Блог

Aug 08, 2023

Дизайн Мульти

Дата: 14 августа 2023 г. Автор: Габриэль Невес Алвес Феррейра Источник: Международный журнал исследований структурного стекла и современных материалов, 2022, 23–32, Science Publications DOI:

Дата: 14 августа 2023 г.

Автор: Габриэль Невеш Алвес Феррейра

Источник: Международный журнал исследований структурного стекла и современных материалов, 2022, 23–32, Science Publications.

ДОИ:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2022.23.32

В данной статье предлагается методология расчета конструкций многослойных стеклянных балок с учетом поперечного изгиба. В основе лежит использование двух отдельных эффективных толщин для определения жесткости при изгибе и кручении, основанных соответственно на теории повышенной эффективной толщины (EET) и сэндвич-теории. Затем аналитические формулы используются для расчета упругого критического изгибающего момента, и на основе численных результатов строится расчетная кривая. Предложенная методология дает надежные результаты при расчете конструкций стеклянных балок в широком диапазоне текущих конфигураций.

Использование стекла в качестве строительного материала в последние годы резко возросло из-за его архитектурной привлекательности и лучшего понимания его механического поведения. Стеклянные балки становятся все более актуальными как для придания жесткости фасадам, так и в качестве конструктивного элемента мансардных окон. В этом контексте использование многослойного стекла в настоящее время широко считается лучшей практикой по соображениям безопасности и резервирования.

Промежуточные слои, используемые при изготовлении многослойного стекла, представляют собой полимеры, механическое поведение которых вязкоупругое и зависит от температуры. При неплоском изгибе основной функцией прослойки является передача сдвиговых напряжений между слоями стекла. Этот перенос определяется модулем сдвига промежуточного слоя, который, в свою очередь, зависит от температуры и времени. Геометрия и граничные условия панели также играют важную роль в эффективности сдвиговой связи.

Из-за высокой гибкости стеклянных балок анализ нестабильности в форме продольного скручивания (LT) имеет решающее значение для определения сопротивления в предельном предельном состоянии (ULS). Учет начального несовершенства балки имеет решающее значение, поскольку оно оказывает большое влияние на структурное поведение элемента. Точный анализ такого поведения может оказаться долгим и непрактичным, поскольку для правильной оценки возникающих напряжений необходима полностью нелинейная модель. Для многослойной стеклянной балки многослойный состав еще больше усложняет ее анализ. Часто используется конечно-элементная модель с твердотельными элементами, но иногда также используются многослойные оболочечные элементы.

В некоторых стандартах и ​​нормах для решения задач такого рода используется расчетная кривая. Это относится к Еврокоду 3 (CEN, 2005 г.) для стальных колонн и балок. Кривые проектирования обеспечивают основу для простого и надежного проектирования без необходимости использования более сложного численного моделирования.

В контексте разработки Еврокода для конструкционного стекла (Фельдманн и др., 2014) определение методологии проектирования многослойных стеклянных балок важно для обеспечения более широкого использования этих элементов в строительных проектах.

Некоторые предложения по расчетным кривым для монолитного и многослойного стекла с двумя слоями стекла можно найти в работах Луибла и Крисинеля (2006); Бедон и Амадио (2015). В первой работе используется кривая «c» Еврокода 3, а во второй предлагается менее консервативная кривая. Однако, как будет показано далее в этом исследовании, этих кривых оказалось недостаточно при анализе многослойных ламинатов.

Чтобы решить эту проблему и внести вклад в развитие структурного анализа многослойных стеклянных балок, в этой статье предлагается процедура проверки, которая включает в себя аналитический расчет критического момента и соответствующую расчетную кривую. Этапы этой процедуры с использованием структуры, основанной на Еврокодах, показаны на рис. 1.

Проверка предложения обеспечивается путем сравнения с численными моделями. Также обсуждаются применимость и ограничения методологии.

В рамках данной статьи рассматривается только случай многослойной балки, состоящей из слоев стекла одинаковой толщины. Также указаны некоторые прямые возможности расширения методологии.