Czytaj także -

Aktualne wydanie

ss 11 2018 okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG 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 2018 banner

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

 RODO

 

konferencja 2018 banner

 

 lisec SS FastLAne

 

 windoor tech550x120

 

 

Reakcja po laminowaniu szkła wygiętego „na ciepło”
Data dodania: 19.11.18

Tak naprawdę, gięte „na ciepło” szkło laminowane uzyskuje się, składając najpierw pakiet szyb wraz z międzywarstwami z folii laminującej, a potem elastycznie wyginając cały pakiet w temperaturze pokojowej, korzystając z formy, do której warstwy szkła i folii zostają zamocowane po wygięciu. Po czym następuje proces laminowania pakietu w autoklawie.

 

Po usunięciu zamocowania na formie laminat utrzymuje zakrzywioną geometrię ze względu na sprzęgające warstwy pośrednie z polimerowej folii laminującej i naprężenia ścinające. Proces wyginania w ten sposób tafli szkła laminowanego jest nazywany gięciem „na ciepło” w celu odróżnienia ich od tafli „giętych na zimno”, gdzie płaskie szkło jest wyginane na miejscu montażu i unieruchamiane na ramie konstrukcyjnej.

 

 

Przedstawiono badanie analityczne opisujące, w jaki sposób, po usunięciu zamocowania, laminat utrzymuje krzywiznę tylko częściowo, wykazując początkowy powrót sprężysty, a następnie długotrwały proces relaksacji. Rozważany tutaj problem modelu dotyczy dwóch belek, wg teorii Eulera-Bernoulliego połączonych cienką, lepkoelastyczną warstwą kleju.

 

W podejściu wariacyjnym analitycznie opisujemy związek między pierwotnym kształtem wynikającym z zamocowania po wygięciu na formie, a kształtem zakrzywionej belki, która jest zależna od czasu ze względu na lepkość międzywarstwy (folii laminującej). Mogą wystąpić miejscowe kontakty i koncentracje naprężeń, w zależności od rodzaju kształtu, który jest początkowo założony.

 

Porównanie przypadków gwałtownego lub stopniowego uwalniania z zamocowania w formie (kontaktu z formą) wskazuje na znaczne zmniejszenie chwilowego stanu naprężenia w drugim przypadku.

 

Wprowadzenie
Szkło było wykorzystywane do celów budowlanych od początku XIX w., ale wciąż jest to dynamicznie rozwijający się produkt, który daleko jeszcze nie wyczerpał swojego potencjału. Zastosowanie giętego szkła laminowanego, wytwarzanego zarówno przez zginanie „na gorąco” jak i „na zimno”, stale rośnie i stanowi wiodącą cechę nowoczesnego trendu architektonicznego.

 

Tradycyjnie gięte „na gorąco” szkło laminowane jest produkowane przez wstępne ogrzewanie tafli szklanych do punktu mięknienia i gięcie ich w formie do wymaganego kształtu, a następnie po ułożeniu między taflami szkła folii laminujących, zakrzywia się je do wymaganej postaci w procesie laminowania w autoklawie.

 

Kluczową kwestią w tym procesie jest otrzymanie szklanych warstw, które idealnie pasują do siebie, a krzywizny różnią się tylko nieznacznie. Zginanie „na zimno” polega na wymuszeniu przyjęcia wygiętego kształtu w miejscu montażu przez początkowo płaskie szkło, laminowane w standardowym procesie w autoklawie. Krzywizna jest wytwarzana poprzez odkształcenie sprężyste.

 

Pozwala to na konstruowanie tanich, gładkich powierzchni przeszklonych, ponieważ kosztowne formy (stosowane przy gięciu „na gorąco”) nie są konieczne, ale wymagana jest mocna, wygięta docelowo rama konstrukcyjna, aby oprzeć się siłom utrzymującym wygięty kształt szkła, bez której szkło powróci do płaskiej postaci.

