POOL-BLANCO, Sherly Joanna; GAMBOA-MARRUFO, Mauricio; HINCZ, Krisztián    DOMINGUEZ-SANDOVAL, Cristian Joel. Wind tunnel tests of an inflated membrane structure. Two study cases: with and without end-walls. []. , 23, 2, e1865.   04--2022. ISSN 2594-0732.  https://doi.org/10.22201/fi.25940732e.2022.23.2.011.

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The use of textile membranes in architecture has increased rapidly in the last decades. Membrane structures are lightweight, economic structures with unique shapes. At the same time, their structural analysis is particular compared to the analysis of conventional structures. The form-finding procedure, the large displacements of the structures, and the special properties of the composite material all require unique tools. The wind analysis of membrane structures is one of the most challenging parts of the design because the design codes do not provide the pressure coefficients of the doubly curved shapes of membrane structures. The main scope of the present research was to determine the mean pressure coefficient fields over an inflated membrane structure by wind tunnel experiments. The structure, composed of six inflated circular arches, was analyzed with and without end-walls for three wind directions. The equilibrium shape of the inflated structure was determined with the Dynamic Relaxation Method. Based on the numerically determined equilibrium shape of the inflated structure, a model was made using a 3D printer. The flow around the model according to three wind directions was analyzed in an open-circuit wind tunnel. The pressures were measured in 102 external and 102 internal points of the inflated arches and 27 points on each end-wall. The experimentally determined pressure coefficient fields for different wind directions are presented and compared for the closed and open cases (with and without end-walls). The presented mean pressure coefficient fields can be used during the structural analysis of inflated structures with similar shapes and geometric (height/width, height/length, etc.) ratios. The introduced results extended with further wind tunnel experiments of similar structures with different geometric ratios can be the basis of future general regulations for the wind analysis of inflated structures.

En las últimas décadas, la aplicación de membranas textiles en la arquitectura ha aumentado aceleradamente. Las membranas estructurales son estructuras ligeras, económicas y con una geometría atípica; sin embargo, su análisis estructural es diferente en comparación con el análisis de estructuras con materiales convencionales. La obtención de su geometría, el análisis de desplazamientos y las propiedades mecánicas del material a emplear, requieren importantes consideraciones. El análisis por fuerzas de viento es una de las etapas más desafiantes, ya que los códigos de diseño no proporcionan coeficientes de presión para geometrías de doble curvatura como las que se pueden obtener aplicando membranas estructurales. El objetivo de esta investigación fue la determinación en el túnel de viento de los coeficientes de presión media en una estructura de paredes inflables. La estructura estudiada está compuesta por seis arcos inflables de sección circular, misma que fue analizada con y sin paredes laterales, considerando tres direcciones de viento; dicha geometría se definió aplicando el Método de Relajación Dinámica. A partir de la geometría determinada numéricamente, el modelo físico se obtuvo a través de la impresión en 3D. Las presiones fueron medidas en las paredes externas e internas de los arcos inflables, siendo 102 puntos para cada caso, además, en cada cubierta se consideraron 27 puntos. Se presentan los coeficientes de presión para cada una de las direcciones de viento estudiadas, así como la comparación entre la estructura abierta y cerrada (sin y con paredes laterales). Los coeficientes de presión presentados en este artículo pueden ser utilizados en el análisis estructural de estructuras inflables con geometría similar y misma relación de aspecto (altura/claro, altura/longitud, etcétera). Estos coeficientes, en conjunto con más experimentos en túnel de viento de estructuras con geometría similar y diferentes relaciones de aspecto, pueden servir como base para la definición de los parámetros de diseño de estructuras inflables sometidas a fuerzas de viento.

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