Βασικές Αρχές Μηχανικής Συμπεριφοράς και Παραδείγματα Εφαρμογής Δομικών Στοιχείων από Γυαλί και Αλουμίνιο 

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Κορλού Σοφία              
Επιβλέπων Καθηγητής: Γαντές Χ., Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2017

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια αυξανόμενη χρήση του γυαλιού ως δομικού υλικού, με τα προϊόντα που προέρχονται από την επεξεργασία του να βρίσκουν εφαρμογή ως φέροντα στοιχεία σε πατώματα, οροφές, στέγαστρα και προσόψεις. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην πολυστρωματική διάταξη φύλλων γυαλιού και διερευνά την επίδραση της ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς της ενδιάμεσης στρώσης στην απόκριση του φορέα. Έχοντας ως αναφορά δύο συνήθη συστήματα γυάλινης πρόσοψης, της Δομικής Σιλικόνης 4 πλευρών και της Μετωπικής Σύνδεσης Υαλοπινάκων, περιλαμβάνει αρχικά τον σχεδιασμό και έλεγχο σε ΟΚΑ και ΟΚΛ ενός πολυστρωματικού υαλοπίνακα για την περίπτωση εγκάρσιας φόρτισης. Το πρώτο σύστημα, της Δομικής Σιλικόνης, αποτελείται από κατακόρυφους ορθοστάτες και οριζόντιες τραβέρσες αλουμινίου που παρέχουν περιμετρική στήριξη στο γυαλί. Η συγκράτηση των πάνελ στον μεταλλικό σκελετό επιτυγχάνεται μέσω πιστοποιημένης φέρουσας σιλικόνης δύο συστατικών. Το δεύτερο σύστημα, της Μετωπικής Σύνδεσης, αφορά τον συμβατικό τρόπο στερέωσης των υαλοπινάκων με εγκιβωτισμό της βάσης και κεφαλής τους σε προφίλ ανοξείδωτου χάλυβα διατομής U. Οι αρμοί μεταξύ διαδοχικών υαλοπινάκων σφραγίζονται με σιλικονούχα κόλλα, η οποία επισημαίνεται πως σε αυτήν την περίπτωση εξυπηρετεί αποκλειστικά σκοπούς στεγανοποίησης και δεν μπορεί να θεωρηθεί πως συμβάλλει στη στήριξη της διάταξης.  

Ο αριθμός και το πάχος των φύλλων γυαλιού καθορίζονται για τη διατομή του φορέα κάθε συστήματος από μια διαδικασία προδιαστασιολόγησης, ενώ η επάρκειά τους ελέγχεται στη συνέχεια μέσα από κατάλληλες αναλύσεις στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων ADINA. Μελετάται η επίδραση της γεωμετρικής μη γραμμικότητας στο μέγεθος των αναπτυσσόμενων μεγεθών και την κατανομή των τάσεων στην επιφάνεια του υαλοπίνακα και αξιολογείται η προσέγγιση του ισοδύναμου πάχους ως εργαλείο σχεδιασμού για την πρόβλεψη μέγιστων τάσεων και μετατοπίσεων. Στην περίπτωση του πλαισιωτού συστήματος ο σχεδιασμός επεκτείνεται και στον προσδιορισμό των απαιτούμενων διατομών για τα μέλη αλουμινίου κατά τις διατάξεις του ΕΝ 1999-1-1, ενώ για το αμφιέρειστο σύστημα προσομοιώνονται οι λεπτομέρειες στήριξης στα δύο άκρα του πάνελ και στη συνέχεια επιδιώκεται η απλοποίηση του μοντέλου μέσω της χρήσης ελατηρίων και δέσμευσης των κατάλληλων βαθμών ελευθερίας.  

Οι σύγχρονες εφαρμογές φέρουσας υάλωσης εμπεριέχουν συχνά την αξιοποίηση του γυαλιού και ως φέροντος τοιχώματος, το οποίο συνεισφέρει στην οριζόντια παγίωση του φορέα και αντικαθιστά τους συμβατικούς συνδέσμους δυσκαμψίας. Λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη λυγηρότητα των στοιχείων γυαλιού και την επακόλουθη ευαισθησία τους σε φαινόμενα αστάθειας, η εργασία μελετά επιπλέον τη συμπεριφορά του ίδιου υαλοπίνακα σε διατμητικό λυγισμό στα πλαίσια των δύο συστημάτων πρόσοψης. Η επιρροή στην απόκριση του φορέα της διατμητικής σύνδεσης που εξασφαλίζει η ενδιάμεση στρώση, του πάχους της διατομής, καθώς και του τρόπου με τον οποίο επιτυγχάνει κάθε σύστημα τη στερέωση του υαλοπίνακα στον μεταλλικό σκελετό, αποτελεί βασικό πυρήνα της μελέτης και διερευνάται με τη διεξαγωγή γραμμικών και μη γραμμικών αναλύσεων. Κρίσιμα φορτία λυγισμού δίνουν μια πρώτη εκτίμηση της αντοχής, ενώ στη συνέχεια δρόμοι ισορροπίας περιγράφουν με ακρίβεια τη μεταλυγισμική συμπεριφορά και αναδεικνύουν φαινόμενα γεωμετρικής μη γραμμικότητας. Τέλος, οι υπολογιζόμενες οριακές αντοχές παρουσιάζονται συγκεντρωτικά σε όρους μειωτικού συντελεστή χ και συγκρίνονται με προτεινόμενες καμπύλες λυγισμού, ώστε να ελεγχθεί η καταλληλότητα των κανονιστικών διατάξεων που βασίζονται στον Ευρωκώδικα 3 για τον σχεδιασμό των υαλοπινάκων.                                

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