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Aug 08, 2023

멀티 디자인

날짜: 2023년 8월 14일 저자: Gabriel Neves Alves Ferreira 출처: 구조 유리 및 첨단 재료 연구의 국제 저널, 2022, 23-32, 과학 간행물 DOI:

날짜: 2023년 8월 14일

저자: 가브리엘 네베스 알베스 페레이라

출처: 국제 구조 유리 및 첨단 재료 연구 저널, 2022, 23-32, 과학 간행물

DOI:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2022.23.32

본 논문에서는 측면-비틀림 좌굴을 고려한 다층유리빔의 구조설계 방법론을 제안한다. EET(Enhanced Effective Thickness) 및 샌드위치 이론을 바탕으로 굽힘 및 비틀림 강성을 결정하기 위해 두 가지 별도의 유효 두께를 사용하는 것이 기본입니다. 그런 다음 해석식을 사용하여 탄성 임계 굽힘 모멘트를 계산하고 수치 결과를 바탕으로 설계 곡선을 개발합니다. 제안된 방법론은 광범위한 현재 구성에서 유리 빔의 구조 설계에 대한 신뢰할 수 있는 결과를 산출합니다.

유리의 건축적 매력과 기계적 거동에 대한 더 나은 이해로 인해 최근 몇 년 동안 건축 자재로 유리를 사용하는 일이 급증했습니다. 유리빔은 건물 외관을 강화하고 채광창의 구조적 요소로 사용되기 위해 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 맥락에서 이제 접합 유리의 사용은 보안 및 중복성 이유로 모범 사례로 널리 간주됩니다.

접합유리 제조에 사용되는 중간층은 폴리머로, 기계적 거동은 점탄성이며 온도에 따라 달라집니다. 면외 굽힘에서 중간층의 주요 기능은 유리층 사이에 전단 응력을 전달하는 것입니다. 이러한 전달은 중간층의 전단 계수에 의해 결정되며, 이는 온도와 시간에 따라 달라집니다. 패널의 기하학적 구조와 경계 조건도 전단 결합의 효율성에 중요한 역할을 합니다.

유리 빔의 높은 가늘기 때문에 측면 비틀림(LT) 좌굴 형태의 불안정성 분석은 극한 한계 상태(ULS)의 저항을 결정하는 데 중요합니다. 빔의 초기 불완전성을 고려하는 것은 요소의 구조적 거동에 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 생성된 응력을 정확하게 평가하려면 완전한 비선형 모델이 필요하기 때문에 이 동작에 대한 정확한 분석은 시간이 오래 걸리고 비실용적일 수 있습니다. 적층 유리 빔의 경우 다층 구성으로 인해 분석이 더욱 복잡해집니다. 솔리드 요소가 포함된 유한 요소 모델이 종종 사용되지만 다층 쉘 요소도 때때로 사용됩니다.

여러 표준 및 코드에서는 이러한 종류의 문제에 대해 설계 곡선을 사용합니다. 강철 기둥과 보에 대한 Eurocode 3(CEN, 2005)의 경우입니다. 설계 곡선은 더 복잡한 수치 모델링을 사용할 필요 없이 간단하고 신뢰할 수 있는 설계 실습을 위한 프레임워크를 제공합니다.

구조용 유리에 대한 유로코드 개발(Feldmann et al., 2014)의 맥락에서 접합유리 빔에 대한 설계 방법론의 정의는 건설 프로젝트에서 이러한 요소를 더 광범위하게 사용할 수 있도록 하는 데 중요합니다.

2개의 유리층이 있는 모놀리식 및 합판유리의 설계 곡선에 대한 일부 제안은 Luible 및 Crisinel(2006)의 연구에서 찾을 수 있습니다. 베돈과 아마디오(2015). 첫 번째 연구에서는 Eurocode 3 곡선 "c"를 사용하고 후자에서는 덜 보수적인 곡선을 제안합니다. 그러나 이 연구의 뒷부분에서 볼 수 있듯이 다층 적층판을 분석할 때 이러한 곡선은 불충분한 것으로 나타났습니다.

이 문제를 해결하고 다층유리빔의 구조해석 개발에 기여하기 위해 본 논문에서는 임계 순간의 분석적 계산과 적절한 설계 곡선을 이해하는 검증 절차를 제안합니다. 유로코드 기반 프레임워크를 사용하는 이 절차의 단계가 그림 1에 나와 있습니다.

제안의 검증은 수치 모델과의 비교를 통해 제공됩니다. 방법론의 적용 가능성과 한계도 논의됩니다.

이 기사의 범위에서는 동일한 두께의 유리층으로 구성된 적층 빔의 경우만 다룹니다. 방법론의 확장에 대한 몇 가지 직접적인 가능성도 표시됩니다.