Structures en tissu tendu

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Aspects pratiques de la conception et des spécifications des matériaux

Dr Ken Price, BSc (Hons), DIC, PhD, FIStructE, FICE, PrEng, CEng - Directeur, Tension Structures, Cape Town

Conception du concept et critères de recherche de forme

La conception du concept est l'étape la plus importante du processus de conception - un mauvais concept se répercutera tout au long du processus de conception, de fabrication et d'installation, et nuira à l'apparence et aux performances du produit final. Un certain nombre de facteurs doivent être pris en considération, y compris, mais sans s'y limiter, les suivants:
a) Contraintes géométriques du site et des bâtiments adjacents
b) Niveaux de protection solaire requis et angles du soleil
c) Flux d'air et ventilation de l'espace
d) Exigences de transmission lumineuse pour l'espace ci-dessous
e) Disponibilité et positions des points d'ancrage
f) Besoin d'ancrages de périmètre scellés en continu
g) Considérations esthétiques et compatibilité avec les éléments adjacents
h) Réalisation d'une courbure adéquate pour minimiser les contraintes et les mouvements du tissu
i) Drainage de l'eau de pluie et évitement de la formation de flaques
j) Pentes de tissu appropriées pour assurer un auto-nettoyage adéquat
k) Nature de la structure porteuse et des éléments de traction

Méthodes utilisées pour la conception du concept

a) Modèles informatiques à structure métallique - ces modèles informatiques simples sont le point de départ pour étudier diverses formes de tissu et développer la conception du concept sous une forme pratique pour s'assurer que les critères de conception sont satisfaits.
b) Modèles informatiques entièrement rendus - des modèles de la conception finale de la structure en tissu peuvent être ajoutés au modèle de l'ensemble du bâtiment, et sont donc très utiles pour les présentations finales aux clients.

Ancres, fondations et structures de support

La fourniture d'ancrages et de structures de support adéquats doit être abordée dès les premières étapes du processus de conception. Le fait de ne pas aborder ces problèmes dès le début pourrait entraîner l'impossibilité d'inclure les structures de traction une fois que la conception et la construction ont progressé au-delà d'un certain stade. Même les petites structures d'auvent imposent des forces importantes sur les sous-structures, et les grandes structures nécessiteront des caractéristiques de conception spéciales pour pouvoir résister aux forces de traction. Les structures en tissu de traction imposent des forces qui ont des composantes horizontales et verticales vers le haut importantes, et ce ne sont pas les types de forces pour lesquels les bâtiments sont normalement conçus. Si des dispositions spéciales n'ont pas été prises pour ces forces, il est essentiel que la structure de traction soit conçue en tenant compte de cela.

Options de tissu - PVC et PTFE

Il existe essentiellement deux types génériques de tissus qui sont couramment utilisés pour les structures extérieures permanentes, à savoir le polyester enduit de PVC et la fibre de verre enduite de PTFE. Ces deux tissus sont disponibles dans différents types de format de maille. Pour les structures à court terme et intérieures, de nombreuses autres options sont disponibles, y compris divers types de coton et d'autres matières synthétiques, y compris des tissus extensibles tels que le Lycra ou le Spandex.

Facteurs influençant les performances du tissu

L'observation des structures du tissu dans différentes situations dans diverses parties du monde montre que l'environnement particulier dans lequel se trouve le tissu a un effet très significatif sur ses performances.

Les principaux facteurs qui semblent influencer les performances du tissu sont les suivants:
a) Latitude géographique et donc température du tissu
b) niveau de rayonnement UV atteignant le tissu
c) Niveau d'humidité
d) Niveau de pollution, ainsi que le type de polluants
e) Niveau de poussière
f) Fréquence et nature des opérations de nettoyage
g) Dépôt de matière végétale (feuilles, etc.) sur le tissu
h) Taches résultant du ruissellement des eaux de pluie sur d'autres matériaux de construction
i) Exposition aux pluies directes pour aider à éliminer la saleté et la poussière

L'effet des éléments a) à e) ne peut pas être influencé par les concepteurs, les entrepreneurs ou les propriétaires, mais les éléments f) à i) doivent être évalués par l'équipe de conception.

