Řízení klimatického zatížení na izolačních skleněných tabulích skleněných konstrukcí

Odborný článek

Nakládací tabule z izolačního skla v důsledku klimatických vlivů jsou jednoznačně upraveny v normě DIN 18008. V případě odpovídající geometrie tabule může být tento typ zátěže upraven také pro návrh mezního stavu únosnosti. Konstrukce FE na celé konstrukci s prostorem mezi tabulemi reprezentovanými objemem plynu poskytuje přesné výsledky analýzy. Důležitější je však také kontrola hodnověrnosti. Tento článek ukazuje různé možnosti provedení těchto kontrol.

Systémový základ

Zkoumá se svislá skleněná tabule s výškou h = 1600 mm a šířkou b = 400 mm. Deska je podepřena upevněnými podpěrami na čtyřech stranách pro horizontální zatížení, jakož i samostatnými podpěrami pro svislé zatížení. Izolační skleněná tabule s dvojitým zasklením se skládá ze dvou okrajových tabulí po 3 mm a prostoru mezi tabulemi 16,0 mm. Zkoušený efekt je považován za „letní“ klimatický zatěžovací stav podle DIN 18008-1 [1] .

Obrázek 01 - Konstrukční systém

Kontrola výsledného tlaku plynu

Vztah mezi deformací a výsledným tlakem v prostoru mezi tabulemi může být určen pomocí obecné rovnice plynu.

$$ frac {{matr t} _1} {{mhrm V} _1} {{mhrm T} _1} = = {{mhrm t} _2} {{mhrm V} _2} {{mhrm T} _2} $$

V důsledku deformací vypočtených v analýze konečných prvků dochází ke změně objemu plynu. Pokud jsou aplikovány na systém, získají se následující hodnoty:

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

Obrázek 02 - Deformované struktury

Pomocí počátečního objemu a změny teploty můžeme nyní vypočítat výsledný tlak plynu.
Používají se následující hodnoty:

  • p1 = 103 kN / m²
  • V1 = 10,240 cm³
  • T1 = 292 K
  • T2 = 312 K (LC 2)
  • T2 = T1 = 292 K (LC 3 + LC4)

Získávají se tedy následující výsledky:

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

Ve srovnání s analýzou FE provedenou v RFEMu to dává přesně stejné hodnoty.

Zkontrolujte použití aplikovaného povrchového zatížení

Při porovnávání aplikovaného zatížení celého systému s povrchovým systémem je nejobtížnější převést plošné zatížení podle DIN 18008-1 na povrchový systém. Tyto případy jsou však dokumentovány v technické literatuře (např. V [2]), takže zde můžete vždy najít pomoc.

Na základě rozměrů skleněné tabule a struktury skleněné vrstvy se vypočítá faktor izolačního skla. Můžete tak určit rozložení zátěže v obou tabulích.

Zohledňují se následující parametry:

$$ začátek {array} {l} frac {mhrm a} {matm b} = = 0,25 {mhrm B} _mhrm V = 0,07215 ^ ast = 28.9, cd, qrt [4] {frac {{hrm d} _hrmm {SZR}, cd; 3, cd, math d_ matrm i ^ 3} {vlevo (math d_ mathrm a ^ 3, +, dm mathm ^ ^ pravý); {mhrm B} _ mhrm V}} = = 213,77 mhrm {mm} mathrm varphi = = frac1 {1 + + (vlevo) frac {mhrm a} {matrm a ^ ast}} vpravo) ^ 4} = {0,0754} {{}}

Zatěžovací stav teplotního rozdílu
V případě klimatického zatížení teplotního rozdílu (léto) se použije teplotní změna 20 ° C. Vnitřní a vnější tlaky jsou 1,03 bar. To má za následek zatížení q = 0,34 ∙TT = 6,8 kN / m² a zatížení na jediném panelu q = 6,8 ∙ 0,0754 = 0,513 kN / m².

Na základě plošného zatížení na jediném panelu je nyní možné provést „ruční“ návrh. To však v tomto článku není dále sledováno.

Toto plošné zatížení může být použito k určení vztahu mezi zatížením a výsledným tlakem plynu:
p konec, v = 103,0 kN / m² + 0,513 kN / m² = 103,513 kN / m²

Zatěžovací stav rozdílu atmosférického tlaku
Rozdíl atmosférického tlaku je dán tlakovým rozdílem 0,02 bar. To má za následek zatížení q = 103,0 - 101,0 = 2,0 kN / m² na celém systému. Zatížení jedné tabule se stejnými rozměry je proto q = 2,0 ∙ 0,0754 = 0,151 kN / m².

Výsledný tlak plynu v prostoru mezi tabulemi také vyplývá ze součtu konečného tlaku a aplikovaného povrchového zatížení:
p konec, v = 101.0 kN / m² + 0.151 kN / m² = 101.151 kN / m²

Načíst případ rozdílu výšky
V zatěžovacím stavu rozdílu nadmořských výšek je standardně použit rozdíl místní nadmořské výšky 600 m. Výsledné zatížení se tedy vypočte takto: q = 0,012 ∙ 600 = 7,2 kN / m². Ten je převeden na jeden systém následujícím způsobem: q = 7,2 ∙ 0,0754 = 0,543 kN / m².

Za předpokladu, že atmosférický tlak v místě instalace je o 7,2 kN / m2 menší než v místě výroby, může být výsledný tlak plynu v prostoru mezi tabulemi také vypočítán takto:
p konec, v = (103,0 kN / m² - 7,2 kN / m²) + 0,543 = 96,343 kN / m²

Obrázek 03 - Výsledek tlaku plynu z výpočtu RFEM

souhrn

Srovnávací výpočet ukázal, že výsledky nelineárního výpočtu FEM jsou velmi podobné výpočtu pomocí analytických vzorců. Popsaný postup ukazuje jednoduché ověření výpočtu pomocí počítače. Dále se tento článek snažil objasnit vztahy mezi zatížením na skleněné tabuli a tlakovými podmínkami v prostoru mezi tabulemi.

Pomocí výše uvedených zatížení můžete také ověřit deformace a napětí. V tomto případě je třeba poznamenat, že výpočetní výpočet je obvykle založen na nelineární, velké deformační analýze, kde byly analytické vzorce vyvinuty podle lineární statické analýzy. Proto mohou být malé rozdíly ve výsledcích.

Odkaz

[1] DIN 18008-1: 2010-12 (2010). Sklo ve stavebnictví - Konstrukční a konstrukční pravidla - Část 1: Termíny a obecné zásady . Berlín: DIN Deutsches Institut für Normung e. PROTI.
[2] Albert, A. a kol. (2016). Schneider - Bautabellen für Ingenieure (22. vydání). Kolín nad Rýnem: Bundesanzeiger.
[3] Feldmeier, F. (2006). Klimabelastung und Lastverteilung bei Mehrscheiben-Isolierglas. Stahlbau , 75 (6), 467-478.

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