Проектирование, проектирование и экспериментальные испытания трубчатых стеклянных колонн

Дата: 7 июля 2022 г.

Это исследование вращается вокруг проектирования, изготовления и испытаний трубчатых стеклянных колонн с особым упором на их механизмы дублирования и пожарной безопасности; кроме того, учитываются такие аспекты, как: форма столбца; уборка и обслуживание; концевые соединения; геометрические допуски в стекле и разборность. Для решения этих аспектов первоначально разрабатываются и проектируются две альтернативные конструкции колонн с круглыми полыми (трубками), а именно: MLA (многослойная с воздухом) и SLW (однослойная с водой). В обеих концепциях основная несущая конструкция состоит из двух концентрических многослойных стеклянных трубок.

Таким образом, чтобы изучить производственные проблемы и структурный потенциал этих концепций, работа по созданию прототипов и экспериментальная работа сосредоточена на шести образцах длиной 300 мм и внешним диаметром 115 мм, которые ламинируются и вставляются в изготовленные по индивидуальному заказу стальные концевые соединения. Особое внимание при производстве уделяется процессу ламинирования и связанному с ним образованию пузырьков, возможному разрушению стекла из-за внутренних напряжений при отверждении смолы и границе раздела между стеклянной трубкой и стальными концевыми соединениями. Все образцы ламинированы компонентом Ködistruct LG 2-PU.

Три образца собраны из стекла DURAN® (отожженного), а три других — из стекла DURATAN® (термоупрочненного). Впоследствии шесть образцов испытываются на сжатие до тех пор, пока не удается исследовать поведение промежуточного материала, поведение конструкций после разрушения, различия между отожженными и термоупрочненными образцами, емкость стеклянных трубок и характеристики концевые соединения. Начальные трещины появлялись при 95-160 кН (прочность на сжатие 30-50 МПа) в образцах DURAN® и в пределах 120-160 кН (прочность на сжатие 37-50 МПа) в образцах DURATAN®.

Эти нагрузки ниже расчетных; в частности, первые трещины возникли при 34-64% расчетной нагрузки. Тем не менее, образцы оказались прочными, со значительной несущей способностью за пределами первых трещин, что приводит к максимальной номинальной прочности на сжатие до 152 МПа для образцов DURATAN® и до 233 МПа для образцов DURAN®. .

1.1. Введение проблемы

Высокая прочность стекла на сжатие делает его идеальным для изготовления элементов сжатия, таких как колонны. Стеклянные колонны являются особенно многообещающим применением, поскольку их прозрачность также обеспечивает непрерывность пространства и лучшее проникновение дневного света в помещения. Однако на практике они применялись редко по множеству причин, а именно: отсутствие достаточных данных о прочности и руководств по строительству, неопределенные переменные, затраты, сложности с производством, плохая огнестойкость, низкая прочность на разрыв, а также хрупкость стекла и самопроизвольное возникновение. неудача (Каламар и др., 2016 г.) (Ойкономопулу и др., 2017 г.).

По данным Нейссе и Тен Бринке (2014), существует пять типов полностью стеклянных колонн: профилированные, многослойные трубчатые, связанные, литые и многослойные. Ойкономопулу и др. (2017) представляет обширный обзор экспериментальных работ, проведенных на данный момент с различными типами цельностеклянных колонн, и утверждает, что в настоящее время единственной отдельно стоящей конструкционной стеклянной колонной, применяемой в зданиях, является профилированная стеклянная колонна с крестообразным крестом. -раздел. Тем не менее, закрытая трубчатая профилированная колонна обеспечивает значительно лучшее сопротивление изгибу (крутильному изгибу); более того, из-за отсутствия углов и краев он менее подвержен случайному удару (Eekhout 2019) и может визуально восприниматься как менее навязчивый.

Хотя некоторые экспериментальные исследования были проведены на стеклянных трубках Ахенбахом и Юнгом (2003), Дениц и др. (2003) и Оверенд и др. (2005), еще не существует устоявшихся методов производства с соответствующими методами проверки и расчета для этого типа стеклянной колонны эффективной формы. Несмотря на отсутствие существующих примеров колонн из стеклянных трубок, стеклянные трубки ранее конструктивно применялись в структурах тенсегрити (Ахенбах и Юнг, 2003), на фасаде атриума Тауэр-плейс в Лондоне (Дениц и др., 2003) и в ферменная балка на молнии, которая демонстрирует растяжение и сжатие с помощью цветов, светящихся в стеклянных трубках (Glass & Swinging Structures bv. 2021).