English
Język Polski
Modelowanie komputerowe podpartych punktowo płyt ze szkła laminowanego
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2022.141890Abstrakt
W ostatnich latach dokonano znaczącego postępu w zakresie konstrukcyjnego wykorzystania w budownictwie elementów ze szkła. Równocześnie trwają prace nad drugą edycją norm europejskich, wśród których przewidziano przygotowanie odrębnej normy dotyczącej projektowania konstrukcji szklanych. Zgodnie z dokumentami opracowanymi przez odpowiedni komitet techniczny Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego, wspomniana norma powinna obejmować swoim zakresem także nowoczesne procedury w zakresie obliczeń statycznych prętów i płyt ze szkła laminowanego. Tego typu elementy konstrukcyjne podparte w sposób punktowy lub w sposób liniowy są powszechnie stosowane w praktyce inżynierskiej ze względów architektonicznych i funkcjonalnych. Problematyka związana z modelowaniem komputerowym elementów ze szkła, jak również procedury analityczne pozwalające na uwzględnienie zespalającego działania folii PVB, nie są jednak powszechnie znane i stosowane w środowisku inżynierskim. W tej sytuacji w artykule przedstawiono wyniki weryfikacji wybranych procedur obliczeniowych dotyczących płyt ze szkła laminowanego. W przeprowadzonych analizach uwzględniono metody obliczeniowe oparte na hipotezach opracowanych przez E. Wolfela i S.J. Bennisona, a także przez zespół autorski L. Galuppi i G. Royer-Carfagni. Rozpatrywano również ścisłe rozwiązanie zagadnienia zginanego pręta ze szkła laminowanego wyprowadzone z modeli reologicznych przez K. Langosch. Otrzymane rezultaty porównano każdorazowo z wynikami zaawansowanych symulacji komputerowych. W celu możliwie dokładnego odwzorowania zachowania się danej płyty szklanej oraz zespalającej warstwy PVB stosowano bryłowe elementy skończone, natomiast obliczenia były prowadzone jako geometrycznie nieliniowe. Szczególną uwagę poświecono zagadnieniom związanym z analizą płyt podpartych w sposób punktowy. Naprężenia główne w strefie podporowej były wyznaczane dla modeli komputerowych o zróżnicowanym stopniu skomplikowania, w tym również dla przypadków w których uwzględniono dokładna geometrię danej rotuli. Omówiono propozycję uproszczonego sposobu modelowania strefy podporowej. Analizy były prowadzone dla dwóch grup płyt o zróżnicowanej geometrii. W zakresie rozwiązań poszczególnych płyt rozpatrywano elementy ze szkła dwu- oraz trójwarstwowego. W celach porównawczych w artykule przedstawiono również rezultaty uzyskane dla płyt podpartych w sposób przegubowo-liniowy. Na podstawie przeprowadzonych badan sformułowano wnioski w zakresie przydatności poszczególnych metod obliczeniowych.Bibliografia
[1] A. Piekarczuk, Elementy konstrukcyjne ze szkła budowlanego. Warszawa: Instytut Techniki Budowlanej, 2013.
[2] J. Belis, D. Mocibob, A. Luible, M. Vandebroek, “On the size and shape of initial out-of-plane curvatures in structural glass components”, Construction and Building Materials, 2011, vol. 25, no. 5, pp. 2700-2712, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.12.021.
[3] K. Langosch, “Das Tragverhalten von Glasstützen mit Mono- und Verbundquerschnitten”, PhD Dissertation, RWTH Aachen University, Germany, 2013.
[4] DIN EN 13474-1. Glass in Building - Design of glass panes - Part 1: General basis of design, 1999.
[5] DIN EN 13474-2. Glass in Building - Design of glass panes - Part 2: Design for uniformly distributed loads, 2000.
[6] M. Gwóźdź, Konstrukcje szklane i aluminiowo szklane. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2020.
[7] R. Kasper, K. Langosch, G. Siebert, Guidance for European Structural Design of Glass Components support to the implementation, harmonization and further development of the Eurocodes. Joint Research Centre, 2016, DOI: 10.2788/5523.
[8] M. Feldmann, R. Kasper, K. Langosch, Glas für tragende Bauteile. Berlin: Werner Verlag, 2012.
[9] M. Gwóźdź, “Formulae for buckling load bearing capacity of glass structure elements”, Archives of Civil Engineering, 2020, vol. 66, no. 2, pp. 353-368, DOI: 10.24425/ace.2020.131814.