Tissu PVC / polyester - propriétés et caractéristiques

Le tissu PVC / Polyester se compose d'un tissu de base en polyester tissé, qui est ensuite enduit de PVC et d'un autre revêtement de finition.Ils peuvent être classés en 2 catégories de base, en fonction du type de revêtement de protection supérieur, comme suit:
a) Laque acrylique
b) Revêtements en alliage PVDF / vernis acrylique dans des proportions variables

Ces revêtements de finition ont une grande influence sur les performances et l'aspect du tissu, car ils fournissent non seulement au tissu une partie de sa résistance aux UV, mais ils améliorent également considérablement ses caractéristiques d'auto-nettoyage.

En général, les tissus avec des revêtements acryliques n'ont pas donné de bons résultats à long terme dans les pays tropicaux, et la plupart des exemples semblent attirer et retenir des quantités importantes de saleté et de poussière après des temps de service relativement courts. Sur les sites avec des niveaux d'UV élevés, les revêtements acryliques se décomposent assez rapidement, et ainsi la détérioration de l'aspect peut survenir quelques années après l'installation. Si les niveaux d'humidité sont élevés, la détérioration de l'aspect peut être encore pire, car la croissance de moisissure noire peut se produire dans les fibres peu après la dégradation du revêtement.

Les tissus avec des revêtements PVDF / alliage acrylique sont les plus couramment utilisés, et sont maintenant en service depuis environ 25 ans. Le revêtement PVDF / acrylique est thermofusionné sur le tissu de base dans le cadre du processus de fabrication. La surface supérieure du tissu a une sensation lisse et glissante, et il est donc très efficace pour repousser la saleté et résister à la croissance des moisissures. Des durées de vie utiles de 15 à 25 ans sont atteintes avec ces tissus, la durée de vie prévue étant directement proportionnelle à la quantité de PVDF dans la couche de finition.

Tissu PTFE / fibre de verre - propriétés et caractéristiques

La première structure extérieure en PTFE / fibre de verre a été érigée en Californie, aux États-Unis, il y a 40 ans et fonctionne toujours bien en service. Il est donc probable que les structures fabriquées avec les tissus PTFE / fibre de verre actuels atteignent une durée de vie utile de plus de 50 ans.Le tissu PTFE / fibre de verre est très efficace pour repousser la saleté et certaines structures qui ont été inspectées après des années de service ont des surfaces parfaitement propres. même s'ils n'ont jamais eu d'entretien de nettoyage.

Trois des nouveaux stades construits pour la Coupe du monde de football en Afrique du Sud en 2010 avaient des toits en PTFE / fibre de verre, mais le principal inconvénient du tissu PTFE est son coût élevé - le coût global des structures utilisant ce tissu est presque le double de celui des structures en PVC.

Transmission de la lumière et de la chaleur

L'un des principaux avantages du tissu est ses propriétés translucides - en moyenne, les tissus architecturaux transmettent environ 13% de la lumière tombant sur la surface supérieure. Cela se traduit par une sensation de lumière et d'aération très agréable dans l'espace situé en dessous, et peut également entraîner des économies significatives sur l'éclairage.

Le tissu est également très efficace pour réduire la transmission de la chaleur rayonnante du soleil, et c'est un matériau qui a été considérablement sous-utilisé dans les conditions climatiques qui prévalent en Afrique du Sud. Cependant, le réchauffement climatique entraînera probablement une utilisation accrue des structures en tissu tendu à l'avenir.

Éclairage du tissu

L'éclairage est très efficace pour souligner l'aspect esthétique des structures en tissu et doit toujours être inclus dans la mesure du possible. Le rétro-éclairage et l'éclairage avant peuvent être utilisés en fonction de l'effet souhaité.

Tissu et feu

Le PVC a des propriétés ignifuges et atteint un classement au feu de classe 2 - ce qui signifie que le tissu est auto-extinguible et ne produit pas de gouttes de tissu fondu. Cette classification au feu est généralement acceptée par la plupart des autorités d'homologation pour une utilisation comme enceinte de toit.

Le PVC présente un avantage supplémentaire en cas d'incendie en ce que les coutures du tissu se séparent à environ 100 ° C, permettant ainsi l'évacuation très précoce des fumées et fumées toxiques.

Il s'agit d'un avantage majeur pour sauver la vie de personnes qui pourraient être piégées dans le bâtiment.

Tissu de nettoyage

Le tissu est facile à nettoyer et peut être fait en utilisant des méthodes similaires à celles que l'on utiliserait pour nettoyer une voiture, c'est-à-dire des brosses douces, des détergents légers non acides et une eau de rinçage abondante. Le personnel peut accéder au tissu au moyen de cordes et utiliser des chaussures à semelles souples pour marcher sur le tissu.

Matériaux structurels - choix pour les structures tendues

Tous les matériaux de structure usuels (acier, béton, aluminium, composites, etc.) ont été utilisés pour les structures tendues, mais généralement l'accent est mis sur l'obtention d'un aspect minimaliste pour les structures porteuses. Comme l'acier a les valeurs de résistance et de rigidité les plus élevées et qu'il est également relativement bon marché, c'est le matériau le plus couramment utilisé.

Systèmes de traction - conception et matériaux

Le choix et la conception des systèmes de traction est l'un des aspects les plus importants des structures de tissu de traction. Une variété de matériaux et de revêtements sont disponibles, allant de l'acier inoxydable de qualité marine 316, à l'acier galvanisé à chaud, à l'acier peint simple. L'environnement particulier dans lequel se trouve la structure est d'une importance primordiale dans le choix des matériaux à utiliser, car les éléments de traction sont généralement entièrement exposés aux aléas climatiques. Malheureusement, il existe de nombreux exemples de matériaux insuffisamment spécifiés utilisés pour des avantages de coûts à court terme.

La conception et le choix des assemblages de traction est un domaine qui nécessite une expertise spécialisée et ce travail ne doit pas être entrepris sans une expérience et des connaissances d'ingénierie adéquates.L'aspect principal de la conception qui nécessite une attention particulière est les effets secondaires - ceux-ci ont souvent une incidence majeure sur la performance des composants dans la pratique. Il faut tenir compte des effets locaux de la charge du vent, des excentricités, du partage de charge inégal dans les connexions multiples, des discontinuités angulaires (entraînant des contraintes de flexion), des charges de fatigue, etc. L'impact visuel de ces connexions sur l'aspect général de la structure est significatif et il faut veiller à ce qu'ils contribuent à améliorer l'attrait esthétique inhérent aux structures tendues.

STRUCTURES DE TENSION

De la conception aux structures époustouflantes
Les principaux ingénieurs en structure de tissu, Tension Structures, transforment la ligne d'horizon avec une multitude de structures de traction qui révolutionnent l'architecture. Opérant dans toute l'Afrique, au Moyen-Orient et à Maurice, Tension Structures travaille avec intégrité pour créer des structures esthétiquement agréables qui sont saines et sauves dans le monde actuel de changements climatiques turbulents.

Créative
Les ingénieurs de Tension Structures travaillent main dans la main avec les architectes et les concepteurs pour développer un concept de design en un modèle 3D photo-réaliste pour une visualisation complète. Cela garantit que les conceptions répondent non seulement à l'intention esthétique, mais sont structurellement stables et fonctionnelles. Tous les projets sont signés par des ingénieurs professionnels qui se spécialisent exclusivement dans la conception de structures tendues.Le résultat final est un ensemble de dessins de conception tout compris, des fondations aux éléments en acier et câbles et enfin au tissu.

Fabrication
Les structures de tension utilisent uniquement des tissus des meilleurs fabricants internationaux. Ces tissus permettent de contrôler les intensités lumineuses, fournissent une protection contre le vent, la pluie et le soleil et ont également des propriétés ignifuges appropriées. Des formes de tissu infinies sont possibles. L'épine dorsale de ces structures provient de l'acier de construction et des systèmes de câbles, les câbles et les raccords étant généralement fabriqués en acier inoxydable 316 de qualité marine pour assurer la plus longue durée de vie possible.Les composants en acier sont fabriqués en acier galvanisé à chaud, recouvert d'époxy en deux parties. enduire de peinture pour lutter contre les environnements corrosifs qui existent autour de la côte et dans les situations urbaines polluées.Les structures de tension veillent à ce que les conceptions des connexions d'acier et de câbles soient rentables, esthétiques et fonctionnelles.

Réalisation
Après un processus d'installation rigoureusement planifié, utilisant un contrôle de qualité et des mesures de sécurité rigoureux, la majestueuse structure se déploie en un chef-d'œuvre multiforme et fonctionnel. La structure tendue transforme l'architecture et allonge et élève les murs dans l'espace au-delà.

Confiez votre architecture textile à l'expertise de l'équipe de Tension Structures et travaillez avec nous pour créer de la magie. Si vous souhaitez de plus amples informations, veuillez nous contacter.

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