Modernamente os cabos vêm sendo empregados como elemento portante de coberturas de grandes vãos - as coberturas pênseis. É finalidade deste trabalho a apresentação da análise estática de cabos livremente suspensos, visando à sua aplicação nestas coberturas. Realiza-se o estudo de cabos - submetidos a carregamento estático uniformemente distribuído em todo o seu vão, a variações de temperatura e a deslocamentos de seus apoios - através do Processo Analítico (equações diferenciais) e do Processo dos Deslocamentos (rigidez tangente). Considera-se a não linearidade geométrica e admite-se a linearidade física. A comparação e análise dos resultados destes processos de cálculo são feitas através de experimentação numérica. / Nowadays cables have been utilized as a resistant element in roofs of large dimensions, the hanging roofs. The objective of this work is to present the static analysis of suspended cables, aiming their application in roofs. A study of cables subjected to static uniform load distributed on the length, variations of temperature and displacements of the supports is done through Analytical Process (differential equations) and Stiffness Process (tangent stiffness). Geometrical non-linear analysis is allowed and physical linear analysis is admitted. The results are compared and analysed through numerical experimentation.

Modernamente os cabos vêm sendo empregados como elemento portante de coberturas de grandes vãos - as coberturas pênseis. É finalidade deste trabalho a apresentação da análise estática de cabos livremente suspensos, visando à sua aplicação nestas coberturas. Realiza-se o estudo de cabos - submetidos a carregamento estático uniformemente distribuído em todo o seu vão, a variações de temperatura e a deslocamentos de seus apoios - através do Processo Analítico (equações diferenciais) e do Processo dos Deslocamentos (rigidez tangente). Considera-se a não linearidade geométrica e admite-se a linearidade física. A comparação e análise dos resultados destes processos de cálculo são feitas através de experimentação numérica. / Nowadays cables have been utilized as a resistant element in roofs of large dimensions, the hanging roofs. The objective of this work is to present the static analysis of suspended cables, aiming their application in roofs. A study of cables subjected to static uniform load distributed on the length, variations of temperature and displacements of the supports is done through Analytical Process (differential equations) and Stiffness Process (tangent stiffness). Geometrical non-linear analysis is allowed and physical linear analysis is admitted. The results are compared and analysed through numerical experimentation.

Neste trabalho apresenta-se um estudo do comportamento estrutural de cestas protendidas, tendo em vista a sua utilização em coberturas pênseis de grandes áreas livres. A partir da Técnica do Meio Contínuo obtêm-se as equações que permitem analisar as cestas protendidas quanto a esforços e deslocamentos. Fazem-se considerações sobre o sistema de equações encontrado visando a sua resolução mediante o emprego de programa computacional como instrumento de cálculo. Apresentam-se exemplos numéricos e os resultados são comparados com os obtidos em outros trabalhos. Fazem-se algumas considerações a respeito do projeto e do cálculo de cestas protendidas, além de algumas indicações sobre a continuidade da pesquisa. / This work presents a continuous medium method analysis of cable nets and their applications as suspended roofs for large free spans. lnitially the theory of the method is presented and later applied to get the system of differential equation that represents the problem. Finally this system is numerically solved with computational procedures. Some examples are presented and the results compared with those obtained with others methods and numerical procedures. Some analysis and design considerations and further developments in this subject are also included.

Neste trabalho apresenta-se um estudo do comportamento estrutural de cestas protendidas, tendo em vista a sua utilização em coberturas pênseis de grandes áreas livres. A partir da Técnica do Meio Contínuo obtêm-se as equações que permitem analisar as cestas protendidas quanto a esforços e deslocamentos. Fazem-se considerações sobre o sistema de equações encontrado visando a sua resolução mediante o emprego de programa computacional como instrumento de cálculo. Apresentam-se exemplos numéricos e os resultados são comparados com os obtidos em outros trabalhos. Fazem-se algumas considerações a respeito do projeto e do cálculo de cestas protendidas, além de algumas indicações sobre a continuidade da pesquisa. / This work presents a continuous medium method analysis of cable nets and their applications as suspended roofs for large free spans. lnitially the theory of the method is presented and later applied to get the system of differential equation that represents the problem. Finally this system is numerically solved with computational procedures. Some examples are presented and the results compared with those obtained with others methods and numerical procedures. Some analysis and design considerations and further developments in this subject are also included.

