A novel form finding method for minimum surface of cable net

Li, Xuanzhi; Xue, Songtao; Liu, Yue

doi:10.1016/j.jobe.2021.103939

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“…Additionally, the nonlinear relationship between cable displacement and strain, as well as the interaction between cable shape and tension [8], further complicate the determination of the self-equilibrium state. Therefore, accurately determining the self-equilibrium state is crucial for various structures that contain flexible members [9], including cable-membrane structures [10], cable networks [11] [12], tensegrity structures [13], and cable domes [14]. This process is known as form-finding analysis.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analyzing the Form-Finding of a Large-Span Transversely Stiffened Suspended Cable System: A Method Considering Construction Processes

Chen,

Wang,

Chen

et al. 2024

WJET

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The precise control of the shape of transversely stiffened suspended cable systems is crucial. However, existing form-finding methods primarily rely on iterative calculations that treat loads as fixed known conditions. These methods are inefficient and fail to accurately control shape results. In this study, we propose a form-finding method that analyzes the load response of models under different sag and stress levels, taking into account the construction process. To analyze the system, a structural finite element model was established in ANSYS, and geometric nonlinear analysis was conducted using the Newton-Raphson method. The form-finding analysis results demonstrate that the proposed method achieves precise control of shape, with a maximum shape error ranging from 0.33% to 0.98%. Furthermore, the relationships between loads and tension forces are influenced by the deformed shape of the structures, exhibiting significant geometric nonlinear characteristics. Meanwhile, the load response analysis reveals that the stress level of the self-equilibrium state in the transversely stiffened suspended cable system is primarily governed by strength criteria, while shape is predominantly controlled by stiffness criteria. Importantly, by simulating the initial tensioning process as an initial condition, this method solves for a counterweight that satisfies the requirements and achieves a self-equilibrium state with the desired shape. The shape of the self-equilibrium state is precisely controlled by simulating the construction process.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analyzing the Form-Finding of a Large-Span Transversely Stiffened Suspended Cable System: A Method Considering Construction Processes

Chen,

Wang,

Chen

et al. 2024

WJET

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“…Sendo uma estrutura em que a forma não é conhecida a princípio, porém obtida no processo de cálculo, um dos problemas é a determinação da forma em equilíbrio sob a ação das forças, normalmente referido na literatura como form finding ou shape finding (OLIVEIRA, 2001;LEWIS, 2018;VEENENDAAL;BLOCK, 2012). Esse problema pode ser tratado por meio de modelos físicos, feitos de tecidos ou membranas de PVC, ou por modelos numéricos, com vários métodos diferentes sendo desenvolvidos nas últimas décadas devido aos avanços na área computacional.…”

Section: Estruturas Tensionadas Em Membranaunclassified

“…Busca-se que os valores de tensão na membrana na etapa de pré-tensionamento sejam de, aproximadamente, 5% da resistência à ruptura do material (LEWIS, 2018). A estabilidade da membrana nesse caso é assegurada quando esta possui uma superfície anticlástica, ou seja, os raios de curvatura em um ponto têm sinais opostos.…”

Section: Classificação Das Estruturas Tensionadas Em Membranaunclassified

“…O poliéster revestido com PVC apresenta menor resistência à tração que o nylon, porém maior rigidez. Não é afetado pela umidade e possui maior resistência à radiação ultravioleta, ainda que sofra alguma degradação com o tempo - Lewis (2018) indica uma vida útil aproximada de 15 anos. O mesmo trabalho ainda cita o problema de fluência e perda do pré-tensionamento da membrana.…”

Section: Membranas Estruturaisunclassified

“…Dessa forma, a consideração de uso de uma superfície de mínima área pode ser relaxada para que a estrutura atenda a todos os requisitos de projeto, ou elementos de cabo podem ser utilizados para alterar a geometria. Relações matemáticas que caracterizam as superfícies mínimas são encontradas em Lewis (2018).…”

Section: O Problema De Busca Da Formaunclassified

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Análise não linear de estruturas tensionadas em membrana utilizando o método dos elementos finitos posicional

Perlin

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Agradeço à minha família por todo o suporte e paciência durante estes 4 anos: aos meus pais, Rosa e Luiz, ao meu irmão Carlos, e, especialmente, à minha irmã Caroline pelo auxílio no período (abreviado) que passei em São Carlos e à minha avó Ernesta e minha tia Arlene pelo cuidado dispensado a mim por toda a vida.Agradeço aos amigos feitos no mestrado/doutorado, principalmente aos da sala ME-08 (Wanderson, Welington, Lucas Rocha, Éverton e Miguel), pelo companheirismo e pela descontração; a Danilo Barbosa, Anne e Letícia, pelas conversas sobre teologia e auxílio mútuo na fé; ao Danilo Pereira, pelas conversas sobre vida acadêmica e pesquisa.Aos irmãos da Igreja Presbiteriana Filadélfia de São Carlos, agradeço pela acolhida e pelo carinho. As reuniões de oração de sexta à noite eram uma grande alegria, mesmo quando eram somente online. Como disse o presbítero Baltazar, "os cristãos têm uma família em qualquer lugar do mundo". À Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) e aos colegas do Departamento de Engenharia Civil, agradeço pela oportunidade de realizar o afastamento para poder cursar o doutorado.Aos técnicos e funcionários do SET, em especial ao Dorival, pelos cursos sobre programação e discussões sobre a implementação do contato. Aos professores Rodrigo Paccola e José Benaque, pelas contribuições nas duas qualificações, e aos professores do SET com quem pude aprender durante estes anos.Ao professor Humberto Coda, agradeço muito por ter aceitado a orientação e por toda o auxílio durante esse período. Agradeço também pelas aulas da disciplina do MEF Posicional, pelas contribuições valiosas na pesquisa (principalmente nos exemplos), e por toda a disponibilidade em ajudar mesmo à distância. E, por fim, agradeço com todo o meu coração ao meu Senhor Jesus Cristo. Cursar uma pós-graduação no nível do Programa de Engenharia de Estruturas do SET é uma tarefa extremamente exigente tanto do ponto de vista intelectual quanto do psicológico. Foram inúmeras dificuldades e frustrações enfrentadas com as disciplinas e a própria pesquisa (que não estava muito disposta a ser terminada). Some-se a isso a necessidade de cursar tanto os créditos do mestrado quanto do doutorado nestes quatro anos, o período de afastamento da pandemia e finalizar a pesquisa à distância em Cuiabá para cuidar da minha família. Em tudo isso, Jesus não me deixou desistir e me fez chegar até o final, e usou todo e qualquer sofrimento para me fazer amá-Lo mais e ser mais parecido com Ele. Vejo este fruto do (bem pouco) penoso trabalho que tive e fico satisfeito, não porque consegui fazer tudo a que me propus, mas porque Jesus fez em mim exatamente tudo o que Ele desejou. A Ele toda a glória. Ele verá o fruto do penoso trabalho de sua alma e ficará satisfeito; o meu Servo, o Justo, com o seu conhecimento, justificará a muitos, porque as iniquidades deles levará sobre si. Isaías 53.11 RESUMO PERLIN, C. L. Análise não linear de estruturas tensionadas em membrana utilizando o método dos elementos finitos posicional. 2023. 218p. Tese

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An extension of the natural force density method to 3D problems

Pauletti,

Arcaro

2024

Arch Appl Mech

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A novel form finding method for minimum surface of cable net

Cited by 8 publications

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Análise não linear de estruturas tensionadas em membrana utilizando o método dos elementos finitos posicional

An extension of the natural force density method to 3D problems

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