فرم و رفتار سازه های چادری بسيار متفاوت از سازه های مرسوم الاستيك خطی در ساختارهای قابی غالب ساختمان‌ها است. فرآیند دستیابی به فرم مناسب، بر شناخت و درک فرم‌هايی كه سازه‌های چادری حاصل گسترش و بسط آنها هستند استوار است، که در این مقاله به بررسی آن می‌پردازیم.
تنوع فرم
سازه های چادری شکل‌های بی‌نهایت متنوعی دارند. فرآیند دستیابی به فرم مناسب، بر شناخت و درک فرم‌هايی كه سازه های چادری حاصل گسترش و بسط آنها هستند استوار است.این فرآیند با طرح‌بندی لبه‌ها و مكان‌يابی تيرک‌ها برای رسيدن به تعادل آغاز می‌گردد. طرح‌بندی لبه منجر به طرح‌بندی فرم می‌شود. انحنای پارچه، استقامت و استحکام پارچه را تأمین می‌کند. هر چه قطر منحنی بزرگتر باشد، بار مرده‌ی كمتری دارد و هر چه بار مرده كمتر باشد، سازه سبک‌تر است. از این رو در طراحی سازه‌های چادری بايد از ايجاد سطوح تخت جلوگيری شود تا سازه در برابر باد جابجا نشود و در زير فشار برف تغيير شكل ندهد.
با توجه به اینکه سه بعدی بودن پارچه های انحنا یافته طراحی آنها بر روی كاغذ را غير ممكن می‌سازد، طراحی با ساخت ماكت صورت می‌پذیرد. اين ماكت به طراحان كمک می‌كند تا درک بهتری از فرم و فضا داشته باشند و به تعادل در سازه دست یابند. ماكت‌های كف صابون و پارچه ای از تكنيک‌های مفيد ماكت سازی در این زمینه‌اند.
مدل‌های كامپيوتری بر اساس نقاط اتصال پارچه به سازه و یا با تعيين لبه‌ها شکل می‌گیرند. فايل ديجيتال پوشش نهايی، برای تحليل كامپيوتری سازه به کار می‌رود. پس از مهندسی سازه، اين فايل‌ها می‌توانند مستقيما برای توليد سازه پارچه ای به کمک کامپیوتر مورد استفاده قرار گیرند. در واقع به دليل وابستگی فرم و سازه به يكديگر، پوشش بر اساس متد خودزايی چه بصورت فيزيكی و چه به کمک كامپيوتر طراحی می‌شود.
:سازه های کششی به دو دسته تقسیم می‌شوند
۱- آنتی‌کلاستیک كه در آن پارچه كشيده شده و با پيش‌تنيدگی استوار شده است.
۲- سین‌کلاستیک كه فشار پنوماتیک يا هيدروليک در جهت عمود بر سطح پارچه وارد می‌شود. (سازه های بادی)
سازه های كششی پارچه ای آنتی کلاستیک
يک عنصر فيزيكی را می‌توان با استفاده از نيروهای كششی از چهار جهت محور مختصات در فضا متعادل ساخت. اين اصل آغازين در ايستايی سازه های چادری است. مقاومت اين پوشش‌ها در مقابل نيروهای خارجی توسط فرم صورت می‌گیرد نه توسط حجم. پوشش پارچه ای اصلی‌ترين عنصر سازه است. اين پوشش توسط كابلها و تسمه‌های تقويت كننده در لبه‌ها سازمان می‌یابد و به تعادل می‌رسد.
برای پوشش يک سطح وسيع می‌توان از تركيب عناصر سازه ای كمک گرفت و به فرم‌های بسيار متنوعی دست یافت. دو شیوه در طراحی پايه برای يك سقف پارچه ای وجود دارد:
۱- آزادی عمل در تنظيم تكيه‌گاه‌های داخلی و خارجی و لبه‌ها برای ایجاد تعادل در فرم مورد نظر، ابداعات معمارانه بی‌نظيری را به وجود می‌آورد.