 

2018 11 36 1

 

2018 11 36 2

 

2018 11 36 3

Szkło gięte „na zimno” na przeszklonych fasadach w architekturze:

JinsoPavilion, Amsterdam, Cepezed (2009),

IAC headquarters, New York City, Frank Gehry (2007),

MainTrain Station,Strasbourg, J.-M. Duthilleul (2007)

 

 

Najnowszą i obiecującą techniką uzyskiwania zakrzywionego szkła laminowanego, która łączy zalety wyżej wymienionych procesów, jest gięcie „na ciepło”, technologia znana również pod nazwą „laminowanie wygiętego na zimno szkła” (Cold-Lamination- Bending) lub „gięcie przez laminowanie”.

 


Proces ten składa się z trzech różnych faz [1, 2], schematycznie pokazanych na rys. 1.


Faza I, wygięcie. Jeszcze niepołączony pakiet złożony z warstw szkła i arkuszy polimerowych folii laminujących jest sprężyście odkształcany do pożądanego kształtu za pomocą tymczasowych zamocowań. W tej fazie, schematycznie przedstawionej na rys. 1a, występuje względny poślizg między warstwami szkła i międzywarstwą polimerową. W takiej odkształconej konfiguracji wykonywany jest proces laminowania w autoklawie pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze.


Faza II , uwolnienie z zamocowania. Kiedy laminowanie jest zakończone, zamocowanie jest demontowane (rys. 1b), gwałtownie lub stopniowo. Połączone w trakcie laminowania wygięte szkło częściowo zachowuje zdeformowany kształt utrzymywany przez warstwę pośrednią. Jednakże zakrzywiony laminat wykazuje częściowy sprężysty powrót do pierwotnego płaskiego kształtu i długotrwały okres relaksacji spowodowany właściwościami lepko-sprężystymi warstwy pośredniej. Z tego powodu stan naprężeń może silnie zależeć od historii procesu uwalniania z zamocowania.


Faza III , ostateczny montaż. Ostatecznie wygięty laminowany panel szklany jest zamocowany na budowie (in situ) w pożądanym miejscu (rys. 1c). Lepkosprężyste zachowanie warstwy pośredniej powoduje redystrybucję naprężeń w warstwach szkła, a stan naprężeń może dalej się różnić, ponieważ może istnieć interakcja z ostatecznym zamocowaniem na konstrukcji nośnej, jeżeli to mocowanie uniemożliwia swobodne odkształcanie panelu.

 


W ten sposób zachowana jest w dużym stopniu krzywizna uzyskana w procesie laminowania, tak, że wynik jest podobny do szkła wygiętego „na gorąco”, ponieważ nie są potrzebne znaczne siły mocujące – naginające szkło do kształtu wygiętej konstrukcji.

 

Koszt produkcji jest znacznie niższy, ponieważ pomijany jest proces gięcia szkła w wysokiej temperaturze. Istotną kwestią w procesie gięcia „na ciepło”, który wciąż wymaga wyjaśnienia, jest precyzyjne modelowanie fazy, w której następuje zginanie i sukcesywne, relaksacyjne odprężenie1).

 

W tym przypadku proponuje się prosty model analityczny, który może przyczynić się do zrozumienia znaczenia różnych parametrów dla uzyskania optymalnego projektu, ze szczególnym uwzględnieniem zalecanej geometrii i rodzaju uwalniania z zamocowania (natychmiastowego lub stopniowego).

 

Po drugie, jak później potwierdzono, w niektórych przypadkach mogą wystąpić koncentracje naprężeń, ale informacje te giną w standardowych analizach metodą elementów skończonych, ponieważ użycie regularnych funkcji kształtu powoduje rozmycie stanów krytycznych na obszar elementu skończonego (zależność od siatki). 

 

Wygięty „na ciepło” z jedną krzywizną (o cylindrycznym kształcie) laminowany, szklany panel jest tutaj analizowany za pomocą teorii belki wielowarstwowej, wykorzystując dla tego konkretnego przypadku metodę pierwotnie zaproponowaną przez Newmarka (Nathana M. Newmarka) i in. [2].


Proponowane podejście pozwala na znalezienie związku pomiędzy zalecaną deformacją w fazie I, a ewolucją w czasie powstawania wygiętego kształtu panelu, a w konsekwencji – wskazanie przestrzennego i czasowego rozkładu naprężeń zarówno w warstwach szkła, jak i międzywarstwie (folii laminującej). Tutaj skupiamy się tylko na pierwszej i drugiej fazie.

 


Uwzględniono dwa przykładowe przypadki: profilu kołowego (stała krzywizna) i profilu sinusoidalnego, a dla obu z nich szczegółowo analizowany jest przejściowy stan podczas gwałtownego lub stopniowego uwalniania elementu z mocowań formy. 

 

Porównano różnice w zachowaniu między „sztywnymi” warstwami pośrednimi (takimi jak IonoPlasts IP) i „miękkimi” warstwami pośrednimi (jak PVB).

 


Model analityczny do analizy zginania „na ciepło” i pracy szkła laminowanego
Rozważmy laminowaną szklaną belkę, schematycznie pokazaną na rys. 2a, o długości L i szerokości b, złożonej z dwóch szklanych warstw o module sprężystości E, połączonych cienką polimerową warstwą pośrednią z modułem odkształcalności postaciowej, tzw. modułem ścinania G(t), który jest zależny od czasu, ze względu na lepko-sprężyste własności polimeru. 

 

Niech H oznacza odległość między centroidami2 dwóch szklanych paneli.

 

2018 11 37 1

Rys. 1 Proces zgrzewania „na ciepło”
a) Faza I: zginanie na zimno niepołączonego pakietu,
b) Faza II: stopniowe uwalnianie z zamocowań wygiętego pakietu po laminowaniu,
c) Faza III: ostateczne umieszczenie na konstrukcji nośnej na budowie.

 

2018 11 37 2

2018 11 37 3

2018 11 37 4

2018 11 37 5

2018 11 37 6

2018 11 37 7

Rys. 2. Belka ze szkła laminowanego i odkształcenia poprzeczne (od ścinania) ze względu na gięcie „na ciepło”.

 

Poprzez oznaczenie ν(x) określonego pionowego przemieszczenia belki w fazie odkształcenia, tj. wygięcia do kształtu formy, odkształcenie poprzeczne (od sił ścinania) spowodowane względnym poślizgiem pomiędzy powierzchniami warstw szkła w kontakcie z warstwą pośrednią, może być modelowane jako rozproszone przemieszczenie ścinające w międzywarstwie, oznaczone przez γ (x) i pokazane na rys. 2b. Jak omówiono w [1, 2], równanie równowagi w kierunku y wiązki przyjmuje postać:

 

2018 11 38 1 

(...)

Gdzie „ oznacza różniczkowanie w odniesieniu do x, ν (x, t). Pionowe przemieszczenie belki w fazie II i M (x, t) jest zastosowanym, ogólnym momentem gnącym, związanym z siłą reakcji wiązania na jednostkę długości mocowania (formy). Przyjmuje wartość zerową w przypadku natychmiastowego zwolnienia, ale maleje z upływem czasu w przypadku stopniowego uwalniania laminatu z zamocowania.

 

Zależne od czasu naprężenie ścinające w warstwie pośredniej, t(x, t), które zapewnia sprzężenie warstw szkła, jest związane z odkształceniem ścinającym ze względu na sprężystość powrotną i relaksację, reprezentowaną przez różnicę między rzeczywistym odkształceniem ścinającym γ (x) i γ (x) jak poniżej:

 

2018 11 38 2



gdzie Itot reprezentuje moment bezwładności przekrojów poprzecznych laminatu na granicy monolitycznej (międzywarstwy sztywnej na ścinanie).

Przez wyrażanie γ (x) jako funkcji ν (x, t) i M (x, t) (patrz [1] dla szczegółów) i przez podstawienie (2) do równania równowagi (1), zależność analityczną można znaleźć między przyjmowanym kształtem w fazie I i zmianami w czasie odkształcania kształtu belki.

Gdy znane jest ν (x, t), naprężenie ścinające przenoszone przez warstwę pośrednią można oszacować za pomocą równania (2), jak pokazano w [2, 3]. W dalszej części zostaną wzięte pod uwagę różne kształty panelu szklanego giętego „na ciepło” i różne tryby zdejmowania mocowania, stopniowe i natychmiastowe.

