Методика расчета прогибов стекол в составе стеклопакета под климатической нагрузкой

• Автор: Стратий, Павел Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. История развития конструкции стеклопакета

1.2. Обоснование задач исследования

1.2.1. Инженерная задача расчета климатической нагрузки

1.2.2. Архитектурная задача расчета климатической нагрузки

1.3. Рассмотренные физико-математические модели работы

стеклопакета под климатической нагрузкой

1.4. Рассмотренные методики определения климатической нагрузки

1.5. Выводы по главе
Глава 2. Методика расчета прогибов стекол в составе стеклопакета под климатической нагрузкой
2.1. Физико-математическая модель работы стеклопакета под климатической нагрузкой
2.2. Зависимости и формулы, необходимые для расчета
2.3. Исходные данные и сочетания нагрузок для вычисления климатической нагрузки в г. Москве
2.3.1. Климатические колебания атмосферного давления
2.3.2. Изменение давления с изменением абсолютной высоты
2.3.3. Изменение температуры окружающей среды
2.3.4. Снижение парциального давления внутри стеклопакета
2.3.5. Сочетания нагрузок: «зимний период»
2.3.6. Сочетания нагрузок: «летний период»
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные исследования стекол и стеклопакетов под односторонней и климатической нагрузкой
3.1. Постановка экспериментов

3.1.1. Эксперимент №1. Работа под односторонней нагрузкой
одинарного стекла
3.1.2. Эксперимент №2. Работа под односторонней нагрузкой
однокамерного стеклопакета
3.1.3. Эксперимент №3. Работа под односторонней нагрузкой
разгерметизированного однокамерного стеклопакета
3.1.4. Эксперимент №4. Работа под климатической нагрузкой
однокамерного стеклопакета
3.2. Анализ результатов экспериментов
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Исследование конструктивных параметров стеклопакетов для снижения прогибов стекол от климатической нагрузки
4.1. Теоретические предпосылки влияния различных параметров стеклопакета на его работу под климатической нагрузкой
4.2. Исследование конструктивных параметров стеклопакета, влияющих на прогибы стекол от климатической нагрузки
4.2.1. Исследование стеклопакетов различной площади
4.2.2. Исследование жесткости закрепления стекол пакетов
4.2.3. Исследование различных соотношений длин сторон
4.2.4. Исследование межстеколыюго расстояния
4.2.5. Исследование толщин стекол пакетов
4.3. Рекомендации по проектированию стеклопакетов на действие климатической нагрузки
4.4. Рекомендации о внесении дополнений в нормативные документы
4.5. Выводы по главе
5. Общие выводы и результаты работы
6. Список использованной литературы

Введение
Возрастающая тенденция к массовому использованию пакетного остекления в современном строительстве заставляет обратить внимание на особенности формирования напряженно-деформированного состояния в ограждающих конструкциях наружной оболочки, изучить различные составляющие климатической нагрузки и выбрать принципы проектирования светопрозрачных конструкций (далее - епк) с учетом сохранения архитектурного облика зданий.
Актуальность работы
В подавляющем большинстве светопрозрачных фасадов современных зданий в качестве заполнения используются стеклопакеты. В отличие от ранее применявшихся епк, в стеклопакетах возникает специфическая нагрузка. В европейской строительной практике данная нагрузка получила название «климатической» или, согласно терминологии стандарта ЕЫ 13474, «внутренней нагрузки». Климатическая нагрузка возникает из-за герметичности конструкции стеклопакета. После герметизации стеклопакет становится подверженным изменению температуры: при нагреве/охлаждении внутренний воздух расширяется/сжимается, внутри возникает избыточное или недостаточное давление, деформирующее стекла. Также разница давлений внутри и снаружи стеклопакета возникает при изменении атмосферного давления.
На протяжении всего срока эксплуатации с момента его герметизации
стеклопакет находится в напряженно-деформированном состоянии,
создаваемом климатической нагрузкой. Цикличность и знакопеременность
климатической нагрузки является основным фактором, определяющим
максимальный срок эксплуатации стеклопакета в 25 - 30 лет. Практически
действие климатической нагрузки можно визуально наблюдать как
оптические искажения на фасадной плоскости остекления из-за деформации
стекол стеклопакета. Данный эффект в ряде случаев полностью разрушает
эстетический и художественный замысел архитектора. Деформации стекол

воздуха внутри пакета в процессе эксплуатации также приводит к изменению его давления, что создает дополнительную нагрузку на стекла».
Понятие климатической нагрузки еще не было классифицировано как отдельный вид нагрузок и входило в понятие о совместной работе стекол через воздушную прослойку. Безусловно «работа» воздушной прослойки и климатическая нагрузка связаны, однако в первом случае рассматривается односторонне направленная нагрузка, как то ветровая, снеговая, собственный вес. А в случае климатической нагрузки имеется двунаправленная нагрузка извне или внутрь стеклопакета, которая в большей части представляется перемещением.

с;*'?

'.••Л*:-,

Ч? О] > . *г -

Рис. 1.10. Расчетные размеры стеклопакета, нагрузки и температуры
Предложенная методика расчета пакета с учетом пневмоэффекта заключается в следующем (см рис. 1.10):
В уравнении «обобщенного закона состояния» (Менделеева-РУ РУ
Клайпперона) ------= —^ объем стеклопакета был выражен через сумму

начального объема и приращений ДУр и Д^:
У = У0 + АУ+(Р-Р0)АУр,