Generación manipulación y visualización de estructuras tensadas en tiempo real

Abstract

Las estructuras tensadas se utilizan para fines muy diversos, bien como elementos ornamentales, como estructuras ligeras para cubrir recintos de tamaño medio, o bien como cubiertas de grandes infraestructuras deportivas o estadios. su uso está cada vez más extendido debido a su ligereza y sencillez, lo cual otorga a éstas un atractivo especial como solución arquitectónica tanto a nivel estético como funcional. La combinación de telas tensadas con otros materiales como el acero, la madera laminada, el hormigón o el vidrio, permite crear formas complejas y sofisticadas. A pesar de todo, el diseño y construcción de este tipo de estructuras sigue estando limitado a unos pocos profesionales y fabricantes debido al gran número de técnicas que combinan. A raíz de esta problemática se plantean posibles soluciones que podrían facilitar el uso de este tipo de estructuras o bien acercar-lo a un mayor número de profesionales. El principal problema con que se encuentra el diseñador consiste en la generación de la forma de la tela, la cual depende de la tensión a la que está sometida. Existen aplicaciones que permiten obtener dichas formas de equilibrio pero, la mayoría de ellas, son complicadas de manejar y se centran en la fase de análisis del modelo, siendo la interacción con el usuario muy deficiente. Por este motivo es necesario intervenir en la fase inicial del diseño de estructuras tensadas, de modo que el diseñador pueda plantear fácilmente diferentes alternativas de diseño de manera rápida y eficaz. La presente tesis pretende cubrir esta necesidad mediante la introducción de técnicas computacionales que faciliten la generación y manipulación de este tipo de formas complejas de manera ágil y sencilla. Se propone un método que combina técnicas estructurales con técnicas basadas en el ajuste de superficies paramétricas para la representación de las mismas en tiempo real. Tensile structures are used for many different purposes, as ornamental elements, as lightweight structures to cover medium size áreas or as wide span enclosures to cover big spaces as stadium roofs. Due to its lightweight and simplicity, the use of these kinds of structures is increasing, as they are appropriate architecture solutions that cover aesthetic and functionally aspects. The combination of coated woven fabric with other materials as steel, wood, concrete or glass offers the possibil ity to the designer to créate complex and sophisticated shapes. Unfortunately, the design and construcción of this kind of structures is still limited to a small number of people and manufacturers, due to the large number of techniques used. For this reason, some solutions are described which would facilitate the use of this kind of structures, or bring them to a large number of people. The main handicap for the tensile structure designers consists on finding the equilibrium shape of a membrane, which depend on its given pre-stress. Many applications can be used to obtain these equilibrium shapes, but most of them are difficult to control or are more focused on the anaíysis stage, being the interface with the user quite deficient. Due to this, it is clearly necessary to act in the initial stages of the tensile structures design process, to offer the designer the opportunity of créate differ-ent design alternatives in an easy and effective way. This dissertation introduces some computational techniques to genérate and manipúlate these kinds of complex shapes easily and quickly. A method is proposed which combines structural and surface fitting techniques to represent efficiently these kinds of shapes in real time.