MỞ ĐẦU Hình 1.1 Các công trình sử dụng kết cấu kính ghép ở 1 số nước trên thế giới .2 Các công trình sử dụng kết cấu kính ghép ở Việt Nam. 4 Chương 2: TỔNG QUAN Hình 2.1 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của J.2 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của Stewart (1991)[2].3 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của GRLT Source: Behr, Minor, Norville (1993) [3] .4 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của M.5 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của Kinga Pankhardt (2010) [5].6 Mô hình và kết quả từ thí nghiệm của M.7 Mô hình và kết quả đạt được thực hiện bởi T.8 Kích thước các lớp cấu tạo kính ghép.9 Sự thay đổi môđun đàn hồi của film PVB .10 Mô hình thí nghiệm 4 điểm uốn (EN 1288-3:2000[9]). 18 Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .1 Cấu tạo kính ghép .2 Ứng xử khi bị vỡ của kính cường lực và kính ghép cường lực.3 Kính cường lực không làm thay đổi tính năng truyền sáng và tỏa nhiệt của kính .4 Cấu tạo vật liệu film PVB .5 Chương trình thí nghiệm kính ghép 2 lớp.6 Cất trữ mẫu thí nghiệm tại phòng thí nghiệm .7 Phương pháp thí nghiệm uốn 4 điểm .8 Thiết bị thí nghiệm .9 Hộp gia nhiệt.11 Kiểu phá hoại của mẫu B01-2P .13 Kiểu phá hoại của mẫu B02-2P- 500 C .16 Kiểu phá hoại của mẫu B04-2P- 800 C .18 Kiểu phá hoại của mẫu B05-3P- 300 C .20 Kiểu phá hoại của mẫu B06-3P- 500 C .22 Kiểu phá hoại của mẫu B07-3P- 650 C .24 Kiểu phá hoại của mẫu B08-3P- 800 C .26 Kiểu phá hoại của mẫu A01-2P- 300 C .28 Kiểu phá hoại của mẫu A02-2P- 500 C .30 Kiểu phá hoại của mẫu A03-2P- 800 C .32 Kiểu phá hoại của mẫu A04-3P- 300 C .34 Kiểu phá hoại của mẫu A05-3P- 500 C .36 Kiểu phá hoại của mẫu A06-3P- 800 C .37 Sơ đồ phá hoại nứt do uốn của kính ghép .38 Biểu đồ quan hệ P ymid của nhóm mẫu 8mm+2PVB+8mm .39 Biểu đồ quan hệ P ymid của nhóm mẫu 8mm+3PVB+8mm .40 Biểu đồ quan hệ P ymid của nhóm mẫu 12mm+2PVB+12mm .41 Biểu đồ quan hệ P ymid của nhóm mẫu 12mm+3PVB+12mm.42 Biểu đồ quan hệ lực Pu T 0 C của 2 nhóm mẫu.43 Biểu đồ quan hệ chuyển vị ymid T 0 C của 2 nhóm mẫu .44 Biểu đồ quan hệ Pu hglass của 2 nhóm mẫu .45 Biểu đồ quan hệ ymid hglass của 2 nhóm mẫu .46 Biểu đồ quan hệ max T 0 C của 4 nhóm mẫu .47 Sơ đồ tính toán của mẫu thí nghiệm. 58 x Chương 4: MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU KÍNH GHÉP Hình 4.1 Mô đun đàn hồi lớp PVB .2 Mô hình phần tử trong SJ MEPLA .3 Thứ tự các lớp vật liệu trong SJ MEPLA .4 Mô hình phần tử SOLID65 .5 Mô hình phần tử SOLSH190.6 Mô hình phần tử và chia lưới trong ANSYS.7 Gán điều kiện biên và tải trọng.8 Lưu đồ tính toán trong SJ MEPLA .9 Lưu đồ tính toán trong ANSYS.10 Biểu đồ quan hệ ymid T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .11 Biểu đồ quan hệ max T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .12 Biểu đồ tỷ số / ref T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .13 Độ võng của kính ghép (lớp 1-lớp kính dưới).14 Sự phân bố ứng suất uốn trong kính ghép.15 Biểu đồ quan hệ ymid T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .16 Biểu đồ quan hệ max T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .17 Biểu đồ quan hệ shear T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .18 Biểu đồ tỷ số / ref T 0 C của nhóm mẫu 8mm và 12mm .19 Độ võng của kính ghép (lớp kính dưới) .20 Sự phân bố ứng suất uốn trong kính ghép.21 Sự phân bố ứng suất cắt XZ trong kính ghép.
77 xi Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Hình 5.1 Biểu đồ quan hệ ymid T 0 C của nhóm mẫu 8mm-2P và 8mm-3P .2 Biểu đồ quan hệ ymid T 0 C của nhóm mẫu 12mm-2P và 12mm-3P .3 Biểu đồ quan hệ % ymid T 0 C của nhóm mẫu 8mm-2P và 8mm-3P.4 Biểu đồ quan hệ % ymid T 0 C của nhóm mẫu 12mm-2P và 12mm-3P .5 Biểu đồ quan hệ max T 0 C của nhóm mẫu 8mm-2P và 8mm-3P.6 Biểu đồ quan hệ max T 0 C của nhóm mẫu 12mm-2P và 12mm-3P .7 Biểu đồ quan hệ % max T 0 C của nhóm mẫu 8mm-2P và 8mm-3P .8 Biểu đồ quan hệ % max T 0 C nhóm mẫu 12mm-2P và 12mm-3P. 81 1 Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài: Ngày nay kính ghép cường lực hay bán cường lực thường được sử dụng cho công trình cao tầng do tính thẩm mỹ cao, tính an toàn và khả năng chịu lực lớn. Khi kính ghép vỡ, những mảnh vỡ sẽ dính vào lớp film xen giữa, và chúng được giữ lại với nhau, không bị văng ra ngoài. Vấn đề an toàn của sản phẩm chính là ngăn chặn được sự nguy hiểm, rủi ro do việc vỡ kính gây ra, bảo vệ tốt cho công trình, chống lại các hành vi cố ý phá hoại bằng súng, nổ và cháy.
Vậy nên phần lớn kính ghép cường lực dùng làm tường bao che trong suốt chịu tải trọng gió ở bên ngoài. Một số trường hợp thì dùng kính ghép để cách âm và trang trí. Kính ghép được tạo thành từ việc ghép các lớp kính lại với nhau có lớp vật liệu polyme xen giữa. Thông thường PVB (polyvinyl butyral) được sử dụng như vật liệu polyme xen giữa của kính ghép.
Khả năng chịu lực của kính ghép bị ảnh hưởng bởi yếu tố quan trọng là nhiệt độ, trong đó những thuộc tính của vật liệu xen giữa bị thay đổi đáng kể, đặc biệt khi nhiệt độ tăng cao. Việc nghiên cứu ứng xử của kính ghép là rất quan trọng nhằm biết rõ thuộc tính vật lý của các lớp kính cũng như thuộc tính vật lý và cơ học của vật liệu xen giữa. Đặc biệt nhiệt độ và tốc độ gia tải ảnh hưởng mạnh mẽ đến thuộc tính của lớp vật liệu polyme xen giữa, và do đó ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải của kết cấu kính ghép. Ứng xử uốn của kính ghép phụ thuộc vào khả năng chống cắt và độ cứng của lớp film xen giữa.
Khả năng chống trượt của vật liệu polyme xen giữa kính ghép phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, tốc độ gia tải và thời gian chịu tải. Do đó ứng xử trượt của vật liệu film xen giữa và 2 lớp kính cường lực cần được tìm hiểu tại các mức nhiệt độ khác nhau của chương trình thí nghiệm. 2 Kính ghép - laminated glass (LG) Tường LG Trần nhà LG Venus Building, Manchester (Anh) The Children's Hospital of Philadelphia Koeln Triangle (New York) (Đức) Hình 1.1 Một số công trình sử dụng kết cấu kính ghép trên thế giới. 3 Sân bay Quốc Tế Cần Thơ – TP.Cần Thơ Tổ hợp 423 Minh Khai – Hai Bà Trưng – Hà Nội Căn hộ cao cấp Phú Mỹ Hưng – Q.Bình Thạnh (kính ghép 3+0.38+4mm, (kính ghép cường lực 10+1.
