Почтовое отделение

Дата: 1 декабря 2022 г.

Авторы: Ягода Купач, Кристиан Лутер и Ален Нуссбаумер.

Источник: Стеклянные конструкции и инженерия 6, (2021). https://doi.org/10.1007/s40940-021-00150-0

Эффективность пост-напряжения в повышении сопротивления разрушению стеклянных балок зависит от уровня предварительного напряжения сжатия, приложенного к поверхности кромки стекла, которая в процессе эксплуатации будет подвергаться растягивающим напряжениям, вызванным изгибом. Максимальная предварительная нагрузка, которая может быть приложена в системе стеклянных балок с последующим натяжением, обеспечивающая максимальное предварительное напряжение сжатия, ограничена различными механизмами разрушения, которые могут возникнуть во время последующего натяжения. В этой статье определены механизмы разрушения для системы стеклянных балок с постнапряжением и плоским стержнем из нержавеющей стали, приклеенным к нижнему краю стекла, включая разрыв стержня, разрушение стекла при растяжении и разрушение клея/стекла при приложении нагрузки. зона.

Особое внимание уделяется отказу от введения нагрузки, поскольку прозрачная природа стекла ограничивает использование вертикального ограничения, обычно применяемого в бетоне. Предлагается аналитическая модель для определения допустимой предварительной нагрузки в стеклянных балках с постнапряжением, основанная на модели, применяемой для бетонных балок с внешним напряжением. Модель проверена на результатах численной модели, показывающей хорошую корреляцию, и применена в параметрическом исследовании для определения влияния различных параметров балки на эффективность стеклянных балок после натяжения.

Стеклянные балки с постнапряжением представляют собой гибридные конструктивные элементы, в которых к стандартной стеклянной секции применяется пластичная арматура для улучшения ее свойств при изгибе в плоскости. Сухожилие создает в стекле предварительное сжимающее напряжение и таким образом компенсирует довольно низкое сопротивление стекла при растяжении. В ряде исследований изучались различные методологии пост-напряжения, применяемые к стеклянным балкам, что продемонстрировало значительно улучшенные характеристики конструкции при изгибе с точки зрения первоначального сопротивления разрушению и избыточности в состоянии после разрушения (Bos et al. 2004; Schober et al. 2004). ; Дебоннер 2013; Лутер и др. 2013; Жордао и др. 2014; Лутер и др. 2014; Энгельманн и Веллер 2019; Купач и др. 2021). Эти исследования в основном были сосредоточены на структурном поведении балок после растяжения при изгибе, которое исследовалось экспериментально и посредством численного моделирования, где особое внимание уделялось моделированию хрупкого разрушения стекла (Бедон и Лутер, 2016, 2017). .

Настоящее исследование сосредоточено на эффективности пост-напряжения в повышении сопротивления разрушению стеклянных балок, которое зависит от уровня сжимающего предварительного напряжения, приложенного к поверхности кромки стекла, которая в процессе эксплуатации будет подвергаться растягивающим напряжениям, вызванным изгибом. Максимальная предварительная нагрузка, которая может быть приложена в системе стеклянных балок с последующим натяжением, обеспечивающая максимальное предварительное напряжение при сжатии, ограничена рядом механизмов разрушения, которые могут возникнуть во время последующего натяжения. В данной статье исследуется пост-напряжение балок из многослойного стекла с помощью плоского стержня из нержавеющей стали, приклеенного клеем, расположенного вдоль нижнего края стекла (рис. 1).

Сухожилие сначала предварительно натягивается внешним механизмом, а затем приклеивается к стеклу. Снятие предварительной нагрузки после отверждения клея вызывает в стеклянной балке сжимающее предварительное напряжение и ограничивающий изгибающий момент1. Механизмы разрушения, которые могут возникнуть на этом этапе, следующие: (1) разрыв сухожилия, (2) разрушение стекла при растяжении2 из-за эксцентриситета предварительной нагрузки, т. е. чрезмерного изгибающего момента, (3) разрушение клея и ( 4) разрушение стекла, вызванное пиками напряжений в зоне приложения нагрузки на концах балки.

Разрыв стальной арматуры предотвращается за счет ограничения допустимого напряжения, вызванного последующим натяжением. В соответствующей области обычных преднапряженных сталей, применяемых в бетонных конструкциях, максимально допустимое напряжение ограничивается 75% от характеристического предела прочности на растяжение или 85% от 0,1% условного напряжения (EN 1992-1-1 2004), чтобы ограничить потеря предварительной нагрузки вследствие релаксации напряжений стали при постоянной деформации. Потери из-за релаксации предварительно напряженной стали обычно рассчитываются на основе значения ρ₁₀₀₀, процентных потерь при релаксации через 1000 часов после растяжения при средней температуре 20°C, для начального напряжения, равного 70% фактического предела прочности предварительно напряженной стали. образцы прЕН (2000). Нержавеющая сталь, которая обычно не применяется для предварительного напряжения, демонстрирует релаксацию того же порядка, что и обычные стали для предварительного напряжения, с ρ₁₀₀₀<8% (Алонсо и др., 2010), демонстрируя по аналогии, что могут применяться аналогичные ограничения по напряжению.