Durability evaluation of textile hanging roofs materials

par Krzysztof Żerdzicki

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Krzysztof Woznica et de Pawel Klosowski.

Le président du jury était Ireneusz Kreja.

Le jury était composé de Krzysztof Woznica, Pawel Klosowski, Ireneusz Kreja, Marek Stanuszek, Fahmi Zaïri, Krystyna Kazimierowicz-Frankowska.

Les rapporteurs étaient Marek Stanuszek, Fahmi Zaïri.

  • Titre traduit

    Evaluation de la durabilité de texrtiles techniques de toits suspendus


  • Résumé

    L’objet de ce travail est l’évaluation du processus de vieillissement et de la durabilité des tissus techniques utilisés en ingénierie de construction. Deux types de tissu en polyester enduit de PVC ont été testés: VALMEX vieilli naturellement et AF9032 soumis au vieillissement accéléré. L'impact du processus de vieillissement a été observé en analysant les changements des valeurs des paramètres des modèles constitutifs: linéaire par morceaux, viscoélastique de Burgers et viscoplastique de Bodner-Partom. La comparaison de tissu VALMEX utilisé pendant 20 ans à l’Opéra de la Forêt à Sopot et du même tissu stocké à l’abri a montré que la matière, après 20 années de fonctionnement, a conservé ses propriétés mécaniques et pourrait être encore utilisée pendant plusieurs années. Le vieillissement dû aux conditions environnementales d’exploitation a provoqué une augmentation de la rigidité du revêtement (PVC), alors que la raideur des fibres en polyester est restée pratiquement inchangée. Le tissu AF9032 a été soumis au processus de vieillissement accéléré. Les échantillons de tissu ont été placés dans une chambre thermique à 80 et 90 °C durant 12 semaines. Les variations des paramètres des modèles constitutifs en fonction de temps de vieillissement ont pu être exprimées par des relations linéaires. Les résultats de vieillissement thermique accéléré ont été extrapolés d’après la méthode d’Arrhenius pour obtenir des valeurs correspondantes au vieillissement naturel. Pour les deux cas de vieillissement, les changements plus importants se sont produits dans la direction de la trame. Pour les fils de chaîne, les différences sont beaucoup plus petites et parfois négligeables.


  • Résumé

    This thesis describes the investigation on the durability of technical fabrics that are commonly used as the constructional-covering material for engineering structures. Two types of polyester reinforced PVC coated fabrics have been subjected to the exploitation ageing (VALMEX fabric) and the artificial, laboratory ageing (AF9032 fabric). The influence of the ageing process has been presented as the parameters evolution of the following constitutive formulations: the piecewise, the viscoelastic Burgers and the viscoplastic Bodner-Partom models. The comparative analysis between two types of the VALMEX fabric (the material used for 20 years on the structure of the Forest Opera roof and the not used one – kept as a spare material) have been conducted. The obtained results have shown the very good performance of the material used outdoor and indicated that it could still work satisfactorily for the next several years. The accelerated ageing of the AF9032 fabric has been performed at the elevated temperature of 80°C and 90°C in a thermal chamber for up to 12 weeks. The achieved parameters values versus ageing time have been approximated by linear functions. The results of the thermal ageing have been extrapolated using the Arrhenius methodology. The both types of ageing have significant influence on the mechanical properties of the tested fabrics for the fill direction while the warp direction is free of this effect. As a result of the performed identifications the parameters of three constitutive models have been obtained. They can be implemented for the numerical simulation of the polyester reinforced PVC coated fabrics performance and help to predict their life span under service conditions.


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