관형 유리 기둥의 설계, 엔지니어링 및 실험 테스트

날짜: 2022년 7월 7일

이 연구는 이중화 및 화재 안전 메커니즘에 특히 중점을 두고 관형 유리 기둥의 설계, 제작 및 테스트를 중심으로 진행됩니다. 또한 다음과 같은 측면을 다룹니다. 기둥 모양; 청소 및 유지 관리; 끝 연결; 유리의 기하학적 공차 및 분리 가능성. 이러한 측면을 해결하기 위해 두 가지 대체 원형 중공(튜브) 컬럼 설계, 즉 MLA(공기 다중 층) 및 SLW(물 단일 층)가 초기에 개발 및 설계되었습니다. 두 개념 모두에서 주요 하중 지지 구조는 두 개의 동심 적층 유리 튜브로 구성됩니다.

따라서 이러한 개념의 제조 과제와 구조적 잠재력을 탐구하기 위해 프로토타입 제작 및 실험 작업은 적층되어 맞춤형 엔지니어링 강철 끝 연결부에 장착된 외경 115mm의 길이 300mm 샘플 6개에 중점을 둡니다. 제조 측면에서 적층 공정 및 관련 기포 형성, 내부 수지 경화 응력으로 인한 유리 파손 가능성, 유리관과 강철 끝 연결부 사이의 경계면에 특별한 주의를 기울입니다. 모든 샘플은 Ködistruct LG 2-PU 구성 요소로 적층되었습니다.

세 개의 샘플은 DURAN®(어닐링) 유리를 사용하여 조립되었으며 나머지 세 개는 DURATAN®(열 강화) 유리를 사용하여 조립되었습니다. 그 후, 중간층 재료의 거동, 디자인의 파손 후 거동, 어닐링된 샘플과 열 강화된 샘플 간의 차이, 유리관의 용량 및 성능을 조사하지 못할 때까지 6개의 샘플을 압축 테스트합니다. 끝 연결. 초기 균열은 DURAN® 샘플에서 95-160kN(압축 강도 30-50MPa) 사이에서 나타났고, DURATAN® 샘플에서는 120-160kN(압축 강도 37-50MPa) 사이에서 나타났습니다.

이러한 하중은 계산에 의해 추정된 것보다 낮습니다. 구체적으로 계산된 하중의 34~64%에서 첫 번째 균열이 발생하였다. 그럼에도 불구하고, 샘플은 첫 번째 균열 이후 상당한 하중 지지 용량으로 견고한 것으로 확인되어 DURATAN® 샘플의 경우 최대 152MPa, DURAN® 샘플의 경우 최대 233MPa의 최대 공칭 압축 강도 용량을 제공합니다. .

1.1. 문제 소개

유리의 높은 압축 강도로 인해 기둥과 같은 압축 부재에 이상적으로 적합합니다. 유리 기둥은 투명성이 공간 연속성과 실내 공간의 일광 투과율을 높여주기 때문에 특히 유망한 응용 분야입니다. 그러나 충분한 강도 데이터 및 건축 지침 부족, 불확실한 변수, 비용, 제조상의 복잡성, 열악한 내화성, 낮은 인장 강도, 유리의 부서지기 쉬운 특성 및 자발적인 등 여러 가지 이유로 인해 실제로 적용되는 경우는 거의 없습니다. 실패(Kalamar 외. 2016)(Oikonomopoulou 외. 2017).

Nijsse와 Ten Brincke(2014)에 따르면 모든 유리 기둥에는 프로파일형, 층형 관형, 번들형, 주조형 및 스택형 등 5가지 유형이 있습니다. Oikonomopoulouet al. (2017)은 다양한 유형의 전체 유리 기둥에 대해 지금까지 수행된 실험 작업에 대한 광범위한 개요를 제시하며 현재 건물에 적용되는 유일한 독립형 구조 유리 기둥은 십자형 십자가가 있는 프로파일 유리 기둥이라고 명시합니다. -부분. 그럼에도 불구하고 폐쇄형 관형 프로파일 기둥은 훨씬 더 나은(비틀림) 좌굴 저항을 나타냅니다. 또한 각도와 모서리가 부족하기 때문에 우발적인 충격에 덜 민감하며(Eekhout 2019) 시각적으로 덜 방해적인 것으로 인식될 수 있습니다.

Achenbach와 Jung(2003)에 의해 유리관에 대한 일부 실험적 연구가 수행되었지만 Doenitz et al. (2003) 및 Overend et al. (2005)에 따르면 효율적인 형상의 유리기둥형에 대해서는 아직까지 관련 확인 및 계산 방법과 함께 잘 정립된 제조 방법이 없습니다. 유리관 기둥의 기존 사례가 부족함에도 불구하고 유리관은 이전에 텐세그리티 구조(Achenbach and Jung 2003), 런던의 Tower Place 아트리움 정면(Doenitz et al. 2003) 및 유리관에서 조명되는 색상으로 장력과 압축을 보여주는 지퍼 트러스 빔(Glass & Swinging Structures bv. 2021).