 

 2018 11 38 3

 2018 11 38 4

Rys. 3. Naprężenia osiowe w warstwach szkła
a) dla kształtu o stałej krzywiźnie
b) dla kształtu o sinusoidalnej krzywiźnie

 

 

2018 11 38 5

Rys. 4a. Pionowe przemieszczenie belki w różnym czasie, dla stałej krzywizny przy gięciu „na ciepło”

 

 

 2018 11 38 6

Rys. 4b. Pionowe przemieszczenie belki w różnym czasie, dla sinusoidalnej krzywizny przy gięciu „na ciepło”

 

Ponadto dokonuje się porównania pomiędzy najczęściej dostępnymi komercyjnymi foliami polimerowymi, tj. PolyVinyl Butyral (PVB) i Ionoplastic Polymers (IP), które reprezentują, odpowiednio, wzorcowe przykłady „miękkiej” i „sztywnej” warstwy pośredniej.

Ich właściwości lepkosprężyste są uwzględniane przez oszacowanie typowych wartości ich modułu odkształcalności postaciowej (inaczej modułu sprężystości poprzecznej) G(t) w 20°C, dla różnych czasów działania obciążenia zgodnie z serią Prony’ego opisaną w [4].


Wpływ kształtu formy
Jak powszechnie wiadomo, najczęstszym kształtem do gięcia „na ciepło” szkła laminowanego jest panel jednokrzywiznowy (gięcie cylindryczne – w przekroju wycinek okręgu). W tym artykule są rozważane popularne przypadki gięcia „na ciepło” z kształtem jednokrzywiznowym i sinusoidalnym. Porównuje się zarówno zależną od czasu zmianę kształtu panelu, jak i naprężenia powstające zarówno w warstwach szkła, jak i międzywarstwach polimerowych.

 

2018 11 39 4



Co godne uwagi, w przypadku standardowych parametrów geometrycznych różnica między tymi dwiema konfiguracjami nie może zostać zauważona gołym okiem, a zatem estetyka nie jest zagrożona.

Rozważmy, jako objaśniający przykład, zginaną „na zimno” belkę o długości L = 2400 mm, szerokości b = 800 mm, złożonej z dwóch warstw szkła o grubości 6 mm połączonych warstwą pośrednią o grubości 1,52 mm, których zależny od czasu moduł odkształcalności postaciowej G (t) oblicza się zgodnie z [4].


Belka jest gięta „na ciepło” zgodnie z kształtem formy określonym przez równanie (3) z νmax = 144 mm, a po zalaminowaniu szybko uwalniana z zamocowania. Przeanalizowano zarówno polimerowe warstwy pośrenie: sztywne (IP), jak i miękkie (PVB).


Na rys. 3 pokazano pionowe przemieszczenie belki, w funkcji x, w fazie II, tj. jej zdeformowany kształt, w różnym czasie po wymuszeniu wygięcia belki i zamocowanie jej w pożądanym położeniu dla przypadku gięcie „na ciepło” o stałej krzywiźnie, oraz dla międzywarstw PVB i IP.


Natomiast rys. 4 jest jego odpowiednikiem dla (ko) sinusoidalnego gięcia „na ciepło”. Jest oczywiste, że zależny od czasu, wygięty kształt profili o stałej krzywiźnie i sinusoidalnych jest bardzo podobny.

Dostrzegalne jest natychmiastowe, elastyczne sprężynowanie i krzywizny, które są utrzymywane ze względu na naprężenie ścinające oddziałujące przez warstwę pośrednią. Następnie lepkość międzywarstwy prowadzi do całkowitego rozluźnienia pakietu, aż do osiągnięcia długotrwałej równowagi.


Jest oczywiste, że moduł sprężystości warstwy pośredniej z IP jest wystarczająco wysoki, aby utrzymać odkształcenie praktycznie przez cały okres życia laminowanego elementu szklanego (50 lat). Z drugiej strony, większość początkowej krzywizny zostaje utracona, jeśli używa się międzywarstw z PVB.


