Strength Design Methods for Glass Structures
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Glas som konstruktionsmaterial är relativt nytt och har blivit mer utbrett på grund av
tekniska framsteg inom produktion av planglas, för vidarebearbetning av det tillverkade
glaset och utvecklingen inom datorbaserade analysmetoder som finita elementmetoden.
Jämfört med andra konstruktionsmaterial, till exempel betong, är kunskapen om glasets
mekaniska egenskaper och strukturmekaniska beteende mindre.
Standarddimensioneringsmetoden inom konstruktion går ut på att dimensionerna hos en
struktur bestäms genom att se till att de högsta spänningarna inte är större än materialets
hållfasthet någonstans i strukturen. Den här typen av dimensionering är vanlig vid
glaskonstruktion. Vid användning av den här metoden är det viktigt att de maximala
spänningarna bestäms med tillförlitlighet.
Glas är ett sprött material som inte deformeras plastiskt innan brott. Spänningskoncentrationer
som uppstår vid exempelvis ett borrhål reduceras därför inte. Det finns ett stort intresse
för att bygga med glas i bärande delar av konstruktioner och att i glaskonstruktioner
använda så lite annat material som möjligt. För att uppnå detta används infästningstyper
som bultförband och limfogar. Tyvärr saknas det enkla och säkra dimensioneringskriterier
och verktyg för att konstruera med glas utom för fall med enkla geometrier, infästningtyper
och laster. Att utföra experiment är möjligt men det blir dyrt och inte så effektivt att
utföra dimensionering på det sättet.
Syftet med det här arbetet är att utveckla metoder för att utföra effektiv dimensionering
av avancerade glasstrukturer med olika infästningstyper och som utsätts för olika lastfall.
En ny metod baserad på finita elementmetoden implementeras för att beräkna spänningsfördelningarna
i avancerade strukturer av laminerat glas korrekt och effektivt. Den här
metoden utgör en bas för utvecklingen av en analytisk dimensioneringsmetod för bultinfästa
balustrader av laminerat glas. Metoden utgör ett komplement för att dimensionera
den här typen av struktur och är lättare att använda än finita elementmetoden. Med hjälp
av metoden kan spänningarna i balustraden bestämmas med hjälp av enkla formler och
diagram.
En del av avhandlingen fokuserar på limfogar. Limfogar belastas ofta i skjuvning. Därför
analyseras vanligt använda limmers skjuvkapacitet och finita elementmodeller tas fram så
att limfogarna ska kunna analyseras med hjälp av beräkningar.
Glasstrukturer kan behöva dimensioneras för så kallad tung stöt. Det innebär att en vikt
släpps i en pendelrörelse mot glaset. Inom ramen för detta arbete utvecklas en förenklad
metod för att dimensionera glas för tung stöt. Förenklingarna går mestadels ut på att skapa
mindre modeller. Fördelen med metoden är att den är flexibel och kan användas för olika
glastyper och för olika typer av infästningar.
I bland annat fönster och fasader är det vanlig att använda isolerglas. Ett isolerglas består
av två eller flera glas med mellanliggande gasspalt(er). I den här avhandlingen används
strukturakustisk analys för att modellera isolerglas utsatt för tung stöt. Förutom att visa
att den föreslagna metoden utgör ett hjälpmedel vid dimensionering, så används metoden
för att utöka kunskapen om det strukturmekaniska beteendet hos isolerglas när det utsätts
för stöt.
v
Glas som konstruktionsmaterial är relativt nytt och har blivit mer utbrett på grund av
tekniska framsteg inom produktion av planglas, för vidarebearbetning av det tillverkade
glaset och utvecklingen inom datorbaserade analysmetoder som finita elementmetoden.
Jämfört med andra konstruktionsmaterial, till exempel betong, är kunskapen om glasets
mekaniska egenskaper och strukturmekaniska beteende mindre.
Standarddimensioneringsmetoden inom konstruktion går ut på att dimensionerna hos en
struktur bestäms genom att se till att de högsta spänningarna inte är större än materialets
hållfasthet någonstans i strukturen. Den här typen av dimensionering är vanlig vid
glaskonstruktion. Vid användning av den här metoden är det viktigt att de maximala
spänningarna bestäms med tillförlitlighet.
Glas är ett sprött material som inte deformeras plastiskt innan brott. Spänningskoncentrationer
som uppstår vid exempelvis ett borrhål reduceras därför inte. Det finns ett stort intresse
för att bygga med glas i bärande delar av konstruktioner och att i glaskonstruktioner
använda så lite annat material som möjligt. För att uppnå detta används infästningstyper
som bultförband och limfogar. Tyvärr saknas det enkla och säkra dimensioneringskriterier
och verktyg för att konstruera med glas utom för fall med enkla geometrier, infästningtyper
och laster. Att utföra experiment är möjligt men det blir dyrt och inte så effektivt att
utföra dimensionering på det sättet.
Syftet med det här arbetet är att utveckla metoder för att utföra effektiv dimensionering
av avancerade glasstrukturer med olika infästningstyper och som utsätts för olika lastfall.
En ny metod baserad på finita elementmetoden implementeras för att beräkna spänningsfördelningarna
i avancerade strukturer av laminerat glas korrekt och effektivt. Den här
metoden utgör en bas för utvecklingen av en analytisk dimensioneringsmetod för bultinfästa
balustrader av laminerat glas. Metoden utgör ett komplement för att dimensionera
den här typen av struktur och är lättare att använda än finita elementmetoden. Med hjälp
av metoden kan spänningarna i balustraden bestämmas med hjälp av enkla formler och
diagram.
En del av avhandlingen fokuserar på limfogar. Limfogar belastas ofta i skjuvning. Därför
analyseras vanligt använda limmers skjuvkapacitet och finita elementmodeller tas fram så
att limfogarna ska kunna analyseras med hjälp av beräkningar.
Glasstrukturer kan behöva dimensioneras för så kallad tung stöt. Det innebär att en vikt
släpps i en pendelrörelse mot glaset. Inom ramen för detta arbete utvecklas en förenklad
metod för att dimensionera glas för tung stöt. Förenklingarna går mestadels ut på att skapa
mindre modeller. Fördelen med metoden är att den är flexibel och kan användas för olika
glastyper och för olika typer av infästningar.
I bland annat fönster och fasader är det vanlig att använda isolerglas. Ett isolerglas består
av två eller flera glas med mellanliggande gasspalt(er). I den här avhandlingen används
strukturakustisk analys för att modellera isolerglas utsatt för tung stöt. Förutom att visa
att den föreslagna metoden utgör ett hjälpmedel vid dimensionering, så används metoden
för att utöka kunskapen om det strukturmekaniska beteendet hos isolerglas när det utsätts
för stöt.
v
Avdelning/ar
Publiceringsår
2013
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
Report TVSM
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Department of Construction Sciences, Lund University
Ämne
- Applied Mechanics
Nyckelord
- finite element
- computational techniques
- laminated glass
- stress concentration factor
- design chart
- bolt fixing
- adhesive joint
- balustrade
- shear-capacity
- dynamic impulse load
- insulated glass
Status
Published
Handledare
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 0281-6679
- ISBN: 978-91-7473-600-7
Försvarsdatum
31 oktober 2013
Försvarstid
13:15
Försvarsplats
Lecture Hall A:C, A-building, Sölvegatan 24, Lund University Faculty of Engineering
Opponent
- Maria Jesús Lamela Rey (PhD)