Řízení klimatického zatížení na izolovaných skleněných tabulích skleněných konstrukcí

Odborný článek

Tento text byl přeložen Google překladačem

Zobrazit původní text

Zatěžovací tabule z izolačního skla v důsledku klimatických vlivů jsou v DIN 18008 jednoznačně upraveny. U dané geometrie panev může být tento typ zatížení také rozhodující pro posouzení mezního stavu únosnosti. Posouzení konečných prvků na celé konstrukci s prostorem mezi tabulemi představujícím objem plynu poskytuje přesné výsledky pro analýzu. Ovšem kontrola správnosti je stále důležitější. Tento článek popisuje možnosti, jak tyto kontroly provést.

Systémový základ

Uvažuje se svislé zasklení o rozměrech h = 1600 mm a w = 400 mm. Tabule se omezuje bez omezení, čtyřstranně pro vodorovná zatížení a výběrově pro svislá zatížení. Panelová konstrukce z dvojitého izolačního skla se skládá ze dvou okrajových tabulí á 3,0 mm a mezery 16,0 mm. Uvažovaným zatěžovacím stavem je klimatický zatěžovací stav "Léto" podle DIN 18008-1 [1] .

Obr. 01 - Structural System

Kontrola výsledného tlaku plynu

Vztah mezi deformací a výsledným tlakem v SDR lze popsat pomocí obecné plynové rovnice.

$$\frac{{\mathrm t}_1\;\cdot\;{\mathrm V}_1}{{\mathrm T}_1}\;=\;\frac{{\mathrm t}_2\;\cdot\;{\mathrm V}_2}{{\mathrm T}_2}$$

Deformace vypočítané pomocí analýzy konečných prvků vedou ke změně objemu plynu. Pokud je pro systém vyhodnotíme, zobrazí se následující hodnoty:

  • Zatěžovací stav 2, teplotní rozdíl: ΔV = 645,13 cm³
  • Zatěžovací stav 3, Atmosférický tlak: ΔV = 186,99 cm³
  • Zatěžovací stav 4, výškový rozdíl: ΔV = 704,16 cm³

Obr. 02 - Deformed Structures

Pomocí počátečního objemu a změny teploty lze nyní vypočítat výsledný tlak plynu.
Pomocí hodnot

  • p1 = 103 kN/m²
  • V1 = 10,240 cm³
  • T1 = 292 K.
  • T2 = 312 K (zatěžovací stav 2)
  • T2 = T1 = 292 K (zatěžovací stav 3 + 4)

výsledky pro

  • Zatěžovací stav 2: p2 = 103,53 kN/m²
  • Zatěžovací stav 3: p2 = 101,15 kN/m²
  • Zatěžovací stav 4: p2 = 96,37 kN/m²

Porovnání s analýzou metodou konečných prvků v programu RFEM přináší zcela stejné hodnoty.

Zkontrolujte působící zatížení na plochu

Obtížnost porovnání aplikovaného zatížení na celý systém ve srovnání s plošným systémem spočívá v převedení plošného zatížení, které se aplikuje podle DIN 18008-1, na plošný systém. V literatuře například [2] jsou tyto korelace dokumentovány, aby k nim bylo vždy možné přistupovat.

Na základě rozměrů skleněné tabule a vrstvené konstrukce se vypočítá takzvaný součinitel izolačního skla. Lze tak popsat rozdělení zatížení na obou tabulích.

