Исследование листового стекла

Традиционно стекло в строительстве и на транспорте использовалось только как светопрозрачный материал, поэтому основными требованиями к нему были: высокий коэффициент пропускания света, малые оптические искажения, высокая стойкость к воздействию окружающей среды.

В настоящее время появились новые области применения стекла, такие как стеклянные полы, крыши, светопрозрачные ограждения, фасадные системы и многие другие. Стекло становится не только светопрозрачным, но и конструкционным материалом. Построены многоэтажные здания, у которых ограждающие конструкции выполнены полностью из стекла.

Всё сказанное выше свидетельствует о том, что времена, когда приоритетными были только оптические свойства стекла проходят, а появились новые требования, связанные с прочностными свойствами стекла.

Для стекла в настоящее время отсутствует методика определения коэффициента однородности по прочности и этот, очень важный показатель пока не нормируется. Коэффициент однородности стекла по прочности для каждого стекольного завода может быть различным и должен характеризовать стабильность производства и учитываться при расчете стекла на прочность.

Появилась необходимость разработки современных методов расчета конструкций с применением листового стекла и реализующих их эффективных расчетных программ, формулировки требований к остеклению зданий с учетом их значимости по безопасности пребывания в них людей, разработки нормативных документов по определению прочностных характеристик листового стекла в зависимости от этажности здания.

При эксплуатации зданий и сооружений листовое стекло в светопрозрачных и ограждающих конструкциях подвергается следующим воздействиям:

• термическим воздействиям, при перепаде температуры на границе раздела освещенной и теневой стороны;
• механическим воздействиям, при восприятии ветровых и снеговых нагрузок;
• ударным и огневым воздействиям.

При проектировании светопрозрачных и ограждающих конструкций листовое стекло должно быть рассчитано на восприятие нагрузок от данных воздействий.

Разрушение стекла от термических воздействий

От действия ветровых, снеговых и временных сосредоточенных нагрузок в стекле возникают сжимающие и растягивающие напряжения. При достижении этих напряжений предельных значений стекло будет разрушено. Что бы такое не происходило, стекло в светопрозрачных и ограждающих конструкциях должно быть рассчитано с определенной степенью надежности.

В Испытательном Центре «Самарастройиспытания» проведены экспериментальные и теоретические исследования прочности листового стекла применительно к светопрозрачным и ограждающим конструкциям.

По результатам исследований была разработана:

Методика расчета листового стекла при поперечном изгибе

Предел прочности листового стекла определяется по формуле:

Предел прочности стекла при изгибе необходимо указывать в проекте на здание.

Прогиб стекла в конструкциях определяется по формуле:

Данная методика проверена по результатам испытаний более 50 образцов стекла толщиной от 4 до 19 мм, с отношением короткой стороны к толщине от 100 до 300.

Погрешность расчетов по прочности и прогибу составила не более 10 процентов.

Данная методика расчета реализована в программе расчета «SOLID GLASS».