Интегрированные соединения для стекла

Mar 27, 2023

Дата: 19 октября 2022 г.

Авторы: Юлиан Хэниг и Бернхард Веллер.

Источник: Стеклянные конструкции и инженерия | https://doi.org/10.1007/s40940-022-00174-0

Стремление строителей и архитекторов к максимальной прозрачности и однородным поверхностям стеклянных фасадов и стеклянных конструкций распространяется и на внутренние изделия из цельного стекла, такие как стеклянные перегородки или цельностеклянные двери. В традиционных стеклянных системах соединения выполняются с помощью эффектной фурнитуры и зажимных деталей, которые уменьшают прозрачность и нарушают эстетику. Новые стеклопластиковые композитные панели демонстрируют значительно сниженный собственный вес благодаря составу промежуточного ядра из полимерного полиметилметакрилата (ПММА) и покровных слоев из тонкого стекла.

Инновационные композиты демонстрируют высокие структурные характеристики с оптическими свойствами обычного стекла. Панели обеспечивают прямое соединение толстого промежуточного слоя ПММА с несущей конструкцией или другими панелями. Такая интегрированная конструкция соединения снижает концентрацию напряжений и позволяет использовать небольшие и незаметные фитинги. Разработаны и исследованы различные интегральные соединения для панелей стеклопластик. В данной статье представлены экспериментальные исследования различных соединений, таких как механически закрепленные и клееные, испытанные под растягивающей нагрузкой. На основе видеоанализа оцениваются и подробно обсуждаются развитие трещин и механизмы разрушения.

В ходе испытаний исследуются температурные эффекты, а также влияние толщины межслойной сердцевины и типа стекла покровных слоев при различных наращиваниях. Комплексная оценка включает описание поведения механической нагрузки в виде графиков зависимости нагрузки от смещения, а также исследование механизмов развития трещин и разрушения для окончательной оценки. Результаты этого экспериментального исследования проясняют структурные характеристики интегрированных соединений в панелях из стеклопластика при растягивающей нагрузке и представляют собой основу для постоянной разработки фитингов реального применения.

Мотивация и современное состояние

И высокая прозрачность, и экономичный дизайн благодаря снижению веса становятся все более востребованными характеристиками в последних тенденциях дизайна. Дизайнеры и инженеры делают упор на легкие стеклянные фасады, стеклянные конструкции и цельностеклянные внутренние системы. Стекло, как известно, хрупкий материал. Он очень чувствителен к концентрациям напряжений, которые в основном возникают в обычных точечных соединениях, таких как болты или зажимы. Кроме того, необходимое механическое отверстие и ограниченная площадь для передачи усилия усиливают значительную концентрацию напряжений, что приводит к относительно большим и труднодоступным соединениям. Это мотивирует к разработке новых небольших и ненавязчивых соединений с эффективной конструкцией, ориентированной на конкретный материал, для удовлетворения требований высокой прозрачности и ресурсоэффективности в стеклянных конструкциях.

В последние десятилетия в качестве альтернативы механическим соединениям появилось несколько типов клеевых соединений (Centelles et al. 2019). Клеевое соединение с помощью структурных полимерных клеев снижает концентрацию напряжений в стекле и обеспечивает высокоэффективную конструкцию соединения. Прозрачные жесткие конструкционные клеи, такие как акрил, эпоксиды и полиуретаны, исследовались для точечных соединений небольшого размера в различных работах (Dispersyn et al. 2014; Dispersyn and Belis 2016; Kothe et al. 2016; Tasche 2007; Van Lancker et al. 2016; Vogt 2009; Вюнш 2017).

Более гибкие конструкционные силиконы часто используются для линейных опор фасадов со структурным герметиком, а также относительно жесткие и прозрачные силиконы для точечных опор (Драсс, 2020). Ламинированные соединения металл-стекло с различными промежуточными пленками обеспечивают высокую несущую способность в зависимости от материала промежуточного слоя (Иоанниду-Кати и др., 2018; Лутер и Сантансьеро, 2019; Сантарсьеро и др., 2017). И наоборот, искусственное старение и изменение температуры существенно влияют на свойства исследованных термопластичных полимеров. Вот почему для большинства клеевых соединений в строительной отрасли местные власти по-прежнему настаивают на дорогостоящих и сложных согласованиях.