Rys. 5 i 6 przedstawiają naprężenie ścinające przenoszone przez warstwę pośrednią, w funkcji x, w różnych momentach czasu po usunięciu tymczasowego zamocowania, odpowiednio dla międzywarstw z folii PVB i IP, dla belek giętych „na ciepło”, odpowiednio ze stałą i sinusoidalną krzywizną. Należy zauważyć, że stan naprężenia jest bardziej krytyczny i że czas zaniku naprężenia ścinającego jest wolniejszy w przypadku sztywnej (IP) niż w przypadku miękkich (PVB) warstw pośrednich.


Warto zwrócić uwagę, że w pierwszym przypadku naprężenie ścinające ma tendencję do koncentrowania się w sąsiedztwie końców belki. Może to stanowić ryzyko rozwarstwienia, co czasami można zaobserwować w praktyce.


Z drugiej strony jest oczywiste, że w tym drugim przypadku piki naprężeń są wygładzane w odniesieniu do przypadku stałej krzywizny, nawet gdy moduł ścinania polimeru jest wysoki. W szczególności, porównując rys. 5 i 6, należy zauważyć, że sinusoidalne zginanie „na ciepło” powoduje zmniejszenie maksymalnych naprężeń ścinających o więcej niż jeden rząd wielkości dla międzywarstwy PVB i około dwóch rzędów wielkości dla międzywarstwy IP.


Można zweryfikować [3], że maksymalne naprężenie osiowe w warstwach szkła jest ogólnie nieco wyższe w przypadku sinusoidalnego gięcia „na ciepło”, w odniesieniu do gięcia wg stałej jednej krzywizny, ale różnica nie jest istotna.

 

 

 2018 11 39 1

 

2018 11 39 2

Rys. 5. Naprężenie ścinające w międzywarstwie w różnych momentach czasu dla międzywarstw PVB i IP (nie w tej samej skali) dla stałej krzywizny przy gięciu „na ciepło”

 

 

2018 11 39 3
Rys. 6. Naprężenia ścinające w międzywarstwie w różnych momentach czasu dla międzywarstw PVB i IP dla (co)sinusoidalnej krzywizny przy gięciu „na ciepło”.

 

Na przykład, zamiana zaprojektowanego, wygiętego kształtu ze stałej krzywizny na sinusoidalny (dla wcześniej zdefiniowanej szklanej belki z warstwą pośrednią IP, 3 s po zwolnieniu mocowań belki) powoduje, że otrzymane naprężenie osiowe zwiększa się o około 20%. Ale z drugiej strony, maksymalne naprężenie ścinające w międzywarstwie jest mniejsze niż 5% od poprzedniego przypadku. Rzeczywiście, najbardziej zauważalną zaletą jest zmniejszenie naprężenia ścinającego w międzywarstwie.


Dokładne porównania wyników numerycznych i analitycznych [2] potwierdziły dokładność proponowanego modelu do oceny zmian w miarę upływu czasu kształtu belki i naprężeń ścinających.


Wpływ rodzaju uwalnianian z zamocowania

Jak omówiono w [3], warte odnotowania korzyści pod względem stanu naprężeń można uzyskać nie tylko przez optymalizację profilu formy (czyli kształtu gięcia), ale również poprzez projektowanie stopniowego uwalniania z zamocowań laminowanej belki (po zakończeniu procesu laminowania).


W ramach proponowanego modelu stopniowe uwalnianie z zamocowania może być modelowane za pomocą zmniejszających się w miarę upływu czasu zewnętrznych sił ograniczających (dociskających belkę do formy), które mają liniowo zmniejszać się od wartości początkowej do zera w czasie t, powodując progresywne zmniejszenie obszaru styku belki z formą, aż laminat zostanie całkowicie uwolniony z zamocowania.


Na rys. 6 przedstawiono maksymalne naprężenie ścinające w warstwie pośredniej (polimerowej przekładce), w funkcji czasu t, w odniesieniu do krańców belki, dla giętej „na ciepło” belki z laminowanego szkła, z międzywarstwami z PVB i IP, dla przypadku kształtu formy o stałej krzywiźnie. Porównania dokonuje się dla przypadku szybkiego uwolnienia z zamocowania i stopniowego uwalniania wykonanego w ciągu 1, 5 i 15 min.


Oczywiście, wykresy odpowiadające natychmiastowemu i stopniowemu uwalnianiu z zamocowania łączą się ze sobą w --- t t, tj. w czasie, w którym element jest wolny od ograniczających zamocowań, podczas gdy dla tt maksymalne naprężenie ścinające w warstwie pośredniej jest zawsze niższe w stopniowym uwalnianiu niż w natychmiastowym zwolnieniu zamocowań.

 2018 11 40 1

2018 11 40 2

2018 11 40 3

2018 11 40 4

Rys. 7. Zmiany w miarę upływu czasu maksymalnej wartości naprężenia ścinającego w międzywarstwie dla stałej krzywizny przy gięciu „na ciepło” z szybkim i stopniowym uwalnianiem z zamocowania. Przypadek międzywarstw (przekładek) PVB i IP.

 


Innymi słowy, stopniowe uwalnianie pozwala ominąć początkowe fazy, w których polimer jest dość sztywny, umożliwiając właściwościom lepkosprężystym relaksację materiału i łagodzenie naprężenia szczytowego, podczas gdy nie ma ono wpływu na stan obciążenia w długim i średnim okresie czasu.


Z tego powodu można zauważyć, że w przypadku folii laminującej PVB korzystny efekt stopniowego uwalniania jest bardziej istotny, ponieważ zmniejszenie czasu modułu G(t) dla PVB jest szybsze niż dla IP, a zatem relaksacja występująca w pierwszych minutach jest wyższa. Na przykład, stopniowe uwalnianie przeprowadzone w ciągu 5 minut prowadzi do zmniejszenia, w odniesieniu do przypadku chwilowego uwalniania, maksymalnego naprężenia ścinającego o więcej niż 60% dla folii PVB i rzędu 20% dla foli IP, i brak znacznego wzrostu naprężenia osiowego w warstwach szkła.


Oczywiście, korzystny efekt jest bardziej zauważalny dla dłuższego okresu czasu poświęconego na uwalnianie z zamocowania. Ponieważ jednak naprężenia są o wiele wyższe w folii IP niż w PVB, główne zalety dotyczą belki giętej „na ciepło” z folią IP. Oczywiście, również w przypadku sinusoidalnego gięcia „na ciepło” naprężenia ścinające mogą być dalej zmniejszone przy stopniowym uwalnianiu, ale ponieważ nie ma krytycznych stanów naprężenia, lepkość polimeru ma słabszy wpływ niż w przypadku cylindrycznym (w przekroju wycinka okręgu), a korzyści są mniej istotne.

 

Wnioski
Gięcie „na ciepło” (warm-bending) jest obiecującą techniką uzyskiwania zakrzywionych powierzchni przeszklonych. Polega on przede wszystkim na elastycznym odkształceniu pakietów wykonanych z warstw szklanych i polimerowych warstw pośrednich, a następnie na wytworzeniu wiązania w autoklawie pomiędzy szkłem i polimerem. Pozwala to uzyskać trwale wygięte kształty, ze względu na występowanie naprężeń ścinających na styku warstw szkła z polimerowymi warstwami pośrednimi (przekładkami z folii laminujących).


Ze względu na polimerową lepkosprężystość, element laminowany odznacza się początkowym powrotem sprężystym, a następnie długotrwałą relaksacją, którego skutki należy ocenić pod kątem odpowiedniego projektu.

Proponuje się tutaj podejście analityczne, które uwzględnia rozproszone (na długości belki) przemieszczenie, wywołujące naprężenia ścinające, wytworzone w wyniku laminowania pakietu szklanego w wygiętej postaci. Pozwala to ocenić zależność między zaprojektowanym kształtem krzywizny, a zależnym od upływu czasu stanem naprężenia zarówno w szkle, jak i międzywarstwie, które są silnie uzależnione od zaprojektowanego kształtu do gięcia „na ciepło”, a także od lepkosprężystych właściwości warstwy pośredniej i od szybkości zwolnienia belki z zamocowań naginających ją do kształtu formy.


Porównanie „miękkich” i „sztywnych” warstw pośrednich wykazało, że te ostatnie są w stanie utrzymać belkę w zakrzywionym kształcie również w perspektywie długoterminowej, przez cały okres użytkowania elementu (50 lat). Co godne uwagi, to badanie pokazuje, że kształt gięcia o stałej krzywiźnie (kształt cylindryczny w przekroju ma postać wycinka okręgu) – właściwie najczęściej używany – jest prawdopodobnie jednym z najgorszych, jakie można wybrać, ponieważ powoduje koncentrację naprężeń ścinających na końcach laminowanego szklanego elementu, co może być powodem wystąpienia rozwarstwienia laminatu.


Im wyższy jest moduł ścinania polimeru tworzącego warstwę pośrednią, tym bardziej krytyczny jest odpowiedni stan naprężenia, a zatem ryzyko jest większe w przypadku belek z międzywarstwami z jonoplastu (folia IP).


Bardzo skutecznym sposobem zmniejszenia naprężenia szczytowego w międzywarstwie jest nieznaczna zmiana kształtu formy. Godny uwagi jest kształt sinusoidalny, który tylko nieznacznie różni się od cylindrycznego (o przekroju kolistym) i wydaje się optymalny do rozprowadzania i wygładzania maksimum naprężenia ścinającego w międzywarstwie. Na ogół, przy takim samym ugięciu belki z laminowanego szkła, naprężenie ścinające w warstwie pośredniej jest konsekwentnie niższe niż w wyżej wymienionych przypadkach.


Wykazano również, że innym sposobem zmniejszenia ryzyka delaminacji jest stopniowe uwalnianie szkła laminowanego z zamocowań dostosowujących do kształtu formy, z pominięciem początkowych stanów krytycznych występujących, gdy uwalnianie jest gwałtowne, a któresą najbardziej krytyczne pod względem wywoływania wysokich naprężeń ścinających. Znaczenie tego efektu zależy od lepkosprężystych właściwości międzywarstwy.

 



Artykuł opiera się na wykładzie prezentowanym Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2017, która odbyła się 28-30.06.2017 w Tampere, Finlandia

 

Laura Galuppi, University of Parma, Italy

Gianni Royer Carfagni, Italian National Research Council (ITC-CNR), Italy


Bibliografia
[1] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, 2014: Rheology of cold-lamination-bending for curved glazing (Reologia szkła laminowanego uprzenio giętego na zimno), Eng Struct 61, s. 140-152.
[2] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, 2015: Coldlamination-bending of glass: sinusoidal is better than circular (Laminowanie giętego na zimno szkła: kształt sinusoidalny jest lepszy niż cylindryczny). Compos Part B - Eng 79, s. 285-300.
[3] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, 2015: Localized contacts, stress concentrations and transient states in bent-lamination with viscoelastic adhesion. An analytical study (Zlokalizowane kontakty, stany naprężeń i stany przejściowe w zginaniu z laminacją i właściwościami lepkosprężystej przyczepności. Analizy). Int. J Mech Sci 103, s. 277-287.
[4] S.J. Bennison, I. Stelzer, 2009: Structural properties of laminated glass. Short Course (Strukturalne właściwości szkła laminowanego), Glass Performance Days, Tampere (Finlandia).
[5] Galuppi, L., Royer-Carfagni, G., 2012: Laminated beams with viscoelastic interlayers (Belkilaminowane z lepko-elastycznymi warstwami). Int. J. Sol. Struct. 49 , s. 2637–2645.

 

1 Relaksacja (zjawisko reologiczne) – zmniejszenie bądź spadek naprężeń w czasie przy stałych odkształceniach wskutek płynięcia materiału.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/relaksacja_(reologia)

2 Centroid – punkt związany z obszarem, w szczególności z wielokątem, leżący wewnątrz niego, reprezentujący geometryczne uściślenie intuicyjnego „środka” obszaru. Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Centroid

 

 Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 11/2018

 

 2018 11 40 5

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik