájanie ukončenia membrán pomocou prítlačných platní.

2

Miestom, kde sa sústreďuje najväčšie napätie sú najvyššie a najnižšie body uchytenia. Pre tieto detaily v princípe platia také isté pravidlá ako pri švoch a zošitiach. V najvyšších bodoch ukončenia býva membrána spravidla podopretá lanovou skružou, ktorá prenáša zaťaženie z prefabrikátov do závesných častí. Jej celkový stabilizačný systém môže byť doplnený podpretím klenutými priehradovými nosníkmi stabilizujúcimi systém. Pre prípady väčších zaťažení sa používajú na spájanie v švoch spojovacie remene a pre obzvlášť veľké namáhanie, spájanie ukončenia membrán pomocou prítlačných platní. Miestom, kde sa sústreďuje najväčšie napätie sú najvyššie a najnižšie body uchytenia. Pre tieto detaily v princípe platia také isté pravidlá ako pri švoch a zošitiach. Veľkou výhodou pneumatických membrán je ich pomerne jednoduchá montáž a demontáž. Po spojení povrchového plášťa do jednotného celku, sa objekt starostlivo ukotví a napojením dúchadiel sa môže celá konštrukcia vztýčiť. Zvyčajne veľké rozmery pretlakových hál spôsobujú, ich dosť veľkú celkovú váhu. Preto z konštrukčných dôvodov postavenia objektu ako i manipulácie s ním sa plášť delí zvyčajne na niekoľko dielov, ktoré umožňujú jednoduchšiu ručnú manipuláciu. Pre spájanie jednotlivých častí sa používa viacero spôsobov. Problém však je, že spoje nie vždy zaručujú vzduchotesnosť.

T E X T I L N Á



10. REALIZÁCIA MEMBRÁNOVÉHO OPLÁŠTENIA Montáž a demontáž membránových konštrukcií, detaily uchytenia a spojov

Milenium Dome Londýn, GB, membrána predpätá metódou okrajového napnutia, 1 - proces montáže opláštenia a vyvažovania nosnej konštrukcie, 2 – detail uchytenia membrány pomocou spojovacích remeňov, 3 – proces spájania membránových prefabrikátov,, 4 – detail - variantné spôsoby membránových spojov s napínacou lanovou konštrukciou a ukončenia membránového prefabrikátu

T E X T I L N Á



12. ŹIVOTASCHOPNOSŤ MEMBRÁNOVEJ ARCHITEKTÚRY - aplikácie

Jedným z udivujúcich pôsobivých aspektov textilných membránových štruktúr je obdivuhodná ľahkosť a vzdušnosť jej kreatívnych foriem pri pohľade z interiéru i exteriéru. Je nesporne ovplyvnená základnou zásadou veľkorozponových ľahkých plošných konštrukcií , čím vačšie rozpätie tým subtílnejšia konštrukcia a menšia jednotková hmotnosť. Skúsenosti zo zahraničia ukazujú, že prínos nových technoológií súvisiacich s membránovými štruktúrami je oveľa vačší a nesústredil sa len na oblasť technických textílií. Stále otvorený systém ďaleko presiahol svoje hranice a výrazne sa začína presadzovať v oblastiach doteraz dominamntným postavením ťažkého stavebníctva. Ich výhody sa začínajú uplatňovať nielen pri tradične veľkorozponových plošných nosných konštrukciách halového typu, ale aj yýškových stavbách, kde svojimi vlastnosťami / ľahkosť a pružnosť / umožňujú dosahovať stále vačších výšok pri subtílnejšich menej hmotných konštrukciách nielen v systémoch nosných konštrukcií ale i v systémoch ich opláštenia v interiéri a exteriéri. Nezastupiteľnú úlohu nadobúdajú pri vytváraní klimatizovaného veľkopriestoru a chráneného mestského prostredia. Najlepšie stavby patria nielen k orginálnym z hladiska architektonickej formy ale aj sú zároveň špičkové technické diela s vysokou úrovňou technického detailu charakterizované ako architektúra Hi – Tech. Sú to stavby orginálne vo všetkých smeroch. Požiadavka „za menej dosiahnúť viac“ ako výsledná predstava architektúry z ľahkých alebo veľkorozponových plošných konštrukcií tým obsahuje ďalekosiahajúcu dimenziu, ktorá tvorí duchovný stredobod princípu ľahkého spôsobu stavania.

T E X T I L N Á


Ing. Arch. František Kalesný Welness Laguna – oddychové centrum , Berlin, BRD,/priem. cca 360m, výška 210m, membránový plášť kombinovaný s fóliou prepúšťajúcou UV žiarenie, 1a/ pohľad exteriér, interiér, 2/ schéma skladby konštrukcie

12. ŹIVOTASCHOPNOSŤ MEMBRÁNOVEJ ARCHITEKTÚRY - aplikácie Nosná konštrukcia - oceľova priehradová konštrukcia Obvodový plášť – jedno. alt. dvojplášťová okrajovo predpätá membrána

Požiadavka „za menej dosiahnúť viac“ ako výsledná predstava architektúry z ľahkých alebo veľkorozponových plošných konštrukcií obsahuje ďalekosiahajúcu dimenziu, ktorá tvorí duchovný stredobod princípu ľahkého spôsobu stavania.

T E X T I L N Á



13. ZÁVER Membránové štruktúry patria dnes k najľahším stavebným druhom. Ľahkosť a subtílnosť zrealizovaných konštrukcií, pri cenách, ktoré sú cca o 30 – 70 % nižšie oproti stavbám postaveným klasickým spôsobom na báze tradičných materiálov a pri pneumatických štruktúrach približne len 20 – 30 % nákladov na zrovnateľné jednotky obyčajných objektov, spolu možnou recyklovatelnosťou použitého materiálu, predurčuje tomuto charakteru stavieb široké využitie. Množstvo zaujímavých architektonických a stavebných typov, zrealizovaných dodnes vo svete, preukazuje ako môžu architekti s relatívne malou materiálovou bázou realizovať veľkoplošné tvary a objekty s dostatočnou bezpečnosťou. Pre súčasné obdobie je u nás príznačné nedostatkom voľných finančných zdrojov, a aj tie ktoré sú, prechádzajú pri rozdeľovaní tvrdým zvažovaním, odvetvia ako kultúra a šport ale i mnohé iné sa dostali v tomto delení na samý okraj. Škodou je, že v týchto podmienkach stále málo architektov a inžinierov, ale predovšetkým investorov nenachádza dostatok odvahy. Textilná architektúra síce nie je dnes ani u nás už novinkou, uplatňuje sa však predovšetkým pri stavbách prechodného alebo sezónneho charakteru. Je zjavné že stále tu chýba zrealizované výnimočné architektonické dielo, ktorý by dokázal definitívne odomknúť toto váhanie.

T E X T I L N Á A R C H I T E K T Ú R A

Recommend Documents