Блог проектировщика

Схлопывание стекол в стеклопакете. Разрушение стекол в стеклопакете зимой, при минусовой температуре

В заглавии этой темы больше вопросов чем ответов :- )

Итак попробую произвести расчеты и понять действительно ли риск схлопывания стеклопакетов с габаритами сторон более 5:1, выше чем у стеклопакетов с габаритами не выходящими за этот диапазон. Следует предупредить, всех тех инженеров, специалистов, профессионалов, которые найдут эту тему в Интернете, предупредить о том, что данные расчеты основаны мною по большей части на умозаключениях и обрывочной информации, пусть и с привлечением тяжелой артиллерии в виде Теории Упругости и парочки законов из курса физики.

 

Вводные данные:

Габариты стеклопакета: 500 х 4500мм.

Площадь стеклопакета: 2,25м2.

Формула стеклопакета: 4 – 20 – 4.

Температура при сборке стеклопакета: +200С

Температура эксплуатации стеклопакета: -320С

 

1. Выясняем объем стеклопакета в момент сборки стеклопакета:

formula_50

 

2. Применяем формулу из курса физики для определения объема стеклопакета при эксплуатационной температуре:

formula_51

 

3. Находим силу (F), действующую на площадь всего стеклопакета:

formula_52

 

Далее после рассмотрения многочисленных фотографий схлопывания стеклопакетов, видим что трещины проходят радиусом . К примеру от верхнего угла – к центру – к другому нижнему углу. Соответственно подразумеваем, что есть некая критическая площадь на поверхности стеклопакета, на которой наиболее максимально проявляется прогиб и изгибающие напряжения. Вот эту площадью, назову ее “Sзаштрих.” и буду ею в  дальнейшем оперировать.

 

  1. Определяю  “Sзаштрих.“

рис.1  –  габариты стеклопакета с осевой линией. Оранжевым цветом, показаны границы “Sзаштрих.“. Их получил следующим образом, — команда Circle (Круг), режим 3P. Далее кликаем три точки на одной из продольных сторон :

верхний  угол  –  центр  — угол.

Получили круг проходящий через 3 точки. Обрезали круг выходящий за габариты стеклопакета и командой Mirror (Зеркало) откопировали полученную дугу на противоположную сторону.

 

рис.2  -  включаем команду Circle (Круг), режим 2P. и кликаем две точки: верхний левый угол – верхний правый угол. Получил круг проходящий через две точки. Обрезаю его и полученную дугу зеленного цвета отзеркаливаю вниз.

рис.3 – Обрезаю все “хвостики” дуг, тем самым получаю один вогнутый треугольник. Эту фигуру я преобразую в замкнутую фигуру с центром тяжести, командой Region (Регион)

 

Итак, я получил “Sзаштрих.“. Осталось найти его центр тяжести относительно стеклопакета.

Находим его следующим образом:  командой massprop (характеристики объекта), кликаем на нашу фигуру. Появляется окно со справочными данными.

Нас интересует графа: Centroid с координатами X, Y

Производим следующие действия:

  1. не закрывая окна переходим в Model (Модель)
  2. включаем  команду Circle (Круг), и возвращаемся в окно со справочными данными.
  3. в командной строке этого окна, набираем координаты круга, через запятую. Необходимые координаты по X и Y берем из графы Centroid
  4. И нас перекидывает в режим Model (Модель), где появляется круг с центром в необходимых нам координатах.
  5. Фиксируем радиус круга к примеру радиусом в 300мм. – рис.4

 

Итак, я выяснил центр тяжести и площадь фигуры “Sзаштрих.“=0,275м2. На самом деле у стеклопакета должны быть две такие заштрихованные области. Но для расчета достаточно одной заштрихованной области

risunok_502

 

Далее следует определить Силу действующую на “Sзаштрих.“. Силу обозначу как (Fизб.’)

 

formula_53

 

Выбираю подходящий расчет прогиба в стекле, -” Расчет частично загруженной прямоугольной пластинки (стекла).”

formula_54

 

Результат: 0,017мм = 17мм. Это означает, что каждое стекло в стеклопакете прогнется на 17мм. А т.к., ширина межстекольной камеры у нас 20мм, то получается что стеклопакет схлопнется.

Осталось выяснить следующее, — лопнут ли стекла при этом?

 

Расчет максимальных изгибающих моментов Мx и Мy  для частичного загружения, производим по следующим формулам:

formula_55

 

Расчет максимального напряжения при изгибе  для частичного загружения, производим по следующим формулам:

formula_56

 

Итак после проверки, рассуждаю таким образом: если рассчитывать стеклопакет опираясь на нормативные правила СН 481-75, тогда нужно применять закаленное стекло, т.к согласно нормативам у закаленного стекла Ru= 250 кгс/м2 и мы приближаемся именно к этому диапазону. Далее вывод следующий, — максимальное изгибающее напряжение меньше критического для незакаленного стекла, это означает что стеклопакет с моей формулой (4-20-4) схлопнется, но стекла не лопнут.

 

Общий предварительный вывод такой: для России, где СН 481-75 является до сих пор действующим документом, необходимо в моей ф-ле стеклопакета,  только закалить оба стекла, не обращая внимания на прогиб стекол., т.к, документа запрещающего схлопывание стекол в стеклопакете до сих пор не существует.  Есть только накладываемые ограничения по прочности. Правда зимой будет смотреться такой стеклопакет крайне убого.

 

Окончательный вывод: Увеличить толщину стекол в стеклопакете, для предотвращения схлопывания.

 

Архивы
Наверх