Βασικές αρχές μηχανικής συμπεριφοράς και παραδείγματα εφαρμογής δομικών στοιχείων από γυαλί και αλουμίνιο

Κορλού, Σοφία; Korlou, SofiaKorlou, Sofia

dc.contributor.author	Κορλού, Σοφία	el
dc.contributor.author	Korlou, SofiaKorlou, Sofia
dc.date.accessioned	2018-01-24T11:46:31Z
dc.date.available	2018-01-24T11:46:31Z
dc.date.issued	2018-01-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46296
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7431
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Δομοστατικός Σχεδιασμός και Ανάλυση των Κατασκευών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Γυαλί	el
dc.subject	Πολυστρωματική διάταξη	el
dc.subject	Αλουμίνιο	el
dc.subject	Προσόψεις	el
dc.subject	Φέροντα τοιχώματα	el
dc.subject	Glass	en
dc.subject	Aluminum	en
dc.subject	Structural elements	en
dc.title	Βασικές αρχές μηχανικής συμπεριφοράς και παραδείγματα εφαρμογής δομικών στοιχείων από γυαλί και αλουμίνιο	el
dc.title	Principles of mechanical behavior and applications of glass and aluminium structural elements
heal.type	masterThesis
heal.classification	Δομική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-27
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια αυξανόμενη χρήση του γυαλιού ως δομικού υλικού, με τα προϊόντα που προέρχονται από την επεξεργασία του να βρίσκουν εφαρμογή ως φέροντα στοιχεία σε πατώματα, οροφές, στέγαστρα και προσόψεις. Η παρούσα εργασία εστιάζει στην πολυστρωματική διάταξη φύλλων γυαλιού και διερευνά την επίδραση της ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς της ενδιάμεσης στρώσης στην απόκριση του φορέα. Έχοντας ως αναφορά δύο συνήθη συστήματα γυάλινης πρόσοψης, της Δομικής Σιλικόνης 4 πλευρών και της Μετωπικής Σύνδεσης Υαλοπινάκων, περιλαμβάνει αρχικά τον σχεδιασμό και έλεγχο σε ΟΚΑ και ΟΚΛ ενός πολυστρωματικού υαλοπίνακα για την περίπτωση εγκάρσιας φόρτισης. Το πρώτο σύστημα, της Δομικής Σιλικόνης, αποτελείται από κατακόρυφους ορθοστάτες και οριζόντιες τραβέρσες αλουμινίου που παρέχουν περιμετρική στήριξη στο γυαλί. Η συγκράτηση των πάνελ στον μεταλλικό σκελετό επιτυγχάνεται μέσω πιστοποιημένης φέρουσας σιλικόνης δύο συστατικών. Το δεύτερο σύστημα, της Μετωπικής Σύνδεσης, αφορά τον συμβατικό τρόπο στερέωσης των υαλοπινάκων με εγκιβωτισμό της βάσης και κεφαλής τους σε προφίλ ανοξείδωτου χάλυβα διατομής U. Οι αρμοί μεταξύ διαδοχικών υαλοπινάκων σφραγίζονται με σιλικονούχα κόλλα, η οποία επισημαίνεται πως σε αυτήν την περίπτωση εξυπηρετεί αποκλειστικά σκοπούς στεγανοποίησης και δεν μπορεί να θεωρηθεί πως συμβάλλει στη στήριξη της διάταξης. Ο αριθμός και το πάχος των φύλλων γυαλιού καθορίζονται για τη διατομή του φορέα κάθε συστήματος από μια διαδικασία προδιαστασιολόγησης, ενώ η επάρκειά τους ελέγχεται στη συνέχεια μέσα από κατάλληλες αναλύσεις στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων ADINA. Μελετάται η επίδραση της γεωμετρικής μη γραμμικότητας στο μέγεθος των αναπτυσσόμενων μεγεθών και την κατανομή των τάσεων στην επιφάνεια του υαλοπίνακα και αξιολογείται η προσέγγιση του ισοδύναμου πάχους ως εργαλείο σχεδιασμού για την πρόβλεψη μέγιστων τάσεων και μετατοπίσεων. Στην περίπτωση του πλαισιωτού συστήματος ο σχεδιασμός επεκτείνεται και στον προσδιορισμό των απαιτούμενων διατομών για τα μέλη αλουμινίου κατά τις διατάξεις του ΕΝ 1999-1-1, ενώ για το αμφιέρειστο σύστημα προσομοιώνονται οι λεπτομέρειες στήριξης στα δύο άκρα του πάνελ και στη συνέχεια επιδιώκεται η απλοποίηση του μοντέλου μέσω της χρήσης ελατηρίων και δέσμευσης των κατάλληλων βαθμών ελευθερίας. Οι σύγχρονες εφαρμογές φέρουσας υάλωσης εμπεριέχουν συχνά την αξιοποίηση του γυαλιού και ως φέροντος τοιχώματος, το οποίο συνεισφέρει στην οριζόντια παγίωση του φορέα και αντικαθιστά τους συμβατικούς συνδέσμους δυσκαμψίας. Λαμβάνοντας υπόψη τη μεγάλη λυγηρότητα των στοιχείων γυαλιού και την επακόλουθη ευαισθησία τους σε φαινόμενα αστάθειας, η εργασία μελετά επιπλέον τη συμπεριφορά του ίδιου υαλοπίνακα σε διατμητικό λυγισμό στα πλαίσια των δύο συστημάτων πρόσοψης. Η επιρροή στην απόκριση του φορέα της διατμητικής σύνδεσης που εξασφαλίζει η ενδιάμεση στρώση, του πάχους της διατομής, καθώς και του τρόπου με τον οποίο επιτυγχάνει κάθε σύστημα τη στερέωση του υαλοπίνακα στον μεταλλικό σκελετό, αποτελεί βασικό πυρήνα της μελέτης και διερευνάται με τη διεξαγωγή γραμμικών και μη γραμμικών αναλύσεων. Κρίσιμα φορτία λυγισμού δίνουν μια πρώτη εκτίμηση της αντοχής, ενώ στη συνέχεια δρόμοι ισορροπίας περιγράφουν με ακρίβεια τη μεταλυγισμική συμπεριφορά και αναδεικνύουν φαινόμενα γεωμετρικής μη γραμμικότητας. Τέλος, οι υπολογιζόμενες οριακές αντοχές παρουσιάζονται συγκεντρωτικά σε όρους μειωτικού συντελεστή χ και συγκρίνονται με προτεινόμενες καμπύλες λυγισμού, ώστε να ελεγχθεί η καταλληλότητα των κανονιστικών διατάξεων που βασίζονται στον Ευρωκώδικα 3 για τον σχεδιασμό των υαλοπινάκων.	el
heal.abstract	In modern architecture and civil engineering structural glass becomes more and more popular. Various products based on float glass are nowadays used as load-bearing elements in applications ranging from floors and roofs to canopies and facades. The present thesis focuses on laminated glass and investigates the role that viscoelastic mechanical parameters of the interlayer play in determining the response of the whole structure. With regard to two common glass façade systems, four-sided structural silicone glazing and butt-joint glazing, it firstly includes the design of a laminated glass pane subjected to transverse loads in compliance with the requirements associated with ultimate and serviceability limit states. In structural silicone glazing, the glass is supported on all four edges by metal transoms and mullions. Retention to the metal members is accomplished with an appropriate structural silicone bond-joint. Butt-joint concerns a generally conventional approach to the head and sill glazing, using metal U profiles and wet or dry sealants. The vertical edges of adjacent glass lites are sealed with a silicone sealant. A key distinction is that in this case the sealant acts as a weather seal only and, absent the interior supporting mullion, cannot be considered to be structural. The number and thickness of glass sheets forming the cross-section of the pane of each system are defined through a preliminary design procedure, while their adequacy is then checked by numerical analyses realized with the finite element program ADINA. Values derived from the finite element method are compared with those predicted using the effective thickness approach, so as to verify if the methodology can be used as a design tool. Further analyses also examine the effect of geometric non linearity on the magnitude of the stresses and displacements. In the case of the framed system, the design is extended to the determination of the optimal cross-sections of mullions and transoms according to EN 1999-1-1. In the case of the butt-joint system, two numerical models are created. The first one elaborately simulates the rebates at each end of the pane, while the second is a more simplified one that mimics the whole structure behavior with the aid of springs and appropriate boundary conditions. Glass panes are also increasingly being used in modern buildings as shear walls, able to ensure stabilization and stiffening contribution to entire structural systems and thus replace conventional bracings. Considering the high slenderness of glass elements and their subsequent susceptibility to stability failure, the thesis examines next the shear buckling behavior of the same laminated glass pane based on the support conditions of the two glass façade systems. Linear and non-linear analyses investigate the influence of the composite action achieved by the adopted interlayer, the thickness of the pane cross-section, as well as the type of joint used for the retention of glass to the substructure on the response of the system. Critical buckling loads represent a first approach to upper strength limits, while following load paths take into account geometric non-linearity and demonstrate a post-buckling reserve caused by the membrane effect. Finally, the numerically derived ultimate strengths are presented in terms of shear reduction factor χ and compared with recommended buckling curves, so that the applicability of this Eurocode 3-based design method to glass panes can be assessed.
heal.advisorName	Γαντές, Χάρης	el
heal.committeeMemberName	Αβραάμ, Τάσος	el
heal.committeeMemberName	Ραυτογιάννης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Γαντές, Χάρης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	146 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true