Реклама
Цікаво

Міцність склопакетів



  Міцність склопакетів З точки зору будівельних розрахунків, склопакет являє собою просторову конструкцію з двох або більше стекол, розділених між собою герметичними повітряними прошарками. Скло склеєні між собою по контуру за допомогою дистанційних рамок і еластичних склеювальних складів, що в сукупності утворює шарнірне з'єднання. При розрахунку на міцність і жорсткість конструкцію склопакета можна розглядати як дві (або більше) жорсткі пластинки, пов'язані між собою по всій поверхні пружної прошарком і по контуру жорсткими рамками з шарнірними зв'язками. У процесі експлуатації в стеклах пакету виникають напруги при дії однобічного навантаження, викликані дією вітру та снігу, або двостороннім навантаження за рахунок зміни атмосферного тиску і температури повітря (рис. 3.16).

Міцність склопакетів

Герметичність повітряної уславився / сі є причиною того, що склопакет слід розглядати як сполучену систему, у якій повітря є пружною прошарком, що розподіляє навантаження між склом. Механізм роботи стекол в пакеті при додатку односторонньої вітрової або снігового навантаження полягає в тому, в результаті прогину зовнішнього скла повітря в прошарку ущільнюється, і в ній створюється надмірний тиск-Дослідження показали, що завдяки герметичності повітряного прошарку деформації обох стекол в однокамерним пакеті при дії односторонньої навантаження приблизно рівні. Співвідношення прогинів внутрішнього і зовнішнього шибок становить 0.81-0.95, і тим ближче до одиниці, чим більше діюча навантаження. Для наочного теоретичного аналізу напруженого стану склопакета розглянемо роботу найпростішого однокамерного склопакета під дією деякої однобічного навантаження (наприклад, вітрового тиску). Уявімо собі, що внутрішнє скло склопакета абсолютно жорстке, а зовнішнє-достатньо гнучка і може прогинатися під навантаженням. Міцність склопакетів За умови, що температура повітря всередині склопакета не змінюється, тобто зміна тиску усередині склопакета буде обернено пропорційно до зміни обсягу повітря в прошарку, рівняння (3.11) запишеться у вигляді Міцність склопакетів Відповідно до рівняння (3.2), зменшення об'єму повітря усередині камери, буде викликати підвищене надлишковий тиск на стекла. Під дією вітрового навантаження зовнішнє скло склопакета (з боку програми навантаження) прогинається. Якщо прийняти, що при цьому внутрішнє скло зберігає свою колишню форму, то обсяг повітряного прошарку зменшується, а тиск у ній збільшується. Якщо задатися величиною допустимих прогинів скла під дією односторонньої рівномірно розподіленого навантаження, то можна кількісно оцінити теоретичне (виходячи з рівняння стану) зміна тиску на скла при збільшенні навантаження. В якості розрахункової моделі приймемо круглий склопакет (у якому відсутній вплив напружень в кутах) з радіусом - г і товщиною повітряного прошарку - А. Площа склопакета приймемо рівної приблизно 1 м2, тобто його радіус буде складати р = 60 см (600 мм). Приймемо допустиму величину прогину f рівної 1 / 200 - 1 / 300 прольоту, що в даному випадку становить 1 / 200 - 1 / 300 від діаметра D = 120 см (1200 мм) і дорівнює 3-5 мм. Товщину повітряного прошарку приймемо рівної h -24 мм (2,4 см). Початковий обсяг повітряного прошарку склопакета дорівнює Міцність склопакетів Підставивши цифри, отримаємо 3,14 602 2,4 = 27 143 см3. Міцність склопакетів , На яку зменшилася прошарок, являє собою сферичний сегмент, обмежений сферичної поверхнею деформованого зовнішнього скла. Обсяг сферичного сегмента обчислюється за формулою Міцність склопакетів де f - задана величина допустимого прогину в середній точці скляної пластини, [м]. Міцність склопакетів = 0, отримаємо Міцність склопакетів Якщо задатися значеннями допустимих прогинів, що збільшуються з деяким заданим кроком (що відповідно буде відображати і збільшення прикладеного навантаження), то можна отримати обсяги сферичних сегментів, які потім згодом можна відняти з початкового об'єму прошарку. Відповідно можна оцінити у відсотковому відношенні частку зменшення обсягу і зростання внутрішнього тиску (пов'язаних зворотного пропорційною залежністю) під дією однобічного навантаження, що призвела до певного заданого значення прогину. Цифри, що ілюструють теоретичне, прогнозоване виходячи з рівняння стану збільшення внутрішнього тиску всередині однокамерного склопакета, наведені в табл. 3.8.

