点支撑玻璃系统建模 1

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玻璃材料的透明性在任何建筑物中都不应缺少。 除了典型的应用领域如窗户外,这种建筑材料也越来越多地用于外墙,檐篷甚至是楼梯的支撑。 当然,规划建筑师通常在固定玻璃板上设置很高的透明度。 这就需要特殊的玻璃配件来连接玻璃板。

设计背景

除了个别生产商的一般技术认证外,点支座管件的设计在DIN 18008 [1]中也有规定 。 该德国标准规定了两种不同的方法:

  • 附件B-有限元模型的验证/验证
  • 附件C-简化方法

除了各种设计方案外,在结构设计方面(尤其是板式安装)还规定了玻璃板上的几何布置或边缘区域的地层结构。

初始数据用于分析

夹层安全玻璃由耐热玻璃浮法玻璃制成2 x 8 mm
固定点PH 793由Glassline GmbH(批准Z-70.2-99 [3] ),圆柱头Ø52 mm,钻孔Ø25 mm
设计荷载qd = 4.5 kN/m²

图片 01 - 包含尺寸的模型

在RFEM中建模的简化方法

对于按照DIN 18008附录C [1]中描述的简化方法设计的玻璃板,可以在不使用钻孔的情况下对玻璃板进行分析。 现有的玻璃配件用弹簧表示。 现有的弹簧刚度在技术规范中规定,在我们的示例中得出以下结果:

CZ,max = 1/24,372 + 1/3,015 = 2,683 N/mm
CZ,min = 1/15,386 + 1/592 = 1,443 N/mm
CZ,sel = 2,000 N/mm
CV; x,y = 344 N/mm

根据上述参数计算得出以下结果值。

图片 02 - 支持反应-局部结果

图片 03 - 应力-局部结果

使用DIN 18008附录C [1]提供的公式和参数,现在可以计算所有相关的应力比。

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

应力分量Fres
$$ \ begin {array} {l} {\ mathrm F} _ \ mathrm {res} \; = \; \ sqrt {\ mathrm F_ \ mathrm x ^ 2 \; + \; \ mathrm F_ \ mathrm y ^ 2 } \; = \; \ sqrt {11²\; + \;4²} \; = \; 12 \; \ mathrm N \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm F,\ mathrm {res}} \\; = \; \ frac {{\ mathrm b} _ {\ mathrm F,\ mathrm {res}}} {\ mathrmd²} \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm t} _ \ mathrm {ref}} {{\ mathrm t} _ \ mathrm i} \; \ cdot \; {\ mathrm F} _ \ mathrm {res} \; \ cdot \; {\ mathrm \ delta} _ {\ mathrm F,\ mathrm {res }} \; = \; \ frac {3.92} {25²} \; \ cdot \; \ frac {10} 8 \; \ cdot \; 12 \; \ cdot \; 0.5 \; = \; 0.1 \; \ mathrm N/\ mathrm {mm}²\ end {array} $$

应力分量Mres
由于铰接在x,y和z轴上,因此没有附加力矩Mres

钻孔区域的应力集中:
σG (3D)∙δ ∙K = 9.6∙8/10.8∙1.6 = 11.4牛顿/平方毫米

在装配区域中的支配设计应力值由各个构件的总和得出。
Ed = 38.8 + 0.1 + 11.4 = 50.3 N/mm²

作为最后一步,必须考虑跨距中的弯矩。 在这种情况下,弯矩必须在静态定义的系统中确定。

图片 04 - 跨度区域应力分析

跨度区域的主应力为Ed = 16.5 N/mm²。

夹层安全玻璃的允许应力计算如下:
$$ {\ mathrm R} _ \ mathrm d \; = \; 1.1 \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm f} _ {{mathrm k,\ mathrm {TVG}}} {{\ mathrm \ gamma } _ \ mathrm M} \; = \; 1.1 \; \ cdot \; \ frac {70} {1.5} \; = \; 51.3 \; \ mathrm N/\ mathrm {mm}²$$
得出玻璃的总设计比η= 0.98。

除了此处进行的一般应力分析外,您还可以对玻璃板的精确尺寸进行进一步的设计。 为此可以遵循标准。

小结

德国标准DIN 18008的附录C提供了非常简单的工具用于点支式玻璃配件的设计。 使用表格中的数值,您可以非常快速地估计玻璃板的结构特性并确定设计比。 另一种可能性在标准附录B中给出。 这种基于有限元模型的设计方法将在本文的下一部分进行介绍。

参考

[1]  DIN 18008-3:2013-07
[2]  Weller,B .; Engelmann,M .; Nicklisch,F .;魏玛(美国): Glasbau-Praxis: 乐团和乐队2: Beispiele NACH DIN 18008,第3版。 Berlin: Beuth,2013年
[3]  通用技术认证Z-70.2-99, 4版 2014年9月

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点固定 建模点架

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