Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 11 okladka

       11/2019

 

User Menu

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG 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

 

 

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

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

heroal 2018 Banner C50VSZ 750x150 PL mit-Rahmen1 

baner szklo budowlane

 

20190820-BANNIERE-HALIO-750x100-1D-PL

 

wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

  

budma 2020 - 480x120

 

Porównanie wyników wymiarowania szkła przeprowadzonych w RF-GLASS oraz zgodnie z prEN 13474-1:1999 Glass in building
Data dodania: 19.09.19

Szkło jako materiał, znany już od kilku tysięcy lat, dopiero niedawno stał się materiałem wykorzystywanym w budownictwie jako konstrukcyjny. Przyczynił się do tego rozwój technologii, w tym technologii laminowania i hartowania szkła.

 

Dzięki wspomnianemu postępowi technologicznemu, jak również właściwościom materiałowym, szkło wprowadza się w konstrukcjach już nie tylko jako przeszklenia, ale także jako elementy przenoszące obciążenia użytkowe czy nawet wyjątkowe, takie jak elementy balustrad, stopnie schodów czy nawet belki nośne.

 

Niestety, jednym z problemów zastosowania szkła, jako materiału konstrukcyjnego, jest niedostateczny brak stosownych przepisów i wytycznych.

 

W celu zwymiarowania takich elementów korzysta się cały czas z norm niemieckich, a także posiłkuje wynikami laboratoryjnymi, potwierdzonymi obliczeniami numerycznymi.

 

Dodatkowym źródłem informacji może być również norma prEN 13474 część 1 i 2 [1, 2] przygotowana przez Europejski Komitet Normalizacyjny.

 

W niniejszym artykule chcielibyśmy przedstawić Państwu porównanie wyników obliczeń przeprowadzonych zgodnie z normą [1], z wynikami z modułu RF-GLASS spółki Dlubal Software GmbH, dla prostego przykładu szkła jednowarstwowego. Oprogramowanie to zostało stworzone jako dodatkowy moduł dla programu RFEM.

 

Możliwa jest w nim analiza elementów szklanych w tak zwanym układzie globalnym – wraz z oddziaływaniem całej analizowanej konstrukcji, lub w schemacie lokalnym, który pozwala na analizę szkła laminowanego czy izolacyjnego z uwagi na „wydzielenie” elementu z modelu konstrukcji i zastosowaniu elementów skończonych 3D.

 

Dzięki temu podejściu możliwe jest, w analizie globalnej, zdefiniowanie interakcji warstw (przeniesienie tarcia) z uwzględnieniem czasu trwania obciążenia i temperatury środowiska.

 

 

Schemat statyczny
Jako przykład analizy wybrana została tafla szkła zadaszenia, podparta na trzech krawędziach na belkach IPE i kątowniku, przymocowana do fasady jak na poniższym rysunku:

 

Panele są przyklejone do belek nośnych dzięki czemu zachowane jest pełne przenoszenie sił wewnętrznych na układ nośny.

 

 

Obciążenie
Założono obciążenie stałe oraz obciążenie wiatrem i śniegiem według norm CSN EN 1991-1-3: Obciążenie śniegiem [6] i CSN EN 1991-1-4: Obciążenie wiatrem [7].

 

Charakterystyczna wartość obciążenia śniegiem dla Pragi wynosi 0,7 kN/m2, przy założeniu obciążenia zaspą śnieżną wprowadzono współczynnik kształtu μ2=2.

 

Obciążenie ssaniem i parciem, dla strefy wiatrowej II i kategorii terenu IV, przy podstawowym ciśnieniu wiatru qp(z) = 0,46 kN/m2, wynosiło kolejno

wk = -0,78 kN/m2 dla Cpe = -1,69 i

wk = 0,39 kN/m2 dla Cpe = 0,85.

 

Dla stanu granicznego nośności i użytkowalności tafli rozważono kombinacje:

KO1 = 1,0 ciężar własny + 1,0 x śnieg + 1.0 x ψ0,1 (wg prEN 13474-1) x parcie wiatrem

KO2 = 1,35 x ciężar własny + 1,5 x śnieg + 1,5 x ψ0,1 (wg prEN 13474-1) x parcie wiatrem

 

2019 09 38 1

Rys. 1. Schemat analizowanej konstrukcji

 


Tabela 1. Współczynniki ki wg normy prEN 13474. Część 2 [2]

 2019 09 38 2

 

Współczynnik kombinacji ψ0,1 wg prEN 13474-1 dla obciążenia wiatrem wynosi 0,15.

