Моделирование стеклянных систем с точечным опиранием 1

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

Прозрачность, которую дает стеклянный материал, должна присутствовать в любом здании. В дополнение к типичным областям применения, таким как окна, этот строительный материал все чаще используется для фасадов, навесов или даже для крепления лестничной клетки. Разумеется, архитекторы часто устанавливают очень высокие требования к прозрачности при монтаже стеклянных панелей. Для этого необходимы специальные стеклянные крепления, которые соединяют стеклянные панели.

Предпосылки проектирования

В дополнение к общим техническим утверждениям отдельных производителей, конструкция точечной арматуры регулируется в DIN 18008 [1] . Этот немецкий стандарт определяет два различных способа:

  • Приложение B - Проверка/валидация моделей конечных элементов
  • Приложение C - Упрощенный метод

Помимо различных вариантов расчета, существуют также конструктивные положения, особенно для пластинчатых фитингов, в которых указывается геометрическое расположение на стеклянной панели или формация в краевой области.

Исходные данные, используемые для анализа

Многослойное безопасное стекло из теплостойкого листового стекла 2 х 8 мм
Точечная фиксация PH 793 от Glassline GmbH (допуск Z-70.2-99 [3] ), цилиндрическая головка Ø 52 мм, сверление Ø 25 мм
Расчетная нагрузка qd = 4,5 кН/м²

Pисунок 01 - 1 - Модель с размерами

Моделирование в RFEM по упрощенному методу

В случае расчета стеклянной панели в соответствии с упрощенным методом, описанным в DIN 18008, Приложение C [1], панель может быть проанализирована без сверления отверстий. Существующая стеклянная фурнитура представлена пружинами. Существующая жесткость пружины указана в техническом одобрении, и в нашем примере она дает следующий результат:

CZ, max = 1/24 372 + 1/3 015 = 2 683 Н/мм
CZ, min = 1/15 386 + 1/1592 = 1443 Н/мм
CZ, sel = 2000 Н/мм
CV; x, y = 344 Н/мм

На основе указанных параметров рассчитываются следующие результирующие значения.

Pисунок 02 - 2 - Опорные реакции - Локальные результаты

Pисунок 03 - 3 - Напряжения - Локальные результаты

С помощью формул и параметров, приведенных в Приложении C стандарта DIN 18008 [1], можно рассчитать все соответствующие коэффициенты напряжений.

Напряженная составляющая FZ :
$${\mathrm\sigma}_\mathrm{Fz}\;\;=\;\;\frac{{\mathrm b}_\mathrm{Fz}}{\mathrm d²}\;\cdot\;\frac{\mathrm t_\mathrm{ref}^2}{\mathrm t_\mathrm i^2}\;\cdot\;{\mathrm F}_\mathrm Z\;\cdot\;{\mathrm\delta}_\mathrm Z\;=\;\frac{15,8}{25²}\;\cdot\;\frac{102}{82}\;\cdot\;1.964\;\cdot\;0,5\;=\;38,8\;\mathrm N/\mathrm{mm}²$$

Напряженная составляющая Fres :
$$ \ begin {array} {l} {\ mathrm F} _ \ mathrm {res} \; = \; \ sqrt {\ mathrm F_ \ mathrm x ^ 2 \; + \; \ mathrm F_ \ mathrm y ^ 2 } \; = \; \ sqrt {11² \; + \; 4²} \; = \; 12 \; \ mathrm N \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm F, \ mathrm {res}} \; = \; \ frac {{\ mathrm b} _ {\ mathrm F, \ mathrm {res}}} {\ mathrm d²} \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm t} _ \ mathrm {ref}} {{\ mathrm t} _ \ mathrm i} \; \ cdot \; {\ mathrm F} _ \ mathrm {res} \; \ cdot \; {\ mathrm \ delta} _ {\ mathrm F, \ mathrm {res }} \; = \; \ frac {3.92} {25²} \; \ cdot \; \ frac {10} 8 \; \ cdot \; 12 \; \ cdot \; 0.5 \; = \; 0,1 \; \ mathrm N/\ mathrm {mm} ² \ end {array} $$

Напряженная составляющая Mres :
Благодаря шарнирной опоре вокруг осей x, y и z, дополнительный момент Mres отсутствует .

Концентрация напряжений в зоне сверления:
σg = σg (3d) ∙ δg ∙ k = 9,6 ∙ 8/10,8 ∙ 1,6 = 11,4 Н/мм²

Определяющее значение расчетного напряжения в области фитинга получается из суммы отдельных компонентов.
Ed = 38,8 + 0,1 + 11,4 = 50,3 Н/мм²

В качестве последнего шага, необходимо учитывать момент в пролете. В этом случае момент должен быть определен в статически определенной системе.

Pисунок 04 - 4 - Расчет напряжения в зоне между опорами

Управляющее напряжение в области пролета составляет Ed = 16,5 Н/мм².

Допустимое напряжение для многослойного безопасного стекла рассчитывается как
$$ {\ mathrm R} _ \ mathrm d \; = \; 1.1 \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm f} _ {\ mathrm k, \ mathrm {TVG}}} {{\ mathrm \ gamma } _ \ mathrm M} \; = \; 1.1 \; \ cdot \; \ frac {70} {1.5} \; = \; 51.3 \; \ mathrm N/\ mathrm {mm} ² $$
и, следовательно, дает результат общего расчетного отношения стекла η = 0,98.

В дополнение к выполненному здесь общему анализу напряжений, можно выполнить дополнительные расчеты для точных размеров стеклянной панели. Для этого можно следовать стандарту.

Резюме

В приложении C немецкого стандарта DIN 18008 представлены очень простые инструменты для расчета точечной стеклянной арматуры. С помощью табличных значений можно очень быстро оценить конструктивное поведение стеклянной панели и определить расчетное соотношение. Другая возможность указана в Приложении B стандарта. Этот метод расчета, основанный на модели конечных элементов, будет объяснен в следующей части данной статьи.

Ориентир

[1] DIN 18008-3: 2013-07
[2] Weller, B .; Энгельманн, М .; Nicklisch, F .; Веймар, Т .: Глазбау-Праксис: Konstruktion und Bemessung Band 2: Beispiele nach DIN 18008, 3- е издание. Berlin: Beuth, 2013
[3]  Общее техническое утверждение Z-70.2-99, дата 4 th сентября 2014

Ключевые слова

Точечная фиксация Моделирующий держатель точек

Загрузки

Ссылки

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Стеклянные конструкции
RF-GLASS 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет однослойного, ламинированного и многослойного стекла

Цена первой лицензии
1 120,00 USD