۲- استفاده مدولار از پنل‌های پارچه‌ای برای مقياس‌های بسيار بزرگ.
سازه های آنتی‌کلاستیک سازه هایی هستند که در آنها غشاء در دو جهت دارای انحناست ولی در یک جهت انحنا محدب و در جهت دیگر مقعر است. ابتدايی‌ترين سازه آنتی‌كلاستيک فرم زين‌اسبی است. سازه های زین اسبی به صورت تكی يا مدولار در مسيری مدور یا صاف، در يك يا چند سطح با ارتفاع متفاوت و به صورت متقارن يا در يك سيستم آزاد طراحی می‌شوند.
سازه ها با فرم آزاد رفتارهای بسيار پيچيده‌تری از خود نشان می‌دهند و به طرح جزئیات بيشتری نیاز دارند. فرم سازه های پارچه ای به ابعاد ساختمان نيز بستگی دارد، زيرا پارچه‌ی كششی به فضای كافی جهت گسترده شدن و انحنا یافتن احتياج دارد. پوشش زين‌اسبی از سودمندترين و سبک ترين گزينه‌ها برای دهانه‌های ۱۵ تا ۲۰ متری هستند.
در صورت وسعت بيش از حد سازه های زین‌اسبی، ارتفاع آنها و میزان تجمع نيروها در تكيه‌گاه‌ها افزايش می‌یابد و در نتيجه احتمال دارد سازه خاصيت معمارانه خود را از دست بدهد. براي سازه های وسيع لبه‌های خطی مثل فرم‌های قله و دره مناسب‌تر هستند. پاسخ‌های معمارانه بايد با عملکرد بنا متناسب باشد. در مسائل سازه ای، نمود فرمال و مسائل اقتصادی و رعایت اصول طراحی مينيمال، به انتخاب ساد‌‌‌ه‌ترين پاسخ می‌انجامد که در بیشتر موارد سودمندترين است.
سازه های كششی پارچه ای سین کلاستیک
فرم سازه های سین‌کلاستیک در تمام نقاط خود دارای انحناست و در تمامی جهت‌ها انحنا به یک سمت است. اين نوع پوشش‌ها بر اساس فشار سيالات درونی آنها به تعادل می رسند. نيروها در اين پوشش در تناسب با انحنای آن هستند به صورتی كه با افزايش قطر كشش، نیرو بيشتر می شود. تغييرات فشار روی سطوح سازه های سین کلاستیک، بدون نیاز به عناصر و تكيه گاه‌های صلب مثل ستون‌ها، ديوارها و طاق‌ها صورت می‌گيرد.
اين ويژگی، سازه های بادی را به سبک‌ترين سازه موجود تبدیل می‌کند. اين سازه‌ها به لحاظ تئوری توانایی پوشش سطوح چند كيلومتری را دارند. با اين حال می‌توان از پوشش‌های زين‌اسبی نيز برای اتصال سازه ها استفاده كرد. از سوی دیگر می‌توان سازه های بادی را به گونه‌ای طراحی كرد كه توسط نيروی منفی هوا به تعادل دست یابند. در اين حالت هوای درون سازه به صورت مكانيكی تخليه می‌شود تا با افت فشار داخل به پايداری برسد.
بالشت‌های بادی
در طراحی سازه های بادی می‌توان از تفاوت فشار هوای بيرون و درون برای ایجاد تعادل استفاده کرد. تک بالشت‌ها يا تركيبی از آنها می‌توانند هم در سقف و هم در نما به كار روند. اين بالشت‌ها معمولا از ورق‌های ETFE تهيه می‌شوند تا سقفی گرم با شفافيت بالا به دست آيد. افزايش تعداد لايه‌های درونی، جريان انتقال انرژی حرارتی را كاهش می‌دهد.