Desenvolvimento e comportamento de uma conexão de encaixe fino para laminação com PVB estrutural

Data: 1º de novembro de 2022

Estruturas e Engenharia de Vidro | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00198-6

Destinado à construção de um demonstrador de invólucro modular de vidro duplo curvo e sem moldura, foi desenvolvida uma conexão de encaixe de aço inoxidável com uma folha trapezoidal e fina laminada no interstício do vidro de segurança de duas camadas. Para a ligação dentro do laminado de vidro, é usada a camada intermediária estrutural de PVB. Várias camadas intermediárias de diferentes tipos de PVB podem ser empilhadas, dependendo da espessura necessária do interstício e da aparência estética pretendida. A conexão é projetada para transferir principalmente forças de translação, mas também fornece alguma rigidez de flexão por meio de uma barra transversal apoiada contra a borda do vidro.

Vários testes, incluindo tensão, cisalhamento e aplicação de carga de flexão, foram realizados na Lucerne University of Applied Sciences and Arts (HSLU) para explorar o comportamento estrutural e a capacidade de carga da conexão de encaixe. Além disso, estudos de parâmetros usando modelos de elementos finitos foram feitos para explorar a influência da geometria do encaixe, dimensões, propriedades intercamadas e tipo de carregamento no comportamento estrutural desse tipo de ligação. Esses estudos de parâmetros e resultados de testes permitem identificar mais otimização de forma e possibilidades de aplicação de tais acessórios laminados finos para estruturas de vidro de suporte de carga.

Fundo

Projetar e construir estruturas somente de vidro está sujeito a duas condições principais: o uso de laminados de vidro plano ou curvo com dimensões limitadas e a necessidade de fornecer uma junta estrutural entre os módulos de vidro adjacentes. Essas conexões estruturais transferem principalmente forças de membrana no plano (componente axial e cisalhamento paralelo à borda do vidro), mas também são necessárias a passagem de forças fora do plano e, subsequentemente, o fornecimento de uma rigidez de flexão limitada em torno da borda do vidro. para lidar com cargas assimétricas e para estabilidade global da casca.

Além disso, rigidez suficiente das conexões é obrigatória para a montagem e orientação geométrica correta dos módulos de vidro no contexto da geometria global da casca. A posição e orientação das juntas em relação à forma global da casca e os cenários de carregamento são cruciais para as forças a serem transferidas nas conexões (Fildhuth e Knippers 2012; Fildhuth e Lippert 2012, Bagger 2010). Além disso, as juntas constituem uma descontinuidade com variação de rigidez distinta na superfície da casca. O mesmo vale para conexões estruturais de vidro em construções de vidro tipo placa.

Além das fixações pontuais clássicas ou conexões de parafuso de cisalhamento com furos no vidro (por exemplo, Baitinger 2009), as conexões de vidro estrutural mais difundidas, embora complexas, são acessórios de aço inoxidável ou titânio sendo laminados em reservas / bolsos cortados do vidro central lite em laminados de vidro multicamadas com um mínimo de três ou frequentemente cinco lites (O'Callaghan 2012, Bedon 2018). Elementos de conexão semelhantes a pontos colados à superfície do vidro usando diferentes adesivos ou filmes de polímero foram mostrados e examinados, por exemplo, por Kothe (2016). As conexões lineares são juntas adesivas diretas entre painéis de vidro adjacentes (Blandini 2005) ou projetos mistos com trilhos de metal conectados por parafusos linearmente ligados à borda do vidro (Veer 2003). As conexões locais edge-bonded são apresentadas por Schulz (2021) e Ioannidou-Kati (2018).

Marinitsch (2015 e 2016) desenvolveu uma conexão linear complexa e forte que consiste em um perfil de borda metálica com partes salientes sendo laminadas no composto de vidro. Um trabalho abrangente sobre conexões laminadas na zona intermediária com estudos de otimização de forma e camada intermediária de ionômero foi entregue por Puller (2012). Uma publicação mais recente (Volakos 2020) apresenta uma conexão de chapa metálica laminada intersticial usando resina fundida transparente e é interessante para comparação com o presente trabalho. Carvalho (2011) propôs chapas metálicas perfuradas laminadas interstícios para conexões. Uma variação de acessórios estruturais laminados situados nos vértices/cantos de elementos de vidro estático ou portas foi desenvolvida e aplicada por Kassnel-Henneberg (2020) e (2017).