[10] G. Sedlacek, F. Wellershoff, H. Düster, Bemessungsschubmodul für PVB Folien in Verbundsicherheitglas unter Klimatenlasten in Deutschland. Bericht G 2003/10-06, RWTH Aachen, 2003.
[11] M. Gwóźdź, P. Woźniczka, “New static analysis methods for plates made of monolithic and laminated glass”, Archives of Civil Engineering, 2020, vol. 66, no. 4, pp. 593-609, DOI: 10.24425/ace.2020.135239.
[12] Architectural Technical Applications Center, “Saflex®DG structural interlayer”. [Online]. Available: www.mepla.net/media/medien/product-technical-sheet-saflex-dg_060415_9ab18.pdf. [Accessed: 20.12.2020].
[13] E. Wölfel, “Elastic Composite: An Approximation Solution and its Application Possibilities”, Stahlbau, 1987, vol. 6, pp. 173-180.
[14] S.J. Bennison, L. Stelzer, “Structural properties of laminated glass. Short Course”, presented at Glass Performance Days, 12-15 Jun. Tampere, 2009.
[15] National Research Council of Italy, CNR-DT 210/2013. Guide for the Design, Construction and Control of Buildings with Structural Glass Elements. Italy, 2013.
[16] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “Effective thickness of laminated glass beams: New expression via variational approach”, Engineering Structures, 2012, vol. 38, pp. 53-67, DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.12.039.
[17] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “The effective thickness of laminated glass plates”, Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2012, vol. 7, no. 4, pp. 375-400, DOI: 10.2140/jomms.2012.7.375.
[18] M. Asik, S. Tezcan, “A mathematical model for the behaviour of laminated glass beams”, Computers & Structures, 2005, vol. 83, no. 21-22, pp. 1742-1753, DOI: 10.1016/j.compstruc.2005.02.020.
[19] P. Foraboschi, “Three-layered plate: Elasticity solution”, Composites Part B: Engineering, 2014, vol. 60, pp. 764-776, DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.06.037.
[20] P. Foraboschi, “Analytical model for laminated-glass plate”, Composites Part B: Engineering, 2012, vol. 43, no. 5, pp. 2094-2106, DOI: 10.1016/j.compositesb.2012.03.010.
[21] J. Xu, Y. Li, B. Liu, M. Zhu, D. Ge, “Experimental study on mechanical behavior of PVB laminated glass under quasi-static and dynamic loadings”, Composites Part B: Engineering, 2011, vol. 42, no. 2, pp. 302-308, DOI: 10.1016/j.compositesb.2010.10.009.
[22] Dassault Systemes Simulia Inc., Abaqus Analysis User’s Guide. USA, 2010.
[23] B. Song, W. Chen, “One-Dimensional Dynamic Compressive Behavior of EPDM Rubber”, Journal of Engineering Materials and Technology, 2003, vol. 125, no. 3, pp. 294-301, DOI: 10.1115/1.1584492.
[24] M. Cheng, W. Chen, “Experimental investigation of the stress-stretch behavior of EPDM rubber with loading rate effects”, International Journal of Solids and Structures, 2003, vol. 40, no. 18, pp. 4749-4768, DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00182-3.
[25] W.D. Pilkey, D.F. Pilkey, Peterson’s Stress Concentration Factors, 3rd ed. New Jersey: John Wiley & Sons, 2008.
[26] B. Weller, M. Engelmann, F. Nicklisch, T. Weimar, Glasbau-Praxis. Konstruktion und Bemessung. Band 2: Beispiele nach DIN 18008, 3rd ed. Berlin - Vienna - Zurich: Beuth Verlag GmbH, 2013.
[27] J. Beyer, M. Seel, “Spannungsfaktoren für die Bemessung punktgestützter Verglasungen”, Stahlbau, 2012, vol. 81, no. 9, pp. 719-727, DOI: 10.1002/stab.201201601.
[28] M. Tibolt, C. Odenbreit, “The stress peak at the borehole of point-fitted IGU with undercut anchors”, Journal of Facade Design and Engineering, 2014, vol. 2, no. 1-2, pp. 33-66, DOI: 10.3233/FDE-130011.
[29] Inter-Cad Kft., AxisVM X5 User’s Manual. Hungary, 2020.
[30] Dlubal Software GmbH, RFEM 5. User Manual. Germany, 2020.
[31] DIN 18008-3. Glass in Building - Design and construction rules - Part 3: Point fixed glazing. 2013, DOI: 10.31030/2006043.
[32] DIN 18008-5. Glass in Building - Design and construction rules - Part 5: Additional requirements for walk-on glazing. 2013, DOI: 10.31030/2006045.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
