Гула В. О. Несуча здатність, деформативність та довговічність скляних плит які працюють на згин

Дисертація присвячена експериментальним та теоретичним дослідженням несучої здатності, деформативності та довговічності скляних плит. Методика випробування скляних плит для визначення несучої здатності та деформативності полягала у випробуванні скляних плит з різною кількістю шарів скла, опертих по чотирьох кутах та які працювали на згин від зосередженого навантаження штампом. Розроблено методику випробування скляних балочних плит на довговічність, згідно з якою скляні балочні плити працювали як шарнірно обперті однопролітні балки, навантажені статичним вантажем протягом певного періоду часу. Під час проведення експериментальних випробувань скляних плит використано та удосконалено сучасний оптичний метод кореляції цифрових зображень для заміру деформацій на поверхні скляних плит. В результаті проведених наукових досліджень розроблено методику розрахунку скляних плит з різною кількістю шарів скла, що працюють на згин, а також рекомендації щодо їх проектування, які були застосовані на реальних об’єктах. Застосовано та удосконалено методику вимірювання деформацій поверхні скляних плит за допомогою оптичного методу кореляції цифрових зображень (КЦЗ). Після випробування скляних зразків на міцність при згині для аналізу міцності скла використовували двопараметричний розподіл Вейбулла. Характеристична міцність скла визначена при 5% ймовірності руйнування та нижній межі надійності на рівні 95%. Представлено результати фізико-механічних характеристик скляних зразків, наведені основні параметри та рекомендації щодо використання методу КЦЗ для точних вимірювань деформацій на поверхні скляних плит. Руйнування зразків при випробуванні на довговічність характеризувалось утворенням тріщини по середині прольоту яка розвивалась від верхнього краю грані. У всіх двошарових і тришарових плитах послідовність руйнування шарів відбувалася від нижнього шару до верхнього. Встановлено, що зі збільшенням кількості шарів триплексу (товщини плит) - зростає несуча здатність плит. Використання двошарових плит порівняно з одношаровими забезпечує у 1,92 рази більшу несучу здатність; застосування тришарових плит порівняно з одношаровими забезпечує у 4,28 рази більшу несучу здатність та у 2,21 рази більшу несучу порівняно з двошаровими. Прогини плит також зменшуються із застосування двох або більше шарів скла. Виконано порівняльний аналіз значень відносних деформацій на кожному етапі завантаження, які отримані за допомогою механічних мікроіндикаторів та цифрового екстензометра КЦЗ, що показало високу збіжність результатів. Характеристичне значення міцності скла на розтяг при згині визначали за допомогою квартильної функції залежно від параметрів ? і ? для межі відмови 5% та з нижнім рівнем довірчого інтервалу 95%. Характеристичне значення міцності скла на розтяг при згині склало ???,5% = 40,4 МПа. Подано три методики розрахунку скляних плит: аналітична методика розрахунку скляних плит на основі концепції ефективної товщини та теорії пружності пластин; чисельно-аналітичний розрахунок на основі методу скінчених елементів в ПК Dlubal RFEM; розрахунок тріщиностійкості та довговічності скла на основі лінійно-пружної механіки руйнування. Представлено результати та порівняльний аналіз розрахунків теоретичних та експериментальних даних для скляних плит з різною кількістю шарів. В результаті розрахунку скляних плит у програмному комплексі Dlubal RFEM отримані значення руйнівних навантажень, прогинів, а також максимальних моментів, мембранних зусиль, нормальних та дотичних напружень. Подано порівняння результатів розрахунку отриманих за допомогою двох чисельноаналітичних методик (нелінійного розрахунку та лінійного розрахунку на основі теорії міцності Губера-Мізеса) з експериментальними значеннями для плит з різною кількістю шарів скла. Проведений аналіз свідчить про високу збіжність отриманих результатів розрахунку за допомогою програмного забезпечення Dlubal RFEM, який може бути рекомендований для подальших розрахунків скляних плит з різною кількістю шарів скла. Представлено аналітичну методику розрахунку напружено-деформованого стану скляних плит з різною кількістю шарів скла на основі концепції ефективної товщини та теорії пружності пластин Тимошенка Войновського-Кригера. Методика розрахунку на довговічність на основі лінійно-пружної механіки руйнування може бути рекомендована для розрахунку часу до руйнування для скляних плит. Отримані результати дисертаційного дослідження використані на практиці при проектуванні скляної багатошарової стінки консольного басейну в СПА-зоні житлового комплексу готельного типу в с. Поляниця Івано-Франківської обл. від ТзОВ «ПЕЛЕ-ІНЖИНІГИНГ»; скляного покриття перголи на приватному об’єкті у м. Львів від ТзОВ «Компанія ландшафтної архітектури Розквіт».