Experimental studies on metal-glass point connections with various configurations of mesh reinforcement

• Autorzy: Kozłowski, Marcin , Wasik, Dominik , Cwyl, Maciej

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne połączeń punktowych metal-szkło z różnymi konfiguracjami zbrojenia siatką

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the phenomenon of post-breakage capacity in point-fixed laminated glass elements. It reports the results of an ongoing research project aimed at developing a reinforced point-fixed laminated glass element with locally embedded steel mesh. In total, 36 specimens (300 x 300 mm2) varying in the thickness of component panes (8, 10 and 12 mm) and the diameter of the reinforcing inserts (75, 110 and 150 mm) were tested. The specimens comprised two toughened glass panes, an EVA Clear interlayer and a woven steel mesh consisting of wires (0.35 mm in diameter) at a spacing of 1 x 1 mm2. The tests were carried out in a spatial testing machine allowing the point connector to be loaded at an angle of 45 degrees. This way of loading the fastener corresponds to its loading condition in an actual application (e.g. a glass canopy with diagonal rods). All samples presented similar behaviour during testing. In the first phase, the relationship between the load and the displacement refers to the elastic response of the sample to the load. Following the glass failure, there is a sudden drop in the force due to the loss of tensile stiffness of fractured glass. After this stage, progressive degradation of the samples occurs due to further loading. In this phase, the force is initially increasing and stabilising – this point is considered an ultimate failure (in the post-breakage phase), and the experiment is terminated. For all test series, the reinforcement increases the post-breakage capacity.

PL

Artykuł dotyczy zjawiska nośnosci pokrytycznej elementów mocowanych punktowo wykonanych ze szkła laminowanego. Przedstawia wyniki projektu badawczego mającego na celu opracowanie wzmocnionego, mocowanego punktowo elementu wykonanego ze szkła laminowanego z lokalnie osadzoną siatką stalową. Łącznie przebadano 36 próbek (300 mm x 300 mm) różniących się grubością tafli (8, 10 i 12 mm) oraz srednic˛a siatki wzmacniaj˛acej (75, 110 i 150 mm). Próbki składały się z dwóch tafli szkła hartowanego, folii EVA Clear oraz plecionej, stalowej siatki wykonanej z drutów o średnicy 0,35 mm w rozstawie 1 mm x 1 mm. Badania prowadzono w przestrzennej maszynie wytrzymałościowej umożliwiającej obciążanie łącznika punktowego pod kątem 45 stopni. Ten sposób obciążenia łącznika odpowiada jego stanowi obciążenia w rzeczywistym zastosowaniu (np. szklany daszek z wieszakami). Wszystkie próbki wykazały podobne zachowanie w czasie badań. W pierwszej fazie zależność między obciążeniem a przemieszczeniem odnosi się do sprężystej odpowiedzi próbki na obciążenie. Po zarysowaniu szkła następuje nagły spadek siły z powodu utraty sztywności na rozciąganie zarysowanego szkła hartowanego. Po tym etapie następuje postępująca degradacja próbek w wyniku dalszego obciążania. W tej fazie siła początkowo rośnie, po czym ulega stabilizacji – ten punkt jest uważany za obciążenie graniczne (w stanie pokrytycznym) i eksperyment przerwano. W przypadku wszystkich serii badawczych, osadzenie siatki stalowej w warstwie folii zwiększyło nośność w stanie pokrytycznym. Badania przeprowadzono w ramach projektu badawczego "Innowacyjne rozwiązania dla szkła laminowanego mocowanego punktowo o zwiększonej nośności pokrytycznej” finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu LIDER XI.

Słowa kluczowe

PL

szkło laminowane; połączenie punktowe; wzmocnienie; zbrojenie siatką; nośność pokrytyczna

EN

laminated glass; point connection; reinforcement; mesh reinforcement; post-breakage capacity

• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 3
• Strony: 71--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kozłowski, Marcin

