2713x

2018-07-11

Влияние линейной нагрузки на стеклопакет

Увеличивается доля стекла, используемого при планировке здания. Открытые, залитые светом здания = это типичный знак современной архитектуры. Однако при проектировании специализированным инженерам приходится сталкиваться с новыми проблемами. Одним из таких примеров являются стеклянные фасады высотой до потолка, нагруженные перилами. Влияние этой нагрузки, а также расчет деформации показаны в данной статье.

Расчетная модель

Изолированное остекление высотой 2 м и шириной 1 м служит в качестве расчетной модели. на которое на высоте 1, 10 м действует горизонтальная нагрузка размером 0, 5 кН. В качестве остекления выбрано стеклопакет 5-16-5.

Конструкция

Расчёт деформаций

Из-за замкнутого объема в промежуточном пространстве остекления расчет стеклянных пластин довольно сложен, Загрузка одной панели неизбежно вызывает также загрузку второй панели из-за связанной системы и, следовательно, распределения нагрузки на обе панели. Размер распределения нагрузки так будет всегда зависеть от выбранной конструкции остекления, точнее от жесткости отдельных пластин.

Программное обеспечение FEM (например, RFEM или RF-GLASS) обычно используется для анализа стеклопакетов, которое решает конструктивные проблемы. Тем не менее есть и формулы для аналитического обзора, которые приведены в литературе [1].

Потому были следующие значения деформаций были вычислены вручную.

Расчет объема при единичной нагрузке

u_{p, 1} = u_{p, 2} = b \cdot h \cdot \frac{a^{4}}{E \cdot d^{3}} \cdot B_{v} = 1, 0 \cdot 2, 0 \cdot \frac{1, 0^{4}}{7 \cdot 10^{7} \cdot 0, 005^{3}} \cdot 0, 0501 = 0, 01145 \frac{м^{3}}{кН / м^{2}}

Формула 1

u_{q, 1} = b \cdot h \frac{a^{3}}{E \cdot d^{3}} \cdot C_{v} = 1, 0 \cdot 2, 0 \cdot \frac{1, 0^{3}}{7 \cdot 10^{7} \cdot 0, 005^{3}} \cdot 0, 0365 = 0, 00834 \frac{м^{3}}{кН / м}

Формула 2

Расчет вспомогательных величин

α = α^{} = \frac{u_{p, 1} \cdot p_{a}}{V_{\Pr}} = \frac{0, 01145 \cdot 100}{1, 0 \cdot 2, 0 \cdot 0, 016} = 35, 78

Формула 3

Error converting from LaTeX to MathML

Формула 4

{ΔV}_{ex, 1} = u_{q, 1} \cdot q_{1} = 0, 00834 \cdot 0, 5 = 0, 00417 м^{2}

Формула 5

{Δp}_{ex} = \frac{{ΔV}_{ex, 1}}{V_{\Pr}} \cdot p_{a} = \frac{0, 00417}{1, 0 \cdot 2, 0 \cdot 0, 016} \cdot 100 = 13, 03 \frac{кН}{м^{2}}

Формула 6

Давление в пространстве между пластинами стеклопакета

Δp = φ \cdot ({Δp}_{ex} {Δp}_{c}) = 0, 0138 \cdot (13, 03 0) = 0, 180 \frac{кН}{м^{2}}

Формула 7

Теперь по этим значениям можно определить прогиб в середине пролета.

От распределенной нагрузки

f = \frac{q \cdot a^{3}}{E \cdot d^{3}} \cdot C_{f} = \frac{0.5 \cdot 1 . 0^{3}}{7 \cdot 10^{7} \cdot 0, 005^{3}} \cdot 0, 1045 = 0, 006 м

Формула 8

а также от внутренней нагрузки

f = \frac{Δp \cdot a^{4}}{E \cdot d^{3}} \cdot B_{f} = \frac{0.180 \cdot 1 . 0^{4}}{7 \cdot 10^{7} \cdot 0, 005^{3}} \cdot 0, 1151 = 0, 0022 м

Формула 9

наступает результирующая деформация нагруженного стекла
6,0 мм - 2,2 мм =3,8 мм.

Это значение почти точно соответствует результату из модуля RF-GLASS: u_z = 3,5 мм. Видимые небольшие различия возникают потому, что формулы линеаризованы, а программа выполняет расчеты по теории больших деформаций и применяет подход, основанный на мембранной несущей способности.

