Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

Okladka SS-04-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

swiat szkla 750x100 2

 6032 IX Kongres Stolarki polskiej banery reklamowe www 550x120

sacroexpo 468x60 

Interakcja obciążeń w zestawie szyb o różnych sztywnościach
Data dodania: 16.09.10

We współczesnym budownictwie, przy projektowaniu i wykonawstwie obiektów budowlanych jednym z materiałów zajmującym poczesne miejsce jest szkło, stosowane przede wszystkim w nowoczesnych rozwiązaniach obiektów uśyteczności publicznej, takich jak budynki biurowe, obiekty sportowe i handlowe, dworce itp.

 

W elemencie złożonym z dwóch płyt szkła połączonych szczelną warstwą gazu (np. w szybie zespolonej) zachodzi sprzężenie gazowe obciążeń (rys. 1).

 

  

Współczynnik interakcji: Δp/q

Rys. 1. Interakcja międzyszybowa obciążenia powierzchniowego



Model matematyczny tego zjawiska przedstawiono w artykułach [1, 2, 3]. Sprzężenie gazowe liczbowo wyraża się zmianą ciśnienia gazu Δp w komorze międzyszybowej w odniesieniu do ciśnienia początkowego bez obciążenia układu.



Zmiana ciśnienia gazu jest związana ze zmianami objętości w komorze międzyszybowej, spowodowanymi objętością przemieszczenia płyt ograniczających komorę. Efektem sprzężenia gazowego jest interakcja, tzn. przekazywanie obciążeń między płytami zestawu.



Wypadkowe obciążenie płyty obciążonej bezpośrednio zmniejsza się kosztem wtórnego obciążenia płyty sprzężonej. Liczbowo interakcję pojedynczego obciążenia jednej z płyt można opisać współczynnikiem interakcji Δp/q, który wskazuje, jaka część obciążenia q przekazywana jest z szyby obciążonej bezpośrednio, na szybę gazowo sprzężoną.



W układzie, jak na rys. 1, zmiana ciśnienia wewnątrzkomorowego wynosi [2, 3,5]:



        (1)

gdzie: po, vo - początkowe ciśnienie gazu i objętość komory [kPa, m3],

αv - objętość przemieszczenia pojedynczej płyty zestawu pod obciążeniem 1 kN/m2 [m5/kN], indeks 1 dla płyty obciążonej, indeks 2 dla płyty sprzężonej,


q - wartość obciążenia, przy czym wartość dodatnia wskazuje na zwrot obciążenia do środka zestawu.



W przypadku swobodnego połączenia płyt z elementem dystansowym, współczynniki αv można oszacować ze wzoru:



     (2)

gdzie:

a – szerokość (krótszy wymiar) płyty [m],
g – grubość płyty [m],
D – sztywność płytowa wyrażona wzorem

       [kN·m]

gdzie:

E – moduł Younga [kPa]
ν – współczynnik Poissona,
α'v, – bezwymiarowy współczynnik według tab. 1.

Tabela 1. Współczynniki α'v, w zależności od stosunku długości do szerokości płyty s

 Uwaga: s oznacza stosunek długości (dłuższego wymiaru) do szerokości płyty

 

Rys. 2. Schemat założonych sztywności płyt zestawu



W niniejszym artykule analizowano wpływ zmian sztywności płyt zestawu na interakcję pojedynczego obciążenia. Rozpatrzono dwa warianty (rys. 2):

 


W niniejszym artykule analizowano wpływ zmian sztywności płyt zestawu na interakcję pojedynczego obciążenia. Rozpatrzono dwa warianty (rys. 2):
- wariant 1 – płyta 1 (obciążona) ma stałą sztywność, analizuje się wpływ zmian sztywności płyty 2 (sprzężonej) na interakcję jednostkowego obciążenia,
- wariant 2 – płyta 2 (sprzężona) ma stałą sztywność, analizuje się wpływ zmian sztywności płyty 1 (obciążonej) na interakcję jednostkowego obciążenia,

 

