Les systèmes de tension suspendus sont construits avec des éléments essayant de tirer. Cependant, une structure ne se compose pas entièrement d’éléments essayant de tirer. Les charges formées sur la surface de la membrane sont transférées à la pression, portant des éléments tels que des entretoises, des poutres et des arcs qui tentent de se plier. Les systèmes de construction à membrane tendue diffèrent des systèmes de construction traditionnels par leur forme, leur matériau et leur comportement structurel. Les systèmes de structure à membrane tendue présentent une grande déformation sous charge. Afin d’éliminer les effets destructeurs de cette déformation, il existe des principes spécifiques aux systèmes de mise en tension qui doivent être suivis dès la conception.
Contrairement aux matériaux structurels conventionnels, les membranes structurelles sont considérées comme n’ayant aucune rigidité en flexion et en compression. La seule propriété porteuse des membranes structurelles est la résistance à la traction. Comment utiliser un matériau d’un poids d’environ 1 kg/m2 et d’une épaisseur de 1 mm, sans rigidité remarquable autre que la résistance à la traction, comme matériau résistant aux charges de vent et de neige ? La réponse à la question est basée sur deux principes fondamentaux et interdépendants qui rendent possibles les systèmes de construction à membrane tendue. Ces deux principes de base sont la forme et le parti pris.
Forme
La forme de base des systèmes de structure à membrane tendue est une surface anti-clastique avec une double courbure opposée. Cette forme est une nécessité structurelle lorsque nous visons une surface qui résistera aux charges de neige et de vent. La surface opposée à double courbure formant la forme de la structure membranaire n’est pas seulement une forme géométrique, mais est le résultat d’un état physique d’équilibre dans lequel tous les points formant la surface sont en équilibre. Les surfaces minimales à créer dans un fil de fer tridimensionnel à l’aide d’eau savonneuse sont un exemple de cette forme. Le point de départ de la forme n’est pas des préoccupations esthétiques et visuelles, mais est basé sur une imitation de la nature dans un sens structurel.
biais
Le processus d’obtention d’une surface structurelle constituée de courbures opposées est appelé recherche de forme. Au cours de ce processus, les deux principaux facteurs qui déterminent la forme sont les conditions environnementales et la force de traction appliquée à la surface. Les conditions environnementales sont les points d’appui et les éléments de bord. La mise à jour de la forme créée peut être réalisée en modifiant les conditions environnementales et la quantité de force de traction appliquée à la surface. La force de traction appliquée à la surface diffère généralement selon les directions de la surface de la membrane.
Lors de l’assemblage, un biais est appliqué à la surface, prenant en compte la force de traction qui façonne la surface lors de la phase de mise en forme. Grâce à ce biais, la surface membranaire atteint la géométrie obtenue en phase de mise en forme.
La polarisation est obtenue par étirement mécanique de la surface de la membrane. La tension est appliquée avec une force de traction aux points d’angle dans un système entouré de câbles. Étant donné que la surface de la membrane est concave sur les bords, la force de traction appliquée aux cordes provoque l’étirement de la membrane le long de la corde de bord. La tension sur une surface de membrane terminée par des câbles est provoquée par la force de traction axiale dans les câbles. Il existe une relation entre la force de traction appliquée à la corde et la profondeur du ressort de bord de la surface de la membrane. La sollicitation de surface ciblée peut être obtenue avec une plus grande force dans un système avec une faible profondeur de ressort.