Structural analysis and design of inflatable hangars under snow loads
Tutor / Supervisor
Student
Mabres Anter, Santiago
Document type
Master thesis
Date
2022
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
La neu és una càrrega determinant per a l'anàlisi estructural d'estructures inflables. Els
hangars inflables tenen certa debilitat sota càrregues de neu a causa de la flexibilitat de
l'estructura. Es requereixen estudis nous per millorar el comportament d'aquestes estructures sota la neu. Aquest és principalment un problema de inestabilitat mecànica no lineal.
Mitjançant l'ús del Virtual Wind Tunnel, l'eina computacional utilitzada, aquesta tesi
simula diversos models d'hangars tipus sotmesos a carregada de neu i posteriorment amb
els resultats obtinguts proposa una formulació matemàtica amb les variables de disseny
més característiques que defineixen qualsevol hangar.
Es proposa també un model matemàtic independent de les simulacions, es parteix de la
hipòtesi que quan passa arrugament a l'hangar significa que ja ha arribat a la seva capacitat
màxima de resistència i es considera que a partir d'aquell moment l'hangar ja és inestable.
Finalment, es plantegen dues solucions estructurals que augmenten la capacitat dels
hangars sota càrregues de neu, i es validen els resultats amb el Virtual Wind Tunnel.
La nieve es una carga determinante para el análisis estructural de estructuras hinchables.
Los hangares hinchables tienen cierta debilidad bajo cargas de nieve debido a la flexibilidad
de la estructura. Se requieren nuevos estudios para mejorar el comportamiento de estas
estructuras bajo la nieve. Este es principalmente un problema de inestabilidad mecánica no
lineal.
Utilizando metodos numéricos con el programa Virtual Wind Tunnel, esta tesis simula
varios modelos de hangares tipos sometidos a cargada de nieve y posteriormente con los
resultados obtenidos propone una formulación matemática con las variables de diseño más
características que definen cualquier hangar.
Se propone también un modelo matemático independiente de las simulaciones, se parte
de la hipótesis de que cuando ocurre arrugamiento en el hangar significa que ya ha llegado
a su capacidad máxima de resistencia y se considera que a partir de ese momento el hangar
ya es inestable.
Por último, se plantean dos soluciones estructurales que aumentan la capacidad de los
hangares bajo cargas de nieve, y se validan los resultados con el Virtual Wind Tunnel.
Snow is a determinant action for structural analysis of inflatable structures in several locations. Inflatable hangars have some weakness under snow loads due to the flexibility of
the structure. New developments are required to improve the behavior of these structures
under snow. This is mainly a mechanical nonlinear instability problem.
Through the use of the Virtual Wind Tunnel, the computational tool used, this thesis
simulates various models of hangar types subjected to snow loading and subsequently,
with the results obtained, proposes a mathematical formulation with the most characteristic
design variables that define any hangar.
A mathematical model independent of the simulations is also proposed, starting from
the hypothesis that when wrinkling occurs in the hangar, it means that it has already reached
its maximum resistance capacity, and it is considered that from that moment on the hangar
is already unstable.
Finally, two structural solutions that increase the capacity of the hangars under snow
loads are proposed, and the results are validated with the Virtual Wind Tunnel.