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland,

autor

Wasik, Dominik

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland,

autor

Cwyl, Maciej

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] J. E. Shelby, Introduction to glass science and technology. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2020.
• [2] A. Jóźwik, "Introduction to structural design of glass according to current European standards”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 2, pp. 147-170, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140634.
• [3] X. Centelles, J. R. Castro, and L. F. Cabeza, “Experimental results of mechanical, adhesive, and laminated connections for laminated glass elements – a review”, Engineering Structures, vol. 180, pp. 192-204, 2019, doi: 10.1016/j.engstruct.2018.11.029.
• [4] M. Martín, X. Centelles, A. Solé, C. Barreneche, A. I. Fernández, and L. F. Cabeza, “Polymeric interlayer materials for laminated glass: A review”, Construction and Building Materials, vol. 230, art. no. 116897, 2020, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116897.
• [5] F. P. Bos, “Safety concepts in structural glass engineering: Towards an integrated approach”, PhD thesis, Delft University, The Netherlands, 2009.
• [6] A. Vedrtnam and S. J. Pawar, “Laminated Plate Theories and fracture of laminated glass plate – a review”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 186, pp. 316-330, 2017, doi: 10.1016/j.engfracmech.2017.10.020.
• [7] K. Grębowski and A. Wróbel, “Architectural and Urban Planning Solutions for the protection of heritage buildings in the context of terrorist attacks: Following the example of Passive Protection Systems”, Buildings, vol. 12, no. 7, art. no. 988, 2022, doi: 10.3390/buildings12070988.
• [8] G. Royer-Carfagni and M. Silvestri, “Fail-safe point fixing of structural glass. New advances”, Engineering Structures, vol. 31, no. 8, pp. 1661-1676, 2009, doi: 10.1016/j.engstruct.2009.02.050.
• [9] C. Bedon, “Time-domain numerical analysis of single pedestrian random walks on laminated glass slabs in pre- or post-breakage regime”, Engineering Structures, vol. 260, art. no. 114250, 2022, doi: 10.1016/j.engstruct.2022.114250.
• [10] G. Castori and E. Speranzini, “Structural analysis of failure behavior of laminated glass”, Composites Part B: Engineering, vol. 125, pp. 89-99, 2017, doi: 10.1016/j.compositesb.2017.05.062.
• [11] M. Kozłowski, “Experimental and numerical assessment of structural behaviour of glass balustrade subjected to soft body impact”, Composite Structures, vol. 229, art. no. 111380, 2019, doi: 10.1016/j.compstruct.2019.111380.
• [12] C. Zhao, J. Yang, X. Wang, and I. Azim, “Experimental investigation into the post-breakage performance of pre-cracked laminated glass plates”, Construction and Building Materials, vol. 224, pp. 996-1006, 2019, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.286.
• [13] X. Wang, J. Yang, W. T. Chong, P. Qiao, S. Peng, and X. Huang, “Post-fracture performance of laminated glass panels under consecutive hard body impacts”, Composite Structures, vol. 254, art. no. 112777, 2020, doi: 10.1016/j.compstruct.2020.112777.
• [14] I. Stelzer and M. Singh Rooprai, “Post Breakage Strength Testing for Overhead Laminated Glass", presented at Challenging Glass 5 – Conference on Architectural and Structural Applications of Glass, 16-17 June 2016, Ghent University, Belgium, doi: 10.7480/cgc.5.2265.
• [15] A. H. C. Chen, and J. Yang, “Simulating the breakage of glass under hard body impact using the combined finite-discrete element method”, Computers & Structures, vol. 177, pp. 56-68, 2016, doi: 10.1016/j.compstruc.2016.08.010.
• [16] F. Bos, C. Louter, and F. Veer, “Structural Glass Beams with Embedded Glass Fibre Reinforcement,” presented at Challenging Glass 2 – Conference on Architectural and Structural Applications of Glass, 20-21 May 2010, Delft University of Technology, The Netherlands, doi: 10.7480/cgc.2.
• [17] C. Bedon and C. Louter “Structural glass beams with embedded GFRP, CFRP or steel reinforcement rods: Comparative experimental, analytical and numerical investigations”, Journal of Building Engineering, vol. 22, pp. 227-241, 2019, doi: 10.1016/j.jobe.2018.12.008.
• [18] M. Achintha and T. Zirbo “Developments in GFRP Reinforced Bolted Joints in Glass”, presented at Challenging Glass 6 – Conference on Architectural and Structural Applications of Glass, 17-18 May 2018, Delft University of Technology, The Netherlands, doi: 10.7480/cgc.6.2153.
• [19] M. Achintha and T. Zirbo “GFRP reinforced high performance glass-bolted joints: Concept and experimental characterization”, Construction and Building Materials, vol. 274, art. no. 122058, 2021, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.122058.
• [20] M. Kozłowski, D. Wasik, and K. Zemła, „Monotonic and Creep Studies on the pull-through resistance of laminated glass with locally embedded steel mesh”, Materials, vol. 15, no. 20, art. no. 7083, 2022, doi: 10.3390/ma15207083.
• [21] EN 16612:2020 Glass in Building -Determination of the Lateral Load Resistance of Glass Panes by Calculation. CEN, 2020.
• [22] EN 1993-1-1:2022 Eurocode 3: Design of Steel Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings. CEN, 2020.
• [23] M. Cwyl, R. Michalczyk, N. Grzegorzewska, and A. Garbacz, “Predicting Performance of Aluminum – Glass Composite Facade Systems Based on Mechanical Properties of the Connection”, Periodica Polytechnica Civil Engineering, vol. 62, no. 1, pp. 259-266, 2018, doi: 10.3311/PPci.9988.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.150971