Atualmente, problemas de interação fluido-estrutura representam um grande desafio em diferentes áreas de engenharia e ciências aplicadas. Dentro das aplicações de engenharia civil, a ação do vento sobre estruturas tem grande relevância principalmente na avaliação de instabilidades elásticas de estruturas muito flexíveis, como pontes e estruturas de membrana. Este trabalho introduz os conceitos principais das estruturas de membrana e da ação do vento em estruturas. A ação do vento em estruturas de membrana será apresentada em capítulo à parte, através de aplicações computacionais para problemas de fluidodinâmica. A ação do vento em estruturas é tratada de forma consistente com as prescrições da norma técnica da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 6123 Forças devidas ao Vento em Edificações, a qual está vigente desde Junho de 1988. Ainda, foi apresentado breve resumo sobre análise dinâmica do vento através de modelos reduzidos em túneis de vento. Devido às estruturas de membrana possuírem formas incomuns e comportamento estrutural diferenciado com relação às estruturas convencionais, as forças devido à ação do vento nestas estruturas não fazem parte do escopo da NBR 6123. Utilizando-se dos conceitos básicos e benchmarks da norma supracitada, a análise fluido-dinâmica das aplicações será tratada computacionalmente. As leis físicas e equações gerais para solução deste tipo de problema são apresentadas em concordância com o software utilizado. Neste trabalho a ação do vento em estruturas de membrana foi solucionada com acoplamento parcial em algumas aplicações tridimensionais, fazendo-se uso do software Ansys versão 11. Aqui entende-se por acoplamento parcial a tratativa do vento e da estrutura em domínios separados. Em primeira análise, foram obtidas as pressões de vento sobre uma malha de elementos infinitamente rígidos e indeslocáveis com a forma geométrica da membrana. As pressões foram então aplicadas sobre a estrutura, obtendo-se deslocamentos e tensões estáticas. Atualizando-se o domínio do vento para a nova geometria, novos processamentos foram realizados sucessivamente até que a variação de tensões ou das pressões na estrutura fosse desprezível. / Currently, problems of fluid-structure interaction represent a major challenge in different areas of engineering and applied sciences. Within the civil engineering applications, the action of wind on structures has great importance particularly in the evaluation of elastic instabilities of very flexible structures such as bridges and tension membrane structures. This work introduces the main concepts of tension membrane structures and wind acting on structures. The fluid-dynamic analysis are presented in a separate chapter, focused on computational applications. The wind acting on structures is treated consistently with the prescriptions of the national code ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnics Brazilian Technical Standards Association) NBR 6123 - Wind Forces on Buildings, issued on June 1988. Still, a brief summary was presented on the dynamic analysis of wind using wind tunnels. As tension membrane structures having unusual shapes and different structural behavior compared to conventional structures, the forces due to wind action on membranes are not part of the scope of NBR 6123. Using the basic concepts and benchmarks available, the fluid-dynamics for the applications are treated computationally. The general physical laws and equations for solving this problem are presented in accordance with the software. The wind acting on membrane structures was solved with partial coupling in some three-dimensional applications, using Ansys v.11 software. Here, partial coupling means solving wind problem and structure problem separately. In the first analysis, the wind problem is solved obtaining pressures over a rigid mesh with the geometric shape of the membrane structure. These pressures are then applied on the membrane, resulting on static displacements and stresses. Updating the domains to the new geometry, other analysis are run until the change over the structural tensions is negligible.