Результаты деформации пластины 1

Вторично нагруженная пластина деформируется вследствие давления газа, преобладающего в промежуточном пространстве стеклопакета. Поскольку оба стекла имеют одинаковую жесткость, это значение уже было рассчитано с u_z = 2,2 мм.

Результаты деформации пластины 2

Заключение

Расчетная теория из [1] показывает, что даже связанные системы можно проверить вручную. Однако при изменении системы, например, при употреблении разной толщины пластин или применении многослойного безопасного стекла с одной стороны пластины, ручной расчет уже становится более сложным. Компьютерный расчет, например, с помощью RF-GLASS, предлагает инженерам-проектировщикам хорошую поддержку и помощь.

Автор

Г-н Лекс отвечает за разработку продуктов для стеклянных конструкций и за контроль качества программы RFEM. Помимо того, он оказывает также техническую поддержку нашим клиентам.

Ссылки

Программы для расчета и проектирования стеклянных конструкций

Ссылки

Feldmeier, F.: Klimabelastung und Lastverteilung bei Mehrscheiben-Isolierglas, Stahlbau 75, Seiten 467 - 478. Berlin: Ernst & Sohn, 2006

Скачивания

Файл модели в RFEM

2,47 MB

У вас есть какие-нибудь вопросы?

События

2024-04-30

Онлайн-тренинги

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта деревянных конструкций

2024-05-02

Стадии строительства мембранных конструкций в программе RFEM 6

Вебинар

Стадии строительства мембранных конструкций в программе RFEM 6

2024-05-08

Онлайн-тренинги

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта железобетонных конструкций

2024-05-08

Моделирование сечений и расчёт напряжений в RSECTION 1

Вебинар

Моделирование сечений и расчёт напряжений в RSECTION 1

2024-05-15

Онлайн-тренинги

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта стальных конструкций

2024-05-16

Вебинар

Учёт этапов строительства в RFEM 6

2024-05-23

Вопросы, часто задаваемые службе поддержки Dlubal

Вебинар

Вопросы, часто задаваемые службе поддержки Dlubal | Май 2024 г.

2024-06-20

Вебинар

Вопросы, часто задаваемые службе поддержки Dlubal | Июнь 2024 г.

2024-10-16

Онлайн-тренинги

Rfem 6 | Студенты | Основы расчёта стержней

2024-10-23

Онлайн-тренинги

RSECTION 1 | Студенты | Основы сопротивления материалов

2024-10-30

Онлайн-тренинги

Rfem 6 | Студенты | Ознакомление с МКЭ

2024-11-05 - 2024-11-07

Конференция

Саммит NCSEA по проектированию конструкций

Видеоролики

База знаний

КБ 001621 | Расчет и применение многослойного стекла

Длина: 00:00:31 min

Событие

Расчет стекла в программе Dlubal

Длина: 00:36:44 min

База знаний

КБ 000949 | Параметры сетки КЭ

Длина: 00:00:50 min

База знаний

КБ 000850 | Сохранение пользовательских структур слоев

Длина: 00:00:30 min

База знаний

KB 000871 | Распределение силовых нагрузок отдельных загружений на разные слои изоляционного стекла

Длина: 00:00:33 min

База знаний

КБ 000783 | Вариант расчета 2D/3D для многослойного стекла

Длина: 00:00:21 min

База знаний

КБ 000759 | 3D -рендеринг для отображения определений опор

Длина: 00:00:24 min

База знаний

KB 000629 | Отображение временных расчетных моделей из модуля RF-GLASS

Длина: 00:00:28 min

FAQ

[EN] FAQ 002013 | Можно ли в целях проверки выполнить расчет стеклопакетов без климатической нагрузки ...