Міцність склопакетів

Цифри, наведені в табл. 3.8, виведені, виходячи з ідеальної моделі, що припускає, що все навантаження сприймається одним склом і не призводить до прогину другого. Однак, в реальних конструкціях цього не відбувається. Для ілюстрації розглянемо дію на склопакет вітрового навантаження при швидкості 28 м / сек. У цьому випадку вітровий тиск може бути визначено як Міцність склопакетів або 0.5 кПа. Якщо прийняти, що це навантаження викликає навіть не найбільший прогин зовнішнього скла - близько 3 мм, то в цьому випадку (відповідно до табл. 3.8), обсяг повітряного прошарку зменшився б на 13%. Відповідно тиск усередині стекдопа-кета збільшилася б теж на 13%. Якщо прийняти, що початковий тиск усередині склопакета дорівнює атмосферному і становить Р = 100 кПа, то надлишковий тиск, що створюється вітрової навантаженням, дорівнювало б 13 кПа або 1300 кгс/м2. Однак, таке вітровий тиск може бути досягнуто при небувалій швидкості вітру - 144 м / сек або 518.4 км / год. Таким чином, наведені прості міркування позначають явне протиріччя між математичним рівнянням стану і реальними природними факторами. Перш за все, вони говорять про те, що насправді склопакет не сприймає навантаження за рахунок прогину одного скла, передаючи її на абсолютно жорстке інше, а обидва скла працюють спільно при дії однобічного навантаження. У практичних розрахунках вводяться понижуючі коефіцієнти до розрахункової навантаженні, що враховують спільну роботу стекол у склопакеті. Для однокамерного склопакета до ~ 0.5, для двокамерного до ~ 0.33. У склопакеті, підданому впливу двосторонньої навантаження, які виникають зусилля розподіляються рівномірно між стеклами пакета. Дія такого навантаження викликається зміною тиску в повітряному прошарку при зміні температури повітря або атмосферного тиску. При цьому відбувається вирівнювання тиску зовні і всередині склопакета за рахунок зміни обсягу повітряного прошарку. Скло пакету згинаються, а створюване в них напружений стан є передумовою для виникнення тріщин при транспортуванні або монтажі. При зниженні температури у внутрішній камері (при охолодженні склопакета) її обсяг буде зменшуватися, скла будуть вигинатися у внутрішню порожнину, що може викликати схлопування склопакета. Слід зазначити, руйнування пакетів при зимових монтажах є досить поширеним явищем, у зв'язку з чим їх виробники не рекомендують проводити монтаж при температурі зовнішнього повітря нижче -15 ° С. Міцність склопакетів = - 20 еС, то стрибок температур на 40 ° С приведе до зміни об'єму повітря прошарку. Міцність склопакетів Відносне зміна температури в Кельвіна складе Міцність склопакетів тобто температура повітря в повітряному прошарку змінилася на 14%. Відповідно до рівняння стану, об'єм повітря в прошарку повинен зменшитися також на 14%. Так як вигинаються обидва скла, то кожне скло при деформації буде змінювати обсяг повітря на 7,0%, щоб компенсувати надлишковий атмосферний тиск. Як видно з таблиці 3,7, величина прогину кожного скла при цьому буде становити близько 2 мм. Очевидно, що чим більше площа склопакета і чим більше товщина повітряного камери, тим більша ймовірність його руйнування при зміні температури. Набагато більш рідкісний випадок являє руйнування склопакетів при зміні атмосферного тиску. Однак, можливі випадки, коли склопакети можуть виготовляти при підвищеному або зниженому атмосферному тиску, а зміна тиску може скласти до 4 кПа, Згідно з формулою (3.12.) Об'єм повітря прошарку при зміні тиску повинен змінитися на величину порядку 4%. Так як вигинаються обидва скла, то кожне скло при деформації буде змінювати обсяг повітря на 2,0%, щоб компенсувати надлишковий атмосферний тиск. З наведених вище міркувань можна зробити висновок про те, що вибір товщини повітряного прошарку надає певний вплив на статичну роботу склопакета. У склопакеті, підданому впливу однобічного зовнішнього навантаження, збільшення обсягу повітряного прошарку призведе до того, що погіршується спільна робота стекол у склопакеті. Реальна навантаження на внутрішнє скло зменшиться, а на зовнішнє скло - збільшиться. За характером статичної роботи склопакет буде наближатися до вікна з 2-х шаровим роздільним склінням. У склопакеті, підданому впливу двосторонньої зовнішньої навантаження за рахунок перепадів температури, збільшення обсягу повітряного прошарку призведе до збільшення ймовірності руйнування скла у склопакеті. У склопакеті, підданому впливу двосторонньої зовнішньої навантаження за рахунок перепадів атмосферного тиску, збільшення обсягу повітряного прошарку також призведе до погіршення спільної роботи стекол у склопакеті. Таким чином, можна говорити про те, що виходячи з умови міцності, товщина повітряного прошарку склопакета повинна бути мінімальною. Слід зазначити, що в склопакетах з вузькими камерами (наприклад 6 мм), схлопування може відбутися в результаті того, що сумарний подвійний прогин стекол перевищить товщину камери.

Copyright © 2015. Всі права захищені. Копіювання матеріалів припустиме лише з посиланням на наш сайт