 


Obliczenia według prEN 13474-2 Glass in Building. Design of glass panes. Part 2

Dla elementów prostokątnych podpartych na trzech krawędziach maksymalne naprężenia rozciągające oblicza się ze wzoru (1) natomiast ugięcia ze wzoru (2).

 

Współczynniki k1 i k2 są wartościami przybliżonymi ustalonymi na podstawie tabeli 1 [2].

 

2019 09 38 7

Charakterystyczna wytrzymałość szkła wg normy prEN 13474 [1] została szczegółowo wyznaczona w artykule I. Horcicková i in. [3]

punkt 4.1 i wynosi

fg,d = 41,2 MPa.

 

Wymiarowanie szkła jednowarstwowego o grubości 19 mm

Dla kombinacji KO1 wprowadzono kolejno:
Obciążenie ciężarem Gk = 0,019 ∙ 25 = 0,48 kN/m2
Obciążenie śniegiem Qk = 1,4 kN/m2
Obciążenie wiatrem wk = 0,39 ∙ 0,15 = 0,06 kN/m2

 

Wartości dla kombinacji KO1 charakterystycznej i KO2 obliczeniowej wynoszą:

Fk = 0,48 + 1,4 + 0,06 = 1.94 kN/m2

Fd = 0,48 ∙ 1,35 + 1,5 ∙ (1,4 + 0,06) = 2,48 kN/m2

λ = b/a = 1500/2000 = 0,75 -> k1 = 0,5, k4 = 0,114

 

Dla powyższych wartości naprężeń i ugięć wynoszą kolejno:

 

2019 09 38 8

 

 2019 09 38 3

Rys. 2. Naprężenia w dolnych włóknach dla kombinacji KO1

 

 2019 09 38 4

Rys. 3. Ugięcie dla kombinacji KO2

 


Tak jak w przypadku obliczeń według normy prEN 13474 [1 i 2], w obliczeniach numerycznych wprowadzono dwie kombinacje obciążeń: obliczeniową i charakterystyczną.

 

Do analizy wybrano teorie płyt Mindlina i założono siatkę elementów skończonych o wielkości 50x50 mm.

 

Główne naprężenie rozciągające przy takich założeniach wyniosło 17,1 MPa (rys. 2), co również spełnia warunek 17,1 MPa ≤ 41,2 MPa.

 

Ugięcie dla tego samego schematu wyniosło natomiast 7,4 mm i składało się z ugięcia od obciążeniazmiennego, wynoszącego 6,5 mm i ugięcia od obciążenia stałego wynoszącego 1,8 mm. Warunek graniczny również został spełniony.

 

Analizując wyniki metody analitycznej i numerycznej, dla szkła jednowarstwowego, możemy uznać, że są one porównywalne i poprawne.

 

W celu zapoznania się ze szczegółami przedstawionej analizy ale także z możliwościami oprogramowania, serdecznie zapraszamy do odwiedzenia strony internetowej www.dlubal.com lub do kontaktu bezpośredniego.

 

Dlubal Software Sp. z o.o.

 


Literatura:
[1] prEN 13474-1:1999. Glass in building – Design of glass panes - Part 1: General basis of design.
[2] prEN 13474-2:2000. Glass in building – Design of glass panes - Part 2 design for uniformal distributed load.
[3] Horcicková I., Netušil M., Eliášová M.: Comparison of Analytical and Numerical Calculation of Load-Bearing Glass Structure.
[4] Kozłowski M.: Szkło jako materiał konstrukcyjny. „Świat Szkła” 4/2010
[5] RFEM i RF-Glass Manual – Dlubal Software
[6] CSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Cást 1-3: Obecná zatížení – Zatížení snehem. Cerven 2005.
[7] CSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Cást 1-4: Obecná zatížení – Zatížení vetrem. Duben 2007.

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 9/2019
   

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik