Design of an inflatable, modular and portable footbridge

Abstract

Optimization of the use of resources and adaptability of the structures to their environment are new concerns in architecture and structural engineering. At the same time, ephemeral structures are gaining relevance in the market for their uses in maintenance and repair, organization of events, rescue and emergencies and temporary works. Inflatable structures satisfy two of the points aforementioned: they require small amounts of materials and are adequate for ephemeral structures, due to their low deflated volume and lightness. They are also adaptable in the sense that their overpressure determines their load carrying capacity. However, they are inadequate for environments where high external loads may be present. Tensairity appears as a solution to this problem, increasing the carrying capacity of in- flatable structures without renouncing to their advantages. This technology adds two extra structural elements to inflatable beams, with greater strengths, in order to redistribute stresses along it. The inflatable element serves then to couple the two stiff elements and to avoid buckling. This work presents and explores design possibilities of Tensairity beams with special focus on their computational modelling. Then, research is carried out regarding modular Tensairity beams, thought as a solution for deployable footbridges. A prototype was built and tested in serviceability conditions to prove the fitness of the proposal to a commercial level.

La optimización de los recursos y la adaptabilidad de las estructuras a su ambiente son nuevas tendencias en la arquitectura y la ingeniería estructural. Al mismo tiempo, las estructuras efímeras están ganando relevancia en el mercado por sus usos en tareas de mantenimiento y reparación, organización de eventos, operaciones de salvamento y emergencia y obras temporales. Las estructuras hinchables satisfacen dos de los puntos arriba mencionados: usan poco material y son adecuadas para usos efímeros debido a su bajo volumen al desinflarse y su ligereza. También son adaptables en cuanto que su presión determina su capacidad de carga máxima. Sin embargo, son poco aptas para ambientes donde se esperan cargas externas elevadas. Tensairity aparece como una solución a este problema, incrementando la resistencia de carga máxima de las estructuras inflables sin renunciar a sus otras ventajas. Esta tecnología añade dos elementos estructurales a la viga hinchable, con mayor resistencia frente a esfuerzos, para redistribuir la carga. El elemento inflable sirve entonces para acoplar los elementos rígidos y para evitar el pandeo. Este trabajo presenta y explora posibilidades de diseño de vigas Tensairity con atención especial a su modelado computacional. Después, se investiga sobre vigas Tensairity modulares como solución de pasarelas portátiles. Se ha construido un prototipo para probarlo bajo condiciones de servicio y valorar así su validez a nivel comercial.