Controlo da carga climática em vidraças isoladas de estruturas de vidro

Artigo técnico

Este artigo foi traduzido pelo Google Tradutor Ver texto original

As placas de vidro de carregamento devido aos efeitos climáticos estão claramente definidas na norma DIN 18008. No caso da correspondente geometria da vidraça, este tipo de carga também pode ser determinante para a verificação última do estado limite. O dimensionamento FE na estrutura inteira com o espaço entre painéis representado pelo volume de um gás fornece resultados exatos para a análise. No entanto, a verificação de plausibilidade também está se tornando cada vez mais importante. Este artigo mostra várias opções de como realizar essas verificações.

Base do sistema

É considerada uma vidraça vertical com as dimensões h = 1.600 mm ew = 400 mm. A vidraça é contida sem restrição, quadrilateral para as cargas horizontais e seletivamente para as cargas verticais. A estrutura da vidraça de vidro isolante duplo é constituída por duas chapas de borda á 3,0 mm e um espaço de 16,0 mm. O caso de carga considerado é o caso de carga climática "Summer" da DIN 18008-1 [1] .

Figura 01 - Structural System

Verificação da pressão de gás resultante

A relação entre a deformação e a pressão resultante no SDR pode ser descrita pela equação geral dos gases.

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

As deformações calculadas através da análise de FE resultam numa alteração do volume de gás. Se os avaliar para o sistema, resultam os seguintes valores:

  • Caso de carga 2, diferença de temperatura: ΔV = 645,13 cm³
  • Caso de carga 3, diferença de pressão atmosférica: ΔV = 186,99 cm³
  • Caso de carga 4, diferença de altitude: ΔV = 704,16 cm³

Figura 02 - Deformed Structures

Com a ajuda do volume inicial e da mudança de temperatura, a pressão de gás resultante pode agora ser calculada.
Com os valores de

  • p1 = 103 kN/m²
  • V1 = 10.240 cm³
  • T1 = 292 K.
  • T2 = 312 K (caso de carga 2)
  • T2 = T1 = 292 K (caso de carga 3 + 4)

resultados para

  • Caso de carga 2: p2 = 103,53 kN/m²
  • Caso de carga 3: p2 = 101,15 kN/m²
  • Caso de carga 4: p2 = 96,37 kN/m²

A comparação com a análise FEM no RFEM resulta exatamente nos mesmos valores.

Verifique com o carregamento de superfície aplicado

A dificuldade de comparar a carga aplicada em todo o sistema em comparação com um sistema de superfície consiste em converter a carga de superfície a ser aplicada de acordo com a DIN 18008-1 para um sistema de superfície. Na literatura, por exemplo [2] , no entanto, essas correlações são documentadas para que você possa sempre acessá-las.

Com base nas dimensões da vidraça e na estrutura da camada, é calculado o chamado factor de vidro isolante. Assim, pode descrever a distribuição da carga nos dois painéis.

Os seguintes parâmetros são considerados:

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

Caso de carga, diferença de temperatura
Na diferença de temperatura do caso de carga climática (verão), é aplicada uma alteração de temperatura de 20 ° C. A pressão interna e externa é assumida como sendo 1,03 bar. Isto resulta numa carga de q = 0,34 ΔT = 6,8 kN/m², bem como uma carga num painel único de q = 6,8 ± 0,0754 = 0,513 kN/m².

Com base na carga de superfície no painel único, agora é possível executar um design "manual". No entanto, isto não é aprofundado aqui.

Com esta carga de superfície, também é possível descrever a relação entre carga e pressão de gás resultante:
p final, pol = 103,0 kN/m² + 0,513 kN/m² = 103,513 kN/m²

Caso de carga Diferença de pressão atmosférica
A diferença de pressão atmosférica é descrita por uma diferença de pressão de 0,02 bar. Isto resulta numa carga de q = 103,0 - 101,0 = 2,0 kN/m² em todo o sistema. A carga num painel único com as mesmas dimensões é, portanto, q = 2,0 ± 0,0754 = 0,151 kN/m².

A pressão de gás resultante no SDR também resulta da soma da pressão final e da carga de superfície aplicada:
p final, pol = 101,0 kN/m² + 0,151 kN/m² = 101,151 kN/m²

Caso de carga com diferença de altura
No caso da diferença de carga na altitude, uma diferença de 600 m é assumida por padrão. O carregamento resultante é calculado da seguinte forma: q = 0,012 ± 600 = 7,2 kN/m². A conversão para o sistema único é como de costume: q = 7,2 ± 0,0754 = 0,543 kN/m².

De acordo com o pressuposto de que a pressão do ar no local de instalação é 7,2 kN/m² mais baixa do que no local de produção, a pressão de gás resultante no SDR também pode ser calculada a partir dele:
p end, in = (103,0 kN/m² - 7,2 kN/m²) + 0,543 = 96,343 kN/m²

Figura 03 - Gas Pressure Resulting from RFEM Calculation

Resumo

O cálculo comparativo mostrou que os resultados do cálculo não linear do MEF são muito semelhantes às fórmulas analíticas. O procedimento descrito mostra uma maneira pela qual o cálculo global por computador pode ser verificado de uma maneira simples. Além disso, foi feita uma tentativa de esclarecer as correlações entre as cargas na polia e as condições de pressão no DSE.

Usando as cargas calculadas acima, também seria possível verificar as deformações e tensões em um cálculo adicional. Note-se que o cálculo assistido por computador é geralmente não-linear de acordo com a Teoria III. As fórmulas analíticas foram desenvolvidas linearmente de acordo com a análise de primeira ordem. Portanto, são esperadas pequenas diferenças nos resultados.

Literatura

[1]  DIN 18008-1: 2010-12
[2]Albert, A. (Ed.): Schneider - Mesas de construção para engenheiros, 22. Edição. Colônia: Diário da República, 2016
[3]Feldmeier, F.: Carga climática e distribuição de carga em vidro isolante de vários painéis, Stahlbau 75, páginas 467 - 478. Berlin: Ernst & Sohn, 2006

Palavras-chave

Carga climática Carregamento interno Carga interna do vidro isolante Vidro isolante de múltiplas camadas

Ligações

Contacto

Contacto da Dlubal

Tem alguma questão ou necessita de ajuda? Então entre em contacto com a nossa equipa de apoio técnico gratuita por e-mail, chat ou no fórum, ou então consulte as perguntas mais frequentes (FAQ).

+49 9673 9203 0

(falamos português)

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de engenharia estrutural para análises de elementos finitos (AEF) de estruturas planas e espaciais constituídas por lajes, paredes, vigas, sólidos e elementos de contacto

Preço de primeira licença
3.540,00 USD
RFEM Estruturas de Vidro
RF-GLASS 5.xx

Módulo adicional

Dimensionamento de painéis de vidro, vidro laminado e vidro isolante

Preço de primeira licença
1.120,00 USD