Simulace pohyblivých membránových konstrukcí

Abstract

Disertační práce je zaměřena na pohyblivé membránové konstrukce. Díky lehkým pohyblivým membránovým konstrukcím můžeme v krátkém čase zcela změnit funkční využití daného prostoru. Tyto architektonicky dynamické stavby jsou tvarovány do formy hyperbolického paraboloidu, rotačního hyperboloidu, nebo synklastického polštáře v případě pneumatických membrán. Dvojího zakřivení membrány lze dosáhnout výškovým rozehráním okrajových kotevních bodů a vložením tuhých oblouků nebo vypínacích vzpínadel do středu pole. Pneumatické membrány jsou vypínány vnitřním přetlakem. Vždy se musí respektovat správné zakřivení výsledné plochy membrány a její předpětí v obou směrech. Cílem disertační práce je analyzovat vybrané typy jednovrstvých a pneumatických pohyblivých membránových konstrukcí. Na základě analýzy vybraných pohyblivých membrán je v další fázi výzkumu vytvořen postup pro jejich digitální simulaci. Simulace pohyblivých membránových konstrukcí jsou provedeny za pomoci specializovaných softwarových nástrojů pro parametrické navrhování, fyzikální animaci a vykreslování akcelerované pomocí grafického jádra. Simulovanými formami pohyblivých membránových konstrukcí jsou pohyblivé trychtýře, pohyblivé lomenice, membrány zavěšené na radiálních lanových konstrukcích a řetězové plochy. Z výsledných simulací pohyblivých membrán jsou vytvořena prezentační videa. Dalším výstupem disertace jsou parametrické funkce základních typologických forem membránových zastřešení. Parametrické funkce budou zveřejněny a poskytnuty pro architektonické navrhování odborné veřejnosti.

Dissertation thesis is focused on convertible light weight tensile structures. With convertible light weight tensile structures is possible to change the function of disposition in a short time. Single layer membranes are formed to the shape of hyperbolic paraboloids or rotation hyperboloids. Pneumatic multilayer membranes are formed to the synclastic pneumatic cushions. Double curvature of the membrane is achieved by different height distribution of points, by insertion of shaped rigid steel elements, or by inner pressure. Correct pretension of the membrane in both directions and right curvature of the membrane surface are essential parts of the right design. Main goal of the dissertation is to analyse the chosen types of convertible light weight tensile structures. Based on this analysis are created digital simulations of folding and movement of the convertible tensile structures. The simulations are made in specialised software tools for parametric design and physical animation. Simulated forms of the light weight convertible tensile structures are convertible membranes caried by radial ropes, convertible umbrellas, convertible accordions and convertible membranes fixed on rigid elements. The presentation videos are created from the convertible membrane simulations. The other result of the dissertation are the parametric functions of the basic membrane shapes. These functions are provided to public