Головна >> Визначення несучої здатності листового скла
Припустимо, що скляна призма завдовжки 1 м жорстко закріплена у верхній частині. Сила, що розтягує цей зразок в довжину, викличе в ньому напруження та подовження. У звичайних будівельних матеріалів, як і у скла, така зміна довжини дуже незначно. Відносне подовження виражається відношенням подовження до вихідної довжини.
Сила, що діє на зразок, викликає в ній внутрішні напруження.
Для скла справедливий закон Гука, за яким навантаження і напруга прямо пропорційні подовженню.
Розглянуте напруга точніше слід називати нормальною напругою, так як сила діє по осі зразка. Якщо навантаження спрямована перпендикулярно осі зразка, то вона викликає в ньому не подовження, а вигин. Ця напруга називають напругою при згині; щоб визначити напругу на краях перетину балки, необхідно обчислити момент, що вигинає, який характеризується роботою пари внутрішніх сил.
Щоб більш точно визначити несучу здатність і деформації будь-якого елемента, важливо знати його модуль пружності, т. Е. Напруга, необхідне для подовження розтягуваного зразка на його вихідну довжину, коли ще діє закон Гука. Поряд з цим прийнято складати графіки залежності напруг від подовження різних будівельних матеріалів.
При порівнянні їх видно, що для скла характерна пряма пропорційна залежність між напругою і подовженням у всьому діапазоні роботи скла.
У інших будівельних матеріалів за областю пружних деформацій, як правило, слід область пластичних деформацій, що характеризується нелінійної залежністю між напруженнями і подовженнями. Якщо довести ці матеріали до області пластичних деформацій, то при знятті навантаження вони вже не приймуть свою вихідну форму. Скло зберігає пружні властивості аж до руйнування. Модуль пружності скла Е = 750 000 кгс / см2. Тому напруга, що допускається для скла значно нижче його межі руйнування.
Відомо, що межа міцності скла при розтягуванні значно менше, ніж при стисненні. Тому в якості допустимої напруги в склі приймають напругу
розтягування при вигині.
Надійність визначають як відношення руйнівного напруження розтягування до напруги, яка виникає від дії експлуатаційних навантажень.
деформацій, характеризується також величинами деформацій, що виникають в процесі їх експлуатації. Механізм крихкого руйнування скла обумовлює однозначність поняття його експлуатаційної надійності, яка не може бути підвищена за рахунок пластичних деформацій. Правда, допустиме напруження може бути змінено відповідно до виду навантаження. Так як несуча здатність скла при тривалому навантаженні знижується, то і напруга, що допускається при тривало діючої навантаженні потрібно приймати меншим, ніж для короткочасно діючої. Якщо при руйнуванні скла життя людини не загрожує або майже не загрожує небезпека, можна допускати більш високе значення напруги.
При визначенні експлуатаційних навантажень слід керуватися DIN 1 055; при цьому завжди прагнуть врахувати їх несприятливе поєднання. Стандарт перероблений з урахуванням накопиченого раніше досвіду з розрахунку можливих навантажень. Було б помилкою вважати, що при обліку несприятливого поєднання
навантажень у визначенні навантажень, як правило, залишаються нерозкриті резерви.
Вказівки про розрахункових навантаженнях містяться в DIN 1055 (Л.4), які були розроблені для розрахунків будівельних деталей з великою вагою. У DIN +1055 динамічна вітрове навантаження замінена статично діючої навантаженням, розподіленої по поверхні. Однак вітрове навантаження - це перш за все пульсуюча навантаження. Тому проблематично застосовувати загальні положення, викладені в DIN 1055, до тих будівельним деталей, які схильні до вібрації.
Динамічний напір розраховують за рівнянням Бернуллі.
Силу вітру визначають по таблиці, складеної Бофором. Якщо підставити в рівняння швидкість вітру v = 42 м / с, отримаємо навантаження вітру.
Шибки, особливо скла вітрин, можуть відчувати навантаження внаслідок скупчення людей. У DIN +1055 стосовно цієї нагоди містяться вказівки про розрахунок скла. Відповідні рекомендації викладені в DIN 18056, де мова йде про віконному склі, основа якого розташовується поблизу від землі і яке може бути під впливом навантаження від скупчення людей. У всіх подальших розрахунках розмірів скла нормується горизонтальна лінійна навантаження, що прикладається на висоті 1 м над.Для таких конструктивних елементів будівель, як огорожі і поручні сходів, балконів і веранд, розрахунок слід проводити на горизонтальну лінійну бокове навантаження. У житлових будинках вона становить 50 кгс / м, в громадських - 100 кгс / м.
Згідно DIN +1055 ( «Проектні навантаження для будови») снігове навантаження слід розраховувати залежно від нахилу кровлі- Горизонтальні поверхні розраховують на снігове навантаження 75 кгс / м2. Чим крутіше покрівля, тим менше приймається снігове навантаження; при ухилі покрівлі 60 ° навантаження приймають 30 кгс / м2 в горизонтальній проекції. Покрівлі з ухилом більше 60 ° вважаються безсніжними. У снігових районах при ймовірності утворення снігових мішків снігові навантаження приймають в 2-3 рази більше.