Hùng Vương – TP.Huế Kho Bạc TP.1 (sử dụng kính ghép 8+1.14+8mm) (sử dụng kính ghép 4+0.2 Một số công trình sử dụng kết cấu kính ghép ở Việt Nam.2 Nhiệm vụ và nội dung của đề tài: Nhằm đánh giá đúng khả năng chịu lực và ứng xử của kết cấu kính ghép khi chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, chương trình thực nghiệm được tiến hành trên 14 mẫu với sự thay đổi chiều dày lớp PVB, thay đổi chiều dày kính và được thí nghiệm ở các mức nhiệt độ khác nhau. Đồng thời luận văn cũng tiến hành thực hiện khảo sát bằng mô việc mô phỏng phần tử hữu hạn trên phần mềm SJ MEPLA v3.0 với mô hình giống với mô hình thí nghiệm. Kết quả thu được từ lý thuyết, thực nghiệm, mô phỏng được so sánh với nhau để có những đánh giá đầy đủ nhất về kết cấu đang khảo sát, nhằm hoàn thành những mục tiêu sau: -Khảo sát thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu kính ghép chịu các mức nhiệt độ khác nhau. -So sánh đánh giá kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm.
-Thực hiện mô phỏng ứng xử uốn phi tuyến kính ghép bằng phần mềm PTHH. -Đưa ra nhận xét, kết luận.3 Ý nghĩa nghiên cứu: 1.1 Ý nghĩa khoa học: - Do khả năng chịu lực cũng như mức độ an toàn của kết cấu kính ghép, cho nên kính ghép càng được sử dụng rộng rãi hơn trong các công trình về kiến trúc cũng như trong kết cấu. - Phân tích khả năng chịu tải trọng uốn của kính ghép ở các điều kiện nhiệt độ bên ngoài khác nhau đặc biệt khi nhiệt độ tăng cao.2 Ý nghĩa thực tiễn: - Qua nghiên cứu này, xem xét được khả năng chịu lực và ứng xử của kết cấu kính ghép khi nhiệt độ thay đổi, đặc biệt đối với môi trường nhiệt độ thay đổi lớn như ở Việt Nam. - Từ khả năng làm việc cũng như ứng xử của kính ghép, ta có thể lựa chọn loại kính ghép phù hợp cho công trình theo đúng mục đích, yêu cầu cũng như phạm vi sử dụng như: về công năng sử dụng, tính thẩm mỹ, tính kinh tế ( bởi khi thay đổi về loại kính, chiều dày kính hay chiều dày lớp PVB, giá thành của kính ghép sẽ tăng lên rất nhiều)… Để từ đó, kính ghép ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn, mang lại sự an toàn hơn cho người sử dụng.
6 Chương 2: TỔNG QUAN Kính được sử dụng bên ngoài công trình phải chống lại được tác động của tải trọng và của môi trường. Vì thế, loại kính thích hợp phải được chọn lựa cẩn thận. Kính ghép (laminated glass) được cho là tốt nhất bởi nó có thế chống lại nhiều tác động. Kính ghép cũng có thể làm giảm tiếng ồn từ đường giao thông tốt cũng như điều chỉnh được sự truyền năng lượng mặt trời.
Kính ghép an toàn (laminated safety glass) là vật liệu liên hợp gồm hai hay nhiều tấm kính ghép lại với nhau bằng một hay nhiều lớp vật liệu polymer xen giữa như polyvinyl butyral (PVB) hoặc erthyl-vinyl-acetate (EVA), sentry glass plus (SGP). Ứng xử uốn của kính ghép bị hạn chế bởi độ cứng của lớp polymer xen giữa. Độ cứng này ảnh hưởng bởi tác dụng của tải trọng uốn dưới tác động của nhiệt độ.