Atualmente, problemas de interação fluido-estrutura representam um grande desafio em diferentes áreas de engenharia e ciências aplicadas. Dentro das aplicações de engenharia civil, a ação do vento sobre estruturas tem grande relevância principalmente na avaliação de instabilidades elásticas de estruturas muito flexíveis, como pontes e estruturas de membrana. Este trabalho introduz os conceitos principais das estruturas de membrana e da ação do vento em estruturas. A ação do vento em estruturas de membrana será apresentada em capítulo à parte, através de aplicações computacionais para problemas de fluidodinâmica. A ação do vento em estruturas é tratada de forma consistente com as prescrições da norma técnica da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 6123 Forças devidas ao Vento em Edificações, a qual está vigente desde Junho de 1988. Ainda, foi apresentado breve resumo sobre análise dinâmica do vento através de modelos reduzidos em túneis de vento. Devido às estruturas de membrana possuírem formas incomuns e comportamento estrutural diferenciado com relação às estruturas convencionais, as forças devido à ação do vento nestas estruturas não fazem parte do escopo da NBR 6123. Utilizando-se dos conceitos básicos e benchmarks da norma supracitada, a análise fluido-dinâmica das aplicações será tratada computacionalmente. As leis físicas e equações gerais para solução deste tipo de problema são apresentadas em concordância com o software utilizado. Neste trabalho a ação do vento em estruturas de membrana foi solucionada com acoplamento parcial em algumas aplicações tridimensionais, fazendo-se uso do software Ansys versão 11. Aqui entende-se por acoplamento parcial a tratativa do vento e da estrutura em domínios separados. Em primeira análise, foram obtidas as pressões de vento sobre uma malha de elementos infinitamente rígidos e indeslocáveis com a forma geométrica da membrana. As pressões foram então aplicadas sobre a estrutura, obtendo-se deslocamentos e tensões estáticas. Atualizando-se o domínio do vento para a nova geometria, novos processamentos foram realizados sucessivamente até que a variação de tensões ou das pressões na estrutura fosse desprezível. / Currently, problems of fluid-structure interaction represent a major challenge in different areas of engineering and applied sciences. Within the civil engineering applications, the action of wind on structures has great importance particularly in the evaluation of elastic instabilities of very flexible structures such as bridges and tension membrane structures. This work introduces the main concepts of tension membrane structures and wind acting on structures. The fluid-dynamic analysis are presented in a separate chapter, focused on computational applications. The wind acting on structures is treated consistently with the prescriptions of the national code ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnics Brazilian Technical Standards Association) NBR 6123 - Wind Forces on Buildings, issued on June 1988. Still, a brief summary was presented on the dynamic analysis of wind using wind tunnels. As tension membrane structures having unusual shapes and different structural behavior compared to conventional structures, the forces due to wind action on membranes are not part of the scope of NBR 6123. Using the basic concepts and benchmarks available, the fluid-dynamics for the applications are treated computationally. The general physical laws and equations for solving this problem are presented in accordance with the software. The wind acting on membrane structures was solved with partial coupling in some three-dimensional applications, using Ansys v.11 software. Here, partial coupling means solving wind problem and structure problem separately. In the first analysis, the wind problem is solved obtaining pressures over a rigid mesh with the geometric shape of the membrane structure. These pressures are then applied on the membrane, resulting on static displacements and stresses. Updating the domains to the new geometry, other analysis are run until the change over the structural tensions is negligible.

Předkládaná práce se zabývá problematikou navrhování membránových konstrukcí, a to především s ohledem na vývoj potřebných výpočetních nástrojů v rámci MKP programů. Po uvedení základních fyzikálních požadavků jednotlivých kroků při navrhování těchto konstrukcí budou dále prezentovány vybrané či navržené algoritmy. Kapitola form finding se zabývá analýzou tvaru membránových konstrukcí. Rovnovážný tvar je odvozen od požadavku na výsledné předpětí, specifikované okrajové podmínky a aplikované zatížení. Obecně se ale tento proces zabývá i samotným hledáním rovnovážné soustavy sil v prostoru. V důsledku této skutečnosti jsou součástí popisované analýzy také vhodné stabilizační metody. V této kapitole budou prezentovány jak zvolené postupy, tak i navržená stabilizační technika specializovaná na hledání tvarů kuželových membrán. Dále je také popsán navržený algoritmus pro řešení úloh optimalizujících tvary ohybově tuhých konstrukcí, které jsou spjaty s hledáním labilních rovnovážných konfigurací. Kapitola structural analysis je zaměřená především na fenomén vrásnění membrán. Tato náhlá ztráta stability silně ovlivňuje statickou i dynamickou odezvu membránových konstrukcí. V rámci této kapitoly je představena a verifikována navržená výpočetní metoda, modulárně aplikovatelná na lineární, nelineárně elastické i plastické materiály používané pro uvedené konstrukce. Kapitola cutting pattern generation se zabývá výpočtem střihových vzorů, nezbytných pro výrobní proces membránových konstrukcí. Pro tento proces je v rámci předkládané práce navržena kombinace dvou různých metod. Zvolená posloupnost algoritmů cílí na optimalizaci poměru rychlosti, obecnosti a přesnosti výpočtu. Zmíněné kapitoly jsou doplněny jednotlivými příklady, analyzovanými pomocí popisovaných algoritmů, které demonstrují konkrétní fyzikální problémy či nezbytné implementační procesy.

Um tipo de composto têxtil, comumente chamado de membrana têxtil, tem sido empregado, nas últimas décadas, como parte de um sistema arquitetônico usado para a cobertura, fechamento e/ou proteção de espaços públicos e privados em vários países do mundo. O termo membrana está relacionado com o fato de o material permanecer tensionado e separar dois ambientes que se interagem. Essa solução arquitetônica é comumente conhecida como arquitetura têxtil, especialmente quando se trata de estruturas tensionadas; o termo é usado por muitos profissionais em todo mundo, apesar de não existir uma unanimidade de opiniões sobre os conceitos envolvidos na definição do termo e o que ele abrange. Na maior parte dos casos, as obras geradas são muito atraentes, práticas e funcionais, com características, formas e tamanhos diversos, dependendo da necessidade a ser atendida. Quando bem projetadas, integram-se perfeitamente ao ambiente por terem formas orgânicas e passarem uma imagem de leveza, fluidez e modernidade. São dois os tipos de membranas têxteis mais usados: 1) um grupo de membranas cujo tecido estruturante é um tecido de poliéster recoberto em ambos os lados por uma camada de cloreto de polivinila (PVC), e 2) um grupo de membranas feitas com tecidos de vidro recobertos com politetraflúoretileno (PTFE). O foco principal deste trabalho são as membranas de poliéster/PVC usadas para estruturas tensionadas. Os tecidos usados nessa gama estão enquadrados na categoria denominada tecidos técnicos, e são formados por fios compostos por filamentos de poliéster de alta tenacidade de diferentes tipos, gerando vários artigos com características técnicas distintas e, consequentemente, membranas com diversas especificações e comportamentos diferentes na aplicação final.Este estudo traz uma visão geral sobre o assunto no mundo e um panorama mais detalhado para o Brasil, abordando definições, termos usados, materiais, fornecedores, especificações, tipos de produtos e acabamentos, normas, reciclagem e meio ambiente. A beleza e modernidade são apontadas como as principais qualidades desse tipo de cobertura. As expectativas são de crescimento dessa aplicação para os próximos anos. Porém a falta de conhecimento e a complexidade técnica desse tipo de solução é um problema a ser solucionado para que melhores resultados sejam atingidos e ela possa realmente ser considerada uma solução viável e adequada para o país. / The type of textile compound, commonly called textile membrane, has been employed in recent decades, as part of an architectural system used for covering, closing and/or protection of publics and private spaces in many countries around the world. The term membrane is related to the fact that the material remains tensioned and separating two interacting environments. This architectural solution is commonly known as \' textile architecture \', especially when tensile structures are involved; this term is used by many professionals worldwide, although it do not exist a unanimity of opinions regarding the concepts involved in the definition of the term and what it encompasses. In most cases, the structures generated are very attractive, practical and functional, with different characteristics, different shapes and sizes, depending on the requirements to be met. When well designed, they will be seamlessly integrated with the environment by having organic forms, giving a feeling of lightness, fluidity and modernity. The two types of textile membranes commonly used are: 1) a group whose structuring material of the membrane is a polyester fabric coated, on both sides, with a layer of polyvinyl chloride (PVC), and 2) a group of membranes made with glass filament fabrics coated with polytetrafluoretilene (PTFE). The focus of this work is the polyester/PVC membranes used for tensile structures. The fabric used in this range is framed within the category named \'technical fabrics\', and are composed by different kinds of high tenacity yarns of polyester filaments, generating several articles with different technical characteristics and consequently, membranes with different specifications and different behaviors in the final application. The study provides an overview of the subject in the world and a panorama slightly more detailed for Brazil, covering definitions, terms, used materials, suppliers, specifications, product types and finishes, recycling and environment issues. The \' beauty \' and \' modernity \' are cited as the main qualities of this type of covering. There are expectations of growing of this application for coming years. But the lack of knowledge and the technical complexity of this kind of solution is a problem to be solved, so that best results can are achieved and it can really be considered a viable and appropriate solution for the country.

Um tipo de composto têxtil, comumente chamado de membrana têxtil, tem sido empregado, nas últimas décadas, como parte de um sistema arquitetônico usado para a cobertura, fechamento e/ou proteção de espaços públicos e privados em vários países do mundo. O termo membrana está relacionado com o fato de o material permanecer tensionado e separar dois ambientes que se interagem. Essa solução arquitetônica é comumente conhecida como arquitetura têxtil, especialmente quando se trata de estruturas tensionadas; o termo é usado por muitos profissionais em todo mundo, apesar de não existir uma unanimidade de opiniões sobre os conceitos envolvidos na definição do termo e o que ele abrange. Na maior parte dos casos, as obras geradas são muito atraentes, práticas e funcionais, com características, formas e tamanhos diversos, dependendo da necessidade a ser atendida. Quando bem projetadas, integram-se perfeitamente ao ambiente por terem formas orgânicas e passarem uma imagem de leveza, fluidez e modernidade. São dois os tipos de membranas têxteis mais usados: 1) um grupo de membranas cujo tecido estruturante é um tecido de poliéster recoberto em ambos os lados por uma camada de cloreto de polivinila (PVC), e 2) um grupo de membranas feitas com tecidos de vidro recobertos com politetraflúoretileno (PTFE). O foco principal deste trabalho são as membranas de poliéster/PVC usadas para estruturas tensionadas. Os tecidos usados nessa gama estão enquadrados na categoria denominada tecidos técnicos, e são formados por fios compostos por filamentos de poliéster de alta tenacidade de diferentes tipos, gerando vários artigos com características técnicas distintas e, consequentemente, membranas com diversas especificações e comportamentos diferentes na aplicação final.Este estudo traz uma visão geral sobre o assunto no mundo e um panorama mais detalhado para o Brasil, abordando definições, termos usados, materiais, fornecedores, especificações, tipos de produtos e acabamentos, normas, reciclagem e meio ambiente. A beleza e modernidade são apontadas como as principais qualidades desse tipo de cobertura. As expectativas são de crescimento dessa aplicação para os próximos anos. Porém a falta de conhecimento e a complexidade técnica desse tipo de solução é um problema a ser solucionado para que melhores resultados sejam atingidos e ela possa realmente ser considerada uma solução viável e adequada para o país. / The type of textile compound, commonly called textile membrane, has been employed in recent decades, as part of an architectural system used for covering, closing and/or protection of publics and private spaces in many countries around the world. The term membrane is related to the fact that the material remains tensioned and separating two interacting environments. This architectural solution is commonly known as \' textile architecture \', especially when tensile structures are involved; this term is used by many professionals worldwide, although it do not exist a unanimity of opinions regarding the concepts involved in the definition of the term and what it encompasses. In most cases, the structures generated are very attractive, practical and functional, with different characteristics, different shapes and sizes, depending on the requirements to be met. When well designed, they will be seamlessly integrated with the environment by having organic forms, giving a feeling of lightness, fluidity and modernity. The two types of textile membranes commonly used are: 1) a group whose structuring material of the membrane is a polyester fabric coated, on both sides, with a layer of polyvinyl chloride (PVC), and 2) a group of membranes made with glass filament fabrics coated with polytetrafluoretilene (PTFE). The focus of this work is the polyester/PVC membranes used for tensile structures. The fabric used in this range is framed within the category named \'technical fabrics\', and are composed by different kinds of high tenacity yarns of polyester filaments, generating several articles with different technical characteristics and consequently, membranes with different specifications and different behaviors in the final application. The study provides an overview of the subject in the world and a panorama slightly more detailed for Brazil, covering definitions, terms, used materials, suppliers, specifications, product types and finishes, recycling and environment issues. The \' beauty \' and \' modernity \' are cited as the main qualities of this type of covering. There are expectations of growing of this application for coming years. But the lack of knowledge and the technical complexity of this kind of solution is a problem to be solved, so that best results can are achieved and it can really be considered a viable and appropriate solution for the country.