Длина: 00:00:58 min

Плейлист

Модели для скачивания

821x

60x

Криволинейное вертикальное остекление

1132x

51x

Подвесной мост

1259x

92x

Конструкция фасада

3D-модель фасадной конструкции в RSTAB (© Huana Engineering Consulting (Beijing) Co., Ltd. (SuP Ingenieure GmbH)

727x

Стальная конструкция фасада

3D модель фасада из стали и стекла в программе RSTAB (© SuP Ingenieure GmbH)

497x

Фасад из стали и стекла

432x

Контрольный пример 0024 | 3

554x

Контрольный пример 0024 | 5

401x

Контрольный пример 0030 | 1

426x

Контрольный пример 0030 | 2

Статьи из базы знаний

В области стеклянных конструкций применяются различные стеклянные и слоистые структуры, которые используются для различных целей. Обычно речь идет о следующих материалах: термополированное листовое стекло (флоат-стекло), частично закаленное стекло и упрочненное защитное стекло.

Узнать больше

Узнать больше

Нагрузки на изоляционное стекло от климатических воздействий четко регламентированы нормой DIN 18008. Diese Art der Belastung kann bei entsprechender Scheibengeometrie auch maßgebend für die Bemessung im Zustand der Tragfähigkeit werden. Eine FE-Bemessung am Gesamtsystem mit Abbildung des SZR als Gasvolumen liefert exakte Ergebnisse zur Analyse. Im Gegenzug gewinnt jedoch auch eine stichpunktartige Plausibilitätskontrolle immer mehr an Bedeutung. Nachfolgend werden verschiedene Optionen aufgezeigt, wie diese Kontrollen durchgeführt werden können.

Узнать больше

Как упоминалось в части 1, в соответствии с действующей нормой DIN 18008-3, в стеклянных конструкциях разрешается создавать точечные опоры для компонентов стеклянных конструкций с помощью МКЭ для расчета их адекватного предельного состояния по несущей способности. Эти правила описаны в приложении B норматива [1].

Узнать больше

Функции продуктов

Общий расчет придает жесткость, определенную с помощью выбранной композиции и геометрии стекла, к каждой поверхности. Затем вычисление идет с помощью теории пластин. Можно выбрать, нужно ли учитывать сдвиг соединительных слоев.

В случае местного расчета, можно далее задать расчет 2D или 3D. Двумерный расчет означает, что однослойное или многослойное стекло моделируется как поверхность, толщина которой рассчитывается на основе выбранной структуры и геометрии стекла (с помощью теории пластин). Аналогично общему расчету, можно дополнительно учесть сдвиг соединительных слоев.

Расчет 3D использует в модели тела, чтобы заменить каждый слой композиции. Таким образом, результаты будут более точными, но расчет потребует больше времени.

Моделировать защитное стекло возможно, только если выбран местный расчет. Слой газа всегда моделируется как твердый элемент, поэтому отдельные части изоляционного стекла необходимо рассчитывать независимо от окружающей конструкции. Закон идеального газа (термическое уравнение состояния идеальных газов) учитывается при расчётах и анализе третьего порядка.

Узнать больше

Затем выберите в дополнительном модуле (например, с помощью функции Выбрать) все требуемые поверхности, которые необходимо рассчитать. Геометрия стеклянной панели, а также нагрузки импортируются из модели RFEM.

Затем нужно решить, будет ли расчет выполняться без влияния окружающей конструкции (местный расчет) или с учетом этого влияния (общий расчет). При выборе местного расчета, каждая поверхность, выбранная для расчета, отделяется от модели и рассчитывается отдельно.

В общем расчете учитывается вся конструкция, включая заданные стеклянные панели. Все данные о композиции стекла, а также свойства стекла отдельных слоев задаются во входных окнах RF-GLASS. Можно выбрать слои типа стекла, плёнки и газа. Требуемый материал может быть импортирован непосредственно из базы данных, которая содержит большое количество материалов.

Все параметры отдельных слоев, включая их толщину, можно редактировать. Кроме того, в RF-GLASS можно создать несколько композиций, позволяющих проектировать различные типы стекол одновременно.

У изоляционных стекол можно учесть в расчете внешние нагрузки, а также нагрузки от изменений температуры, атмосферного давления и перепадов высот. Модуль рассчитывает данные нагрузки автоматически на основе параметров климатической нагрузки. При выборе местного типа расчета, необходимо задать линейные опоры, узловые опоры и граничные стержни поверхностей в RF-GLASS. Данные опоры и стержни учитываются только в RF-GLASS и не имеют никакого влияния на модель, созданную в RFEM.

Узнать больше

После завершения расчета, результаты изображаются в виде четко структурированных окон результатов. Таким образом, можно легко найти максимальное соотношение напряжений. Также изображаются эпюры напряжений по композициям.

