Asma germe sistemler çekmeye çalışan elemanlarla inşa edilir. Ancak bir yapı tamamen çekmeye çalışan elemanlardan oluşmaz. Membran yüzeyde oluşan yükler basınca, eğilmeye çalışan dikme, kiriş, kemer gibi taşıyıcı elemanlara aktarılır. Asma germe membran yapı sistemleri geleneksel yapı sistemlerinden form, malzeme ve yapısal davranış olarak farklıdır. Asma germe membran yapı sistemleri yük altında büyük deformasyon gösterir. Bu deformasyonun yıkıcı etkilerini gidermek için tasarım aşamasında uyulması gereken, asma germe sistemlere özgü prensipler vardır.
Geleneksel yapısal malzemelerinden farklı olarak yapısal membranların eğilme ve basınç rijitliğinin olmadığı kabul edilir. Yapısal membranlarınyeğane taşıyıcı özelliği çekme dayanımıdır. Kabaca, 1kg/m2 ağırlığında ve 1mm inceliğinde, çekme dayanımından başka kayda değer rijitliği olmayan bir malzemenin, rüzgar ve kar yüküne karşı direnç gösteren bir malzeme olarak kullanılması nasıl mümkün olmaktadır? Sorunun cevabı asma germe membran yapı sistemlerini mümkün kılan, birbiriyle ilişkili, iki temel prensibe dayanmaktadır. Bu iki temel prensip form ve öngerilimdir.
- Form
Asma germe membran yapı sistemlerinin temel formu karşıt yönlü çift eğrilikli (antiklastik) bir yüzeydir. Kar ve rüzgar yüklerine direnç gösterecek bir yüzey hedeflediğimizde bu form yapısal bir zorunluluktur. Membran yapı formunu oluşturan karşıt yönlü çift eğrilikli yüzey, sadece geometrik bir şekil olmayıp yüzeyi oluşturan tüm noktaların denge içinde bulunduğu fiziksel bir denge durumun sonucudur. Sabunlu su kullanılarak, 3 boyutlu bir tel çerçeve içinde oluşturulacak minimal yüzeyler bu forma örnektir. Formun çıkış noktası estetik, görsel kaygılar olmayıp yapısal anlamda doğanın bir taklidine dayanmaktadır.
- Öngerilim
Karşıt eğriliklerden oluşan bir yapısal yüzey elde etme işlemi form bulma olarak adlandırılır. Bu işlem esnasında formu belirleyen iki temel unsur çevre koşulları ve yüzeye uygulanan çekme kuvvetidir. Çevre koşulları mesnet noktaları ve kenar elemanlarıdır. Oluşturulan formun güncellenmesi çevre koşullarının ve yüzeye uygulanan çekme kuvveti miktarının değiştirilmesiyle sağlanabilir. Yüzeye uygulanan çekme kuvveti, genellikle membran yüzeyin yönlerine göre farklılık gösterir.
Montaj esnasında, form bulma aşamasında yüzeyi şekillendiren çekme kuvveti dikkate alınarak yüzeye bir öngerilim uygulanır. Bu öngerilim sayesinde membran yüzey form bulma aşamasında elde edilen geometriye ulaşır.
Öngerilim, membran yüzeyin mekanik olarak gerilmesiyle sağlanır. Germe işlemi halatlarla çevrili bir sistemde köşe noktalarda çekme kuvvetiyle uygulanır. Membran yüzeyin kenarlarda iç bükey olması nedeniyle, halatlara uygulanan çekme kuvveti, membranın kenar halatı boyunca gerilmesine neden olur. Halatlarla sonlandırılmış bir membran yüzeyde gerilimin nedeni halatlardaki eksenel çekme kuvvetidir. Halata uygulanan çekme kuvveti ve membran yüzeyin kenar yay derinliği arasında bir ilişki vardır. Hedeflenen yüzey öngerilimi yay derinliği düşük olan bir sistemde daha büyük bir kuvvetle sağlanabilir.