Разработка и поведение тонкого фитингового соединения для ламинирования конструкционным ПВБ.

Дата: 1 ноября 2022 г.

Стеклянные конструкции и инженерия | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00198-6

Предназначенный для изготовления демонстратора модульной стеклянной оболочки двойной изогнутой формы, безрамного, было разработано фурнитурное соединение из нержавеющей стали с трапециевидным тонким листом, ламинированным в промежутке двухслойного безопасного стекла. Для склеивания внутри многослойного стекла используется структурная прослойка ПВБ. В зависимости от необходимой толщины промежутков и желаемого эстетического вида можно укладывать различные прослойки разных типов ПВБ. Фурнитура предназначена главным образом для передачи поступательных усилий, но также обеспечивает некоторую жесткость на изгиб за счет перекладины, опирающейся на край стекла.

В Люцернском университете прикладных наук и искусств (HSLU) были проведены различные испытания, включая приложение нагрузки на растяжение, сдвиг и изгиб, для изучения структурного поведения и несущей способности фитингового соединения. Кроме того, были проведены исследования параметров с использованием моделей конечных элементов для изучения влияния геометрии фитинга, размеров, свойств промежуточных слоев и типа нагрузки на структурное поведение этого типа соединения. Эти исследования параметров и результаты испытаний позволяют определить дальнейшую оптимизацию формы и возможности применения таких тонких ламинированных фитингов для несущих стеклянных конструкций.

Фон

Проектирование и строительство структурных оболочек, состоящих только из стекла, подчиняется двум основным граничным условиям: использование плоских или изогнутых многослойных стекол ограниченных размеров и необходимость обеспечения структурного соединения между соседними стеклянными модулями. Эти структурные соединения в основном передают плоские мембранные силы (осевая составляющая и сдвиг, параллельные краю стекла), но также необходимы передача неплоских сил и, следовательно, обеспечение ограниченной изгибной жесткости вокруг края стекла. для работы с асимметричными нагрузками и для глобальной устойчивости оболочки.

Кроме того, достаточная жесткость соединений обязательна для сборки и правильной геометрической ориентации стеклянных модулей в контексте общей геометрии оболочки. Положение и ориентация соединений относительно общей формы оболочки и сценариев нагрузки имеют решающее значение для сил, передаваемых в соединениях (Филдхут и Книпперс, 2012; Филдхут и Липперт, 2012, Баггер, 2010). Кроме того, стыки представляют собой неоднородность с явными изменениями жесткости поверхности оболочки. То же самое касается соединений структурного стекла в пластинчатых стеклянных конструкциях.

Помимо классических точечных креплений или соединений срезных болтов с отверстиями в стекле (например, Baitinger 2009), наиболее распространенными, хотя и сложными, структурными соединениями стекла являются фурнитура из нержавеющей стали или титана, ламинированная в брони/карманы, вырезанные из центрального стекла. в многослойных ламинированных стеклах с минимум тремя, а часто и пятью слоями (О'Каллаган, 2012, Бедон, 2018). Точечные соединительные элементы, приклеенные к поверхности стекла с помощью различных клеев или полимерных пленок, были показаны и исследованы, например, Kothe (2016). Линейные соединения представляют собой либо прямые клеевые стыковые соединения между соседними стеклянными панелями (Blandini 2005), либо смешанные конструкции с металлическими направляющими, соединенными болтами, линейно прикрепленными к краю стекла (Veer 2003). Локальные связи, связанные с краями, представлены Шульцем (2021) и Иоанниду-Кати (2018).

Маринич (2015 и 2016) разработал сложное, прочное линейное соединение, состоящее из металлического краевого профиля с выступающими частями, ламинированными в стекломассу. Пуллер (2012) провел комплексную работу по фитингам, ламинированным в межслойную зону с иономерной прослойкой, и исследования по оптимизации формы. В более поздней публикации (Volakos 2020) представлено соединение металлических листов с промежуточным ламинированием с использованием прозрачной литой смолы, и она интересна для сравнения с настоящей статьей. Карвальо (2011) предложил для соединений перфорированные металлические листы с промежуточным ламинированием. Вариант ламинированной конструкционной фурнитуры, расположенной в вершинах/углах статических стеклянных элементов или дверей, был разработан и применен Касснель-Хеннебергом (2020) и (2017).