Навантаження від снігу і власної ваги скла діють протягом тривалого часу; для них приймають нижчі значення допустимих напружень.
Основні положення. Наведені міркування про вибір призначення розмірів шибок дозволили зробити висновок, що недоцільно закріплювати скла з двох сторін. Перевагу слід віддати закріпленню стекол з чотирьох сторін по всьому периметру. Вертикальні краю стекол можна закріплювати в металевих стійках. Перевага такого закріплення полягає в обмеженні габариту конструкції. Можна скористатися також іншими способами посилення за допомогою скла. Різні види з'єднань із застосуванням
скляних ребер жорсткості
1) Без металевого профілю
2) З металевим профілем
3) З нащельником
4) Подвійних ребер жорсткості
5) Одного ребра жорсткості, зміщенням по відношенню до кута огорожі
Найпростіше рішення: встановити дві скляні смуги (ребра жорсткості), розташовані перпендикулярно склу. З'єднання забезпечується за допомогою склоцементу або полімерного матеріалу.
Пристрій ребер жорсткості вимагає проведення статистичних розрахунків. Розміри ребер не можна визначити за графіками. Виконання розрахунку починається з визначення вітрової
навантаження, яка для ребер жорсткості завжди прикладена на висоті до 8 м, і тому слід приймати вітрове навантаження дорівнює 60 кгс / м2. У складних умовах, т. Е. На кутах будівель і в схильних до впливу вітру зонах, наприклад, позаду колон, вітрове навантаження слід приймати як для будівель баштового типу. Розподілену по площі навантаження скла при розрахунку ребер жорсткості перераховують в лінійну.
При використанні віконного скла в якості ребер жорсткості, згідно з наведеними міркувань, допустиме напруження приймається рівним 200 кгс / см.
Крім листового віконного скла для скління великих площ, зокрема в тих випадках, коли не потрібно наскрізний видимості через світлові прорізи, використовують профільне будівельне скло, яке завдяки профілю має високу несучу здатність і жорсткістю.
Кожен елемент профільного скла являє собою один або кілька з'єднаних між собою швелерів.
При монтажі скла слід строго дотримуватися інструкції фірм-виробників.
Для ущільнення швів між елементами профільного скла переважно використовують нетвердеющая однокомпонентний силіконовий герметик. Цей ущільнювач здатний розподіляти навантаження шквальних поривів вітру на кілька елементів і, таким чином, підвищувати загальну несучу здатність заскленій поверхні.
При підвісному склінні навантаження розподіляється, причому власна вага скла зміщується вгору, оскільки воно підвішене. По горизонталі скло передає вітрове навантаження на ребра жорсткості. Тому воно розраховується як скло, закріплене з двох сторін. З огляду на великі розміри скла, для пристрою ребер жорсткості його завжди застосовують в поєднанні з металом. Для закріплення скла застосовуються методи підвішування, захищені патентами.
Зміна температури - будь то рівномірний нагрів усього скла або різних його ділянок до різних температур -надає вплив в тій же мірі, що і механічне навантаження від вітру, скупчення людей і власної ваги.
Коли внаслідок термічної навантаження скло руйнується, напруги досягають значень руйнуючих. В основі термічної навантаження лежить деформація матеріалу.
Основні матеріали, що застосовуються для світлопрозорих огороджень, характеризуються такими значеннями температурних коефіцієнтів лінійного розширення:
Скло. 8,5
Сталь. 12
Алюміній. 24
Поліхлорвініл. 78
Бетон. 11
Цинк. 14
деревина:
вздовж волокон. 35
поперек волокон. 33
(Помножені на 10 в -6 ступеня)
Стіни із склоблоків повинні бути виконані відповідно до вказівок DIN 4242. При дотриманні умов, відпадає необхідність в попередніх розрахунках розмірів швів між склоблоками. Якщо ці параметри, перевищені, то стіну з склоблоків слід розраховувати по вітрової та ударних навантажень згідно DIN тисячі п'ятьдесят-п'ять.
Поділ вітрового навантаження на натиск і розрідження допустимо, однак показники напору вітру в цьому випадку потрібно приймати на 25% більше. При виборі розмірів стіни необхідно керуватися DIN +1045; можна використовувати спосіб вибору розмірів, прийнятий для цегляної кладки (DIN 1053).
Відстань між склоблоками повинно при розмірі склоблоків до 24x24 см становити не менше 1 см, а при великих розмірах - не більше 1,5 см, однак ні при якому розмірі не повинно перевищувати 3 см.
Стекложелезобетонние перекриття, доступні для проходу або проїзду, а також перекриття з максимальним навантаженням 500 кгс / см2 завжди вимагають визначення несучої здатності. Керуватися при цьому слід DIN 4229 і DIN 1045. Передбачається, що перекриття закріплено по двох протилежних сторонах. При тому, що спирається по чотирьох сторонах (співвідношення сторін конструкції до 1: 2) можливе незначне перевищення зазначеної довжини прольотів. У перекриттях з стекложелезобетона, що несуть велике навантаження або доступних для проїзду, слід застосовувати пресовані скляні плитки згідно DIN 4243.
При розрахунку конструкції скляні плитки виключаються з її статичної роботи (DIN 1045).