Кроме того, RF-GLASS отображает перечень элементов, а для защитного стекла - давление газа. Результаты можно изобразить графически в модели RFEM.

Таблицы исходных данных и результатов RF-GLASS, включая графику, могут быть добавлены в протокол результатов RFEM. Также можно экспортировать все таблицы в MS Excel.

Узнать больше

Дополнительный модуль RF-GLASS к программе RFEM | Расчет и расчет стеклянных поверхностей

Расчет однослойного или многослойного стекла, а также газослойного стеклопакета
расчет искривленного стекла
Возможность выбрать либо местный расчет без учета влияния окружающей конструкции, либо общий расчет с учетом влияния всей конструкции
Расчет предельных напряжений по норме DIN 18008:2010-12 или TRLV:2006-08
Придание нагрузок классам длительности нагрузки
Обширная база данных материалов, включая все распространенные типы стекла, плёнки и газа, в соответствии со стандартами DIN 18008:2010-12, E DIN EN 13474 и нормативом TRLV:2006-08
Возможность учета сдвиговых соединений слоев
Учёт климатических нагрузок
Расчет по линейному статическому анализу или нелинейный расчет по методу больших деформаций. расчет
Расчет напряжений и расчет предельных состояний по несущей способности и пригодности к эксплуатации
Графическое отображение всех результатов в программе RFEM
Возможность фильтрации результатов и цветовой шкалы в таблицах результатов
Прямой экспорт данных в программу MS Excel

Узнать больше

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Существуют ли какие-либо программы или дополнительные модули, специально разработанные для стеклянных конструкций?

При расчете стеклянной панели в программе RFEM, напряжения не отображаются. Это какая-то ошибка?

Почему мастер нагрузок «Нагрузки на стержень от поверхностных нагрузок» создает ненужные точечные нагрузки?

Моя цель - создать сетку для круглой пластины с отверстиями. Можно ли в программе RFEM создать такую сетку?

Можно ли в модуле RF-GLASS рассчитать стеклянную панель со сферической кривизной?

Можно ли для проверки выполнить расчет стеклопакетов без климатической нагрузки?

Проекты заказчиков

Приштина - центр города, Косово

Выставка оранжерей ботанического сада «Флора» в Кельне, Германия | © АССМАНН БЕРАТЕН + ПЛАНЕН АГ

Выставочная оранжерея Кёльнского ботанического сада «Флора», Германия

Внешний вид мансардного окна (© Bellapart)

Стеклянная крыша в отеле Ritz, Мадрид, Испания

Обзор лестницы из разных материалов (дерево, сталь, стекло) Антиб, Франция (© YLEx)

Лестница из дерева, стали и стекла

Подвесная стеклянная лестница в резиденции Moongate в Седоне, штат Аризона, США (© SWABACK pllc)

Подвесная стеклянная лестница в резиденции «Moongate», Седона, Аризона, США

Винтовая лестница со стеклянными ступенями, Злин, Чехия

Отображение деформаций стальной конструкции купола в программе RFEM (© Octatube)

Capital C (алмазная биржа), Амстердам, Нидерланды

Funktion als Oberlicht über dem Innenbereich (© Novum Structures LLC)

Стеклянная конструкция сложной формы в торговом центре Сюйцзяхуэй в Шанхае, Китай

Atrium mit abgespannter Glasfassade (©www.novumstructures.com)

Центр исполнительских искусств Кауфмана в Канзас-Сити, штат Миссури, США

Рекомендуемые продукты

RFEM 5 | Основная программа RFEM

RFEM 5

Основная программа

Программа для расчёта плоских и пространственных конструкций, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов, методом конечных элементов (МКЭ)

Цена первой лицензии 4 080,00 USD

RFEM 6 | Основная программа RFEM 6

RFEM 6

Основная программа

Новое поколение программного обеспечения 3D МКЭ предназначено для расчёта стержней, поверхностей и тел.

Цена первой лицензии 4 170,00 USD

RFEM 5 | Стеклянные конструкции

RF-GLASS 5

Дополнительный модуль

Расчёт однослойного, многослойного и изолирующего остекления

Цена первой лицензии 1 480,00 USD

Изобразить семейство продуктов