Zohledňují se následující parametry:

$$\begin{array}{l}\frac{\mathrm a}{\mathrm b}\;=\;0,25\\{\mathrm B}_\mathrm V\;=\;0,07215\\\mathrm a^\ast\;=\;28,9\;\cdot\;\;\sqrt[4]{\frac{{\mathrm d}_\mathrm{SZR}\;\cdot\;\mathrm d_\mathrm a^3\;\cdot\;\mathrm d_\mathrm i^3}{\left(\mathrm d_\mathrm a^3\;+\;\mathrm d_\mathrm i^3\right)\;\cdot\;{\mathrm B}_\mathrm V}}\;=\;213,77\;\mathrm{mm}\\\mathrm\varphi\;=\;\frac1{1\;+\;\left({\displaystyle\frac{\mathrm a}{\mathrm a^\ast}}\right)^4}\;=\;0,0754\end{array}$$

Zatěžovací stav, teplotní rozdíl
V teplotním rozdílu v klimatickém zatížení (v létě) se provádí změna teploty o 20 ° C. Předpokládá se, že vnitřní a vnější tlak je 1,03 baru. Výsledkem je zatížení q = 0,34 ∙ ΔT = 6,8 kN/m² a zatížení také na jednotlivých tabulích q = 6.8 ∙ 0,0754 = 0,513 kN/m².

Na základě zatížení plochy v jednotlivých tabulkách je nyní možné provést „ruční“ posouzení. Toho se tu ovšem dále nebudeme zabývat.

Tímto zatížením na ploše lze také popsat vztah mezi zatížením a výsledným tlakem plynu:
p konec, v = 103,0 kN/m² + 0,513 kN/m² = 103,513 kN/m²

Zatěžovací stav Rozdíl v atmosférickém tlaku
Rozdíl atmosférického tlaku je popsán tlakovým rozdílem 0,02 bar. Výsledkem je zatížení celého systému q = 103,0 - 101,0 = 2,0 kN/m². Zatížení na jeden panel stejných rozměrů je proto q = 2,0 ∙ 0,0754 = 0,151 kN/m².

Výsledný tlak plynu v SDR vychází také ze součtu konečného tlaku a působícího zatížení na plochu:
p konec, v = 101,0 kN/m² + 0,151 kN/m² = 101,151 kN/m²

Zatěžovací stav rozdílu výšek
V případě rozdílů v nadmořské výšce se automaticky předpokládá rozdíl 600 m. Výsledné zatížení se vypočítá následovně: q = 0,012 ∙ 600 = 7,2 kN/m². Přechod na samostatný systém probíhá jako obvykle: q = 7,2 ∙ 0,0754 = 0,543 kN/m².

Vzhledem k tomu, že tlak vzduchu v místě instalace je o 7,2 kN/m² nižší než v místě výroby, lze také výsledný tlak plynů v SDR spočítat:
p konec, v = (103,0 kN/m² - 7,2 kN/m²) + 0,543 = 96,333 kN/m²

Obr. 03 - Gas Pressure Resulting from RFEM Calculation

Shrnutí

Srovnávací výpočet ukázal, že výsledky nelineárního výpočtu MKP se velmi podobají analytickým vzorcům. Popsaný postup ukazuje, jak lze globálně ověřený výpočet jednoduchým způsobem ověřit. Dále byl proveden pokus objasnit korelace mezi zatíženími na kladku a tlakovými podmínkami v SDR.

Na základě výše vypočítaných zatížení by bylo možné zkontrolovat deformace a napětí v dalším výpočtu. Je třeba poznamenat, že výpočet podporovaný počítačem je podle teorie III většinou nelineární. Analytické vzorce byly vyvinuty lineárně podle analýzy prvního řádu. Lze proto očekávat malé rozdíly ve výsledcích.

Literatura

[1] DIN 18008-1: 2010-12
[2] Albert, A. (Ed.): Schneider - Konstrukční stoly pro inženýry, 22. Edice. Kolín nad Rýnem: Vestník, 2016
[3] Feldmeier, F.: Klimatické zatížení a rozdělení zatížení ve skleněném izolačním skle, Stahlbau 75, strany 467 - 478. Berlín: Ernst & Sohn, 2006

Klíčová slova

Klimatické zatížení Interní zatížení Vnitřní zatížení izolačního skla Vícevrstvé izolační sklo

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RFEM Skleněné konstrukce
RF-GLASS 5.xx

Přídavný modul

Posouzení jednovrstvého, vrstveného a izolačního skla

Cena za první licenci
1 120,00 USD