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Nov 03, 2023

Sviluppo e comportamento di una connessione a raccordo sottile per la laminazione con PVB strutturale

Date: 1 November 2022 Glass Structures & Engineering |

Data: 1 novembre 2022

Strutture e ingegneria del vetro | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00198-6

Destinato alla costruzione di un dimostratore a guscio di vetro modulare a doppia curvatura e senza telaio, è stato sviluppato un raccordo in acciaio inossidabile con una sottile lastra trapezoidale laminata nell'interstizio di vetro di sicurezza a due strati. Per l'incollaggio all'interno del laminato di vetro viene utilizzato l'interstrato strutturale in PVB. A seconda dello spessore dell'interstizio necessario e dell'aspetto estetico desiderato, è possibile impilare diversi strati intercalari di diversi tipi di PVB. Il raccordo è progettato per trasferire principalmente le forze di traslazione, ma fornisce anche una certa rigidità alla flessione tramite una traversa supportata contro il bordo del vetro.

Presso l'Università di Scienze Applicate e Arti di Lucerna (HSLU) sono stati eseguiti vari test, tra cui l'applicazione di carichi di tensione, taglio e flessione, per esplorare il comportamento strutturale e la capacità di carico della connessione del raccordo. Inoltre, sono stati condotti studi sui parametri utilizzando modelli a elementi finiti per esplorare l'influenza della geometria del raccordo, delle dimensioni, delle proprietà dell'interstrato e del tipo di carico sul comportamento strutturale di questo tipo di connessione. Questi studi sui parametri e i risultati dei test consentono di identificare ulteriori ottimizzazioni della forma e possibilità di applicazione di tali raccordi laminati sottili per strutture in vetro portanti.

Sfondo

La progettazione e la realizzazione di involucri strutturali di solo vetro è soggetta a due principali condizioni al contorno: l'uso di laminati di vetro planari o curvi di dimensioni limitate e la necessità di fornire un giunto strutturale tra i moduli di vetro adiacenti. Queste connessioni strutturali trasferiscono principalmente forze di membrana nel piano (componente assiale e taglio parallelo al bordo del vetro), ma sono anche necessari il passaggio di forze fuori piano e, successivamente, la fornitura di una limitata rigidezza a flessione attorno al bordo del vetro. per far fronte a carichi asimmetrici e per la stabilità globale del guscio.

Inoltre, per l'assemblaggio e il corretto orientamento geometrico dei moduli di vetro nel contesto della geometria globale dell'involucro è necessaria una sufficiente rigidità delle connessioni. La posizione e l'orientamento dei giunti rispetto alla forma globale del guscio e gli scenari di carico sono cruciali per le forze da trasferire nelle connessioni (Fildhuth e Knippers 2012; Fildhuth e Lippert 2012, Bagger 2010). Inoltre, i giunti costituiscono una discontinuità con netta variazione di rigidezza nella superficie del guscio. Lo stesso vale per i collegamenti di vetro strutturale nelle costruzioni di vetro a forma di lastra.

A parte i classici fissaggi puntuali o le connessioni con bulloni a taglio con fori attraverso il vetro (ad esempio Baitinger 2009), le connessioni strutturali in vetro più diffuse, anche se complesse, sono raccordi in acciaio inossidabile o titanio che vengono laminati in riserve/tasche ritagliate nella parte centrale di vetro. in laminati di vetro multistrato con un minimo di tre o spesso cinque lite (O'Callaghan 2012, Bedon 2018). Elementi di connessione puntiformi incollati alla superficie del vetro mediante diversi adesivi o pellicole polimeriche sono stati mostrati ed esaminati, ad esempio, da Kothe (2016). Le connessioni lineari sono giunzioni di testa adesive dirette tra lastre di vetro adiacenti (Blandini 2005), o progetti misti con binari metallici collegati con bulloni e incollati linearmente al bordo del vetro (Veer 2003). Le connessioni locali edge-bonded sono presentate da Schulz (2021) e Ioannidou-Kati (2018).

Marinitsch (2015 e 2016) ha sviluppato una connessione lineare complessa e forte costituita da un profilo di bordo metallico con parti sporgenti laminate nel composto di vetro. Puller (2012) ha condotto un lavoro completo sui raccordi laminati nella zona dell'interstrato con interstrato ionomerico e studi di ottimizzazione della forma. Una pubblicazione più recente (Volakos 2020) presenta una connessione in lamiera metallica laminata con interstizio utilizzando resina colata trasparente ed è interessante per il confronto con il presente articolo. Carvalho (2011) ha proposto lamiere metalliche perforate laminate con interstizio per le connessioni. Una variazione di accessori strutturali laminati situati ai vertici/angoli di elementi o porte in vetro statico è stata sviluppata e applicata da Kassnel-Henneberg (2020) e (2017).