Stress and deflection in multi-glazed IGUs of various dimensions

• Autorzy: Respondek Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2021.1.31

Warianty tytułu

PL

Naprężenia i ugięcia w wielokomorowych szybach zespolonych o różnych wymiarach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the structure of insulating glass units (IGUs) there are gas-filled gaps. Therefore, changes in atmospheric pressure and temperature, as well as the action of wind, result in a load on the component glass panes. However, the deflection of the panes connected with climatic loads results in an interaction of the gas closed in the gaps, which partially reduces climatic influences. The aim of this article is to analyze the influence of IGUs dimensions on the maximum stresses and deflections in the component glass panes, also in the context of the use of multi-glazed IGUs. Three typical loads were analyzed. It was found that in the case of wind load, with increasing dimensions of the IGUs, the stresses and deflections increase. On the other hand, in the case of loads related to pressure and temperature changes, in large-size IGUs, the gas interaction in the gaps is significant, which reduces the resultant load on the panes. It has been shown that there are critical IGU dimensions here for which the stress and deformation ratio are greatest. It was also found that increasing the number of gaps in IGUs results in a significant increase in the stress and deflection values due to climatic loads.

PL

W konstrukcji szyb zespolonych (IGUs) istnieją szczelne szczeliny wypełnione gazem. W związku z tym zmiany ciśnienia atmosferycznego i temperatury, a także działanie wiatru skutkują obciążeniem składowych płyt szklanych. Jednak związane z obciążeniami klimatycznymi ugięcie płyt skutkuje interakcją gazu zamkniętego w szczelinach, która częściowo redukuje te wpływy klimatyczne. Celem artykułu jest analiza wpływu wymiarów IGUs na maksymalne naprężenia i ugięcia w szybach składowych, również w kontekście stosowania szyb wielokomorowych. Analizowano trzy typowe obciążenia. Stwierdzono, że w przypadku obciążenia wiatrem przy zwiększaniu wymiarów IGUs naprężenia i ugięcia rosną, natomiast w przypadku obciążeń związanych ze zmianami ciśnienia i temperatury w szybach wielkowymiarowych interakcja gazu w szczelinach jest znacząca, przez co maleje wypadkowe obciążenie szyb. Pokazano, że istnieją tutaj krytyczne wymiary IGUs, dla których naprężenie i wskaźnik deformacji są największe. Stwierdzono również, że zwiększenie liczby szczelin w IGUs skutkuje znaczącym zwiększeniem wartości naprężenia i ugięcia spowodowanego obciążeniami klimatycznymi.

Słowa kluczowe

EN

glass in building; insulating glass units; climatic loads; stress and deflection of glass panes

PL

szkło w budownictwie; szyby zespolone; obciążenia klimatyczne; naprężenie i ugięcie szyb

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 27 (177)
• Strony: 213--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Respondek Zbigniew

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-218 Częstochowa

• https://orcid.org/0000-0003-0204-5061

Bibliografia

• [1] Solvason K.R., Pressures and Stresses in Sealed Double Glazing Units, Technical Paper No. 423, Division of Building Research, National Research Council Canada. Ottawa, 1974.
• [2] Feldmeier F., Klimabelastung und Lastverteilung bei Mehrscheiben-Isolierglas, Stahlbau 2006, 6(75), 467-478.
• [3] Feldmeier F., Bemessung von Dreifach-Isolierglas, Stahlbau Spezial 2011 - Glasbau/Glass in Building, 75-80
• [4] Feldmann M., Kasper R., et al., Guidance for European Structural Design of Glass Components. Support to the implementation harmonization and further development of the Eurocodes, Luxembourg Publications Office of the European Union, 2014.
• [5] Curcija C., Vidanovic S., Predicting thermal transmittance of IGU subject to deflection. Lawrence Berkeley National Laboratory, Environmental Energy Technologies Division, Berkeley, California, 2012.
• [6] Stratiy P., Numerical-and-analytical method of estimation insulated glass unit deformations caused by climate loads. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport EMMFT, Advances in Intelligent Systems and Computing, 2017, 692, 970-979.
• [7] Velchev D., Ivanov I.V., A finite element for insulating glass units. Challenging Glass 4 & COST Action TU0905 Final Conference, Louter, Bos, Belis & Lebet Eds., Taylor & Francis Group, London, 2014, 311-318.
• [8] Hart R., Goudey H., Arasteh D., Curcija D.C., Thermal performance impacts of center-of-glass deflections in installed insulating glazing units. Energy and Buildings 2012, 54, 453-460.
• [9] Penkova N., Krumov K., Zashkova L., Kassabov I., Heat transfer and climatic loads at insulating glass units in window systems, International Journal of Advances in Science Engineering and Technology 2017, 5, 2, 2, 22-28.
• [10] Buddenberg S., Hof P., Oechsner M., Climate loads in insulating glass units: comparison of theory and experimental results, Glass Struct. Eng. 2016, 1, 301-313.
• [11] Respondek Z., Rozkład obciążeń środowiskowych w wielokomorowej szybie zespolonej, Construction of Optimized Energy Potential, 2017, 1(19), 105-110.
• [12] Respondek Z., Heat transfer through insulating glass units subjected to climatic loads, Materials 2020, 13, 2.
• [13] Timishenko S, Woinowsky-Krieger S., Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill Book Company, New York - Toronto - London 1959.
• [14] https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure (Accessed 17 Feb. 2021).