Wariant 1
Analiza wzoru (1) wykazała, że w granicznych przypadkach:
- płyta 2 mało sztywna (D2 → 0) współczynnik interakcji Δp/q → 0,
- płyta 2 doskonale sztywna (D2 → ∞) współczynnik interakcji

 

Przebieg zmienności funkcji współczynnika interakcji, w zależności od sztywności płyty 2, zbadano dla przykładowych danych:
- sztywność płyty D1 = 0,39232 kNm, jest to sztywność szklanej płyty o parametrach:
(g = 0,004 m, E = 70 GPa, ν = 0,22),
- obciążenie jednostkowe q = 1 kN/m2,
- szerokość przestrzeni gazowej h = 0,016 m,
- szerokość płyty a = 0,4 m,
- zmienny stosunek długości (dłuższego wymiaru) do szerokości płyty s.

 

Wyniki analizy przedstawiono na rys. 3.

 

Rys. 3. Wpływ sztywności płyty sprzężonej na współczynnik interakcji pojedynczego obciążenia

 

Wariant 2
Analiza wzoru (1) wykazała, że w granicznych przypadkach:
- płyta 1 mało sztywna (D1 → 0) współczynnik interakcji Δp/q → 1,
- płyta 1 doskonale sztywna (D1 → ∞) współczynnik interakcji Δp/q → 0.

 

Przebieg zmienności funkcji współczynnika interakcji, w zależności od sztywności płyty 1 zbadano dla analogicznych danych, jak w wariancie 1.

 

Wyniki analizy przedstawiono na rys. 4.

 


Rys. 4. Wpływ sztywności płyty obciążonej na współczynnik interakcji pojedynczego obciążenia

 

 

Wnioski
W elementach warstwowych ze szczelną komorą międzywarstwową występuje interakcja obciążeń – część obciążenia powierzchniowego działającego na jedną z płyt przekazywana jest na płytę gazowo sprzężoną.

 

W programach obciążeń płyt warstwowych ze szczelną komorą należy uwzględniać gazowe sprzężenia obciążeń, a następnie można obliczać siły wewnętrzne, naprężenie i przemieszczenie w obciążonych płytach, stosując metody klasycznej mechaniki konstrukcji.

 

Zależność współczynnika interakcji od sztywności płyt składowych zestawu ma tę własność, że im sztywniejsza jest płyta, tym większe obciążenie jest na nią przekazywane – jest to korzystne z punktu widzenia rozkładu naprężeń w elementach konstrukcji.

 

Zwiększenie wymiarów szyby skutkuje zwiększeniem współczynnika interakcji, co również jest korzystne, ponieważ maksymalne naprężenie w elemencie jest mniejsze, w porównaniu do układu płyt połączonych komorą nieszczelną, w którym interakcja nie występuje.

 

dr inż. Zbigniew Respondek
Politechnika Częstochowska
Wydział Budownictwa

 

Literatura
1. Respondek Z., Rajczyk M.: Badania przemieszczeń konstrukcji wielowarstwowej obciążonej czynnikami atmosferycznymi. Efektywność i niezawodność w budownictwie, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2003.
2. Respondek Z.: Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część I. „Świat Szkła” 12/2004.
3. Respondek Z.: Sprzężone gazowo płyty szklane w budownictwie. Sposoby badań i obliczeń. Seria Monografie, nr 151. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2008.

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym

 

 

patrz też:

. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 1, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 10/2007
. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 2, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 11/2007
. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 3, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 12/2007
. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 4, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 1/2008
. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 5, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 2/2008
. Parametry techniczne nowoczesnych przegród szklanych. Część 6, Zbigniew Respondek, Świat Szkła 3/2008

 

oraz:

Przepływ energii promieniowania przez warstwowe zestawy szyb , Zbigniew Respondek, Świat Szkla 6/2005 

Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 2, Zbigniew Respondek, Świat Szkla 1/2005

Modelowanie obciążeń klimatycznych szyb zespolonych. Część 1, Zbigniew Respondek, Świat Szkla 12/2004 

 

więcej informacji: Świat Szkła 9/2010

 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

 

 

 

 

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik