Dependance of Membrane Stress on the Supports Geometry of the Barrel-Vault Shaped Tensile Membrane Structures

• Autorzy: Milošević Vuk , Marchwiński Janusz , Kopyłow Ołeksij

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.4808

Warianty tytułu

PL

Zależność naprężenia membranowego od geometrii podpór w kolebkowych rozciągliwych strukturach membranowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Membrane stress under load depends on several factors in tensile membrane structures. This research aims to find out how geometry of the supports affects the membrane stress in barrel-vault shaped membranes. A numerical experiment is conducted and the parameters of the support geometry are varied in order to understand their influence on the maximal membrane stress under load. Three load types are applied to numerical models and maximal stresses are monitored. The results show how change of the size of the base of the structure and the change of the height of the supporting arches influence the stress. The results can be used in design of tensile membrane structures, but also in assessing the possibilities for integration with other systems, such as photovoltaics.

PL

Naprężenia membranowe w rozciągliwych konstrukcjach membranowych powstające pod wpływem obciążenia zależą od kilku czynników. Celem badań jest sprawdzenie, jak geometria podpór wpływa na naprężenia membranowe w membranach kolebkowych. Aby poznać wpływ obciążeń na maksymalne naprężenie membrany, przeprowadzono eksperyment numeryczny, zmieniając parametry geometrii podpory. Do modeli numerycznych stosowane są trzy typy obciążeń i monitorowane są maksymalne naprężenia. Wyniki pokazują, jak zmiana wielkości podstawy konstrukcji i zmiana wysokości łuków nośnych wpływają na naprężenia. Wyniki można wykorzystać przy projektowaniu rozciągliwych konstrukcji membranowych, ale także przy ocenie możliwości integracji z innymi systemami, takimi jak fotowoltaika.

Słowa kluczowe

EN

tensile membrane structure; membrane; stresses; Barrel-Vault shape; supports geometry

PL

struktura membranowa rozciągliwa; naprężenie; membrana; sklepienie kolebkowe; geometria podpór

• Wydawca: BUILDER CORP Sp. z o.o.
• Czasopismo: Builder
• Rocznik: 2024
• Tom: R.28, nr 5
• Strony: 46--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Milošević Vuk

• University of Niš, Faculty of Civil Engineering and Architecture

• https://orcid.org/0000-0003-1211-215X

autor

Marchwiński Janusz

• University of Ecology and Management, Faculty of Architecture, Warsaw

• https://orcid.org/0000-0003-3897-3580

autor

Kopyłow Ołeksij

• Building Elements Engineering Department, Instytut Techniki Budowlanej

• https://orcid.org/0000-0002-8436-2521

Bibliografia

• [1] Li Q., Zanelli A. (2021). A review on fabrication and applications of textile envelope integrated flexible photovoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 139, 110678.
• [2] Milošević V., Marchwiński J. (2022). Photovoltaic Technology Integration with Tensile Membrane Structures - a Critical Review, „Technical Gazette” 29, No. 2, 702-713.
• [3] Marchwiński J., Milošević V., Stefańska A., Lucchi E. (2023). Irradiation Analysis of Tensile Membrane Structures for Building-Integrated Photovoltaics, „Energies” 16, no. 16: 5945.
• [4] Gerlic K. (2021). Projektowanie zadaszeń membranowych na przykładzie parkingu rowerowego w Jaworznie, „Budownictwo”, lipiec 2021, 12-15.
• [5] Pańtak M. (2016). Membranowe przekrycia dachowe, Część 1 – projektowanie wstępne. „Budownictwo”, luty 2016, 62-65.
• [6] Pańtak M. (2016). Membranowe przekrycia dachowe, Część 2 – detale konstrukcyjne. „Budownictwo”, kwiecień 2016, 75-79.
• [7] Ambroziak A. (2015). Mechanical Properties of Precontraint 1202S Coated Fabric Under Biaxial Tensile Test with Different Load Ratios, „Construction and Building Materials” 80, 210-224.
• [8] Ambroziak A., Klosowski P. (2014). Mechanical Properties for Preliminary Design of Structures Made from PVC Coated Fabric, „Construction and Building Materials” 50, 74-81.
• [9] Yingying Z., Qilin Z., Ke L., Bei-Iei K. (2014). Experimental Analysis of Tensile Behaviors of Polytetrafluoroethulene-Coated Fabrics Subjected to Monotonous and Cyclic Loading, „Textile Research Journal” 84, 231-245.
• [10] Uhlemann J., Surholt F., Westerhoff A., Stranghöner N., Motevalli M., Balzani D.(2020). Saturation of the stress-strain behaviour of architectural fabrics, „Materials and Design” 191, 108584.
• [11] Shi T., Hu J., Chen W., Gao C. (2020). Biaxial tensile behavior and strength of architectural fabric membranes, „Polymer Testing” 82, 106230.
• [12] Zhang Y., Zhang Q., Yang Z., Chen L., Cao Y. (2015). Load-Dependent Mechanical Behavior of Membrane Materials and its Effect on the Static Behaviors of Membrane Structures, „Journal of Materials in Civil Engineering” 27, 1-11.
• [13] Zhang Y., Zhang Q., Zhou C., Zhou Y. (2010). Mechanical Properties of PTFE Coated Fabrics, „Journal of Reinforced Plastics and Composites” 29, 3624-3630.
• [14] Zhang Y., Xu S., Xue J., Zhang Q. (2017). Anisotropic mechanical properties and constitutive relations of PTFE coated glass fibers, „Composite Structures” 179, 601-616.
• [15] Shi T., Chen W., Gao C., Hu J., Zhao B., Zhang D., Qui Z. (2018). Shear behavior of architectural coated fabrics under biaxial bias-extension, „Construction and Building Materials” 187, 964-973.
• [16] Milošević V., Kostić D., Vasov M., Ranđelović D., Marchwiński J. (2023). Fabric stresses of numerical models of barrel-shaped tensile membrane structures under different loads. X Konferencja Naukowo-Techniczna ARCHBUD 2023, 461-472, Zakopane.
• [17] Uhlemann J. (2016). Elastic Constants of Architectural Fabrics for Design Purposes. PhD Thesis, Universität Duisburg-Essen.
• [18] Gosling P.D., Bridgens B.N., Albrecht A., Alpermann H., Angeleri A., Barnes M., Bartle N., Canobbio R., Dieringer F., Gellin S., Lewis W.J., Mageau N., Mahadevan R., Marion J.-M., Marsden P., Milligan E., Phang Y.P., Sahlin K., Stimpfle B., Suire O., Uhlemann J. (2013). Analysis and Design of Membrane Structures: Results of a Round Robin Exercise, „Engineering Structures”, 48, 313-328.
• [19] Milošević V., Marković B. (2020). Comparison of Point and Snow Load Deflections in Design and Analysis of Tensile Membrane Structures, „Advances in Civil Engineering”, vol. 2020, Article ID 8810085, 11 pages, 2020.
• [20] Bridgens B., Birchall M. (2012). Form and Function: The Significance of Material Properties in the Design of Tensile Fabric Structures, „Engineering Structures” 44, 1-12.

Uwagi

Artykuł umieszczony w części "Builder Science"