Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Unitatile de geam termoizolant cu geam dublu (identificate in literatura tehnica de specialitate cu acronimul DGU - double glass unit) sunt formate din doua foi de sticla mentinute impreuna prin intermediul unor etansari (sigilari) structurale aplicate perimetral, in zona de margine. Metodele de calcul ale caracteristicilor DGU pornesc de la premisa ca sarcinile aplicate pe una dintre foile de sticla ale panoului dezvolta efecte in toata structura pachetului, datorita cuplarii elementelor acestora prin intermediul gazului inert plasat in interstitiu. De-a lungul timpului, expertii din domeniu au propus diferite metode de evaluare a modului de impartire a sarcinilor aplicate, care, in general, s-a demonstrat ca depinde de rigiditatea foilor de sticla, de grosimea baghetei-distantier si de gabaritul DGU. Toate aceste solutii au fost deja publicate in cadrul standardelor armonizate referitoare la unitatile de geam termoizolant. O formulare analitica cuprinzatoare este constituita de metoda analitica Betti (BAM), care a fost recent propusa pentru a calcula distribuirea sarcinii in DGU, indiferent de forma elementelor, de grosimea foilor de sticla, de modalitatea de sprijin in falt si de diversele sarcini externe atat concentrate (punctuale), cat si liniare.

 

In cadrul BAM, cu ajutorul unor expresii simple se poate determina presiunea gazului in functie de forma produsului, care este modelata printr-o suprafata deformata a unei placi similare, sustinute in mod simplu pe reazame, sub o sarcina uniform distribuita. In modelul respectiv se fac comparatii cu analize numerice, realizate prin implementarea unei rutine ad-hoc a unei aplicatii software speciale, dezvoltate de Maffeis Engineering. Aplicatia calculeaza in mod iterativ devierea panourilor de sticla, pana la momentul in care este atinsa o valoare compatibila cu presiunea exercitata de gaz. Rutina numerica mentionata anterior face parte dintr-o abordare parametrica integrata a proiectarii fatadelor si permite calcule precise pentru orice tip de constructie, forme de panou si conditii de incarcare.

 

Unitatile de geam termoizolant (IGU) constau, in general, din doua sau mai multe foi de sticla, monolitice sau laminate, conectate intre ele prin distantieri sigilati perimetral la marginea ansamblului, prin intermediul unor sisteme profesionale, ce asigura etansarea structurala. Cavitatea astfel rezultata este, de obicei, umpluta cu argon, kripton sau xenon, pentru a reduce transmisia caldurii prin conductivitate si pentru a imbunatati proprietatile de izolare acustica. Datorita interactiunii dintre foile de sticla si gazul de umplere, toate elementele din cadrul structurii partajeaza sarcinile, distribuite sau concentrate in mod fie punctual, fie liniar, aplicate pe o singura componenta. Pentru a evalua distribuirea sarcinii sub sarcini uniform distribuite (date de vant, zapada, greutatea proprie, variatia presiunii interne fata de cea externa etc.) au fost propuse diferite metode de calcul. Formularea mai simpla este cea denumita generic "metoda de determinare in grosime” definita de ASTM E-1300, din SUA. La nivelul Uniunii Europene, proiectul prEN 16612 contabilizeaza compresibilitatea gazului printr-un factor de unitate izolanta, prezentat numai pentru panourile vitrate de forma dreptunghiulara. O solutie mai rafinata a fost cea dezvoltata de expertii germani in urma cu aproape trei decenii, care poate lua in considerare atat cazul distribuitiei liniare, cat si cel al sarcinilor concentrate. Aceasta metoda necesita insa calcularea volumului inchis in placile deformate sub actiunea fortelor mentionate anterior. Recent, alti specialisti, de aceasta data din Italia, au propus o formulare analitica cuprinzatoare pentru calcularea partajarii sarcinii intr-un panou DGU de orice forma, incluzand foi de sticla de grosime arbitrara, in diverse conditii de sustinere la margine si supuse unor actiuni externe generale. Formula respectiva tine cont de compresibilitatea gazelor, se bazeaza pe o utilizare adaptata a teoremei clasice a lui Betti aplicata elasticitatii liniare, ceea ce a dus si la denumirea sa (BAM). In mod concret, prin intermediul acestei expresii se poate determina presiunea gazului in functie de o forma universala, care coincide cu suprafata deformata a unei placi masive de aceeasi forma cu cea a DGU, plasate sub o sarcina uniform distribuita. Pentru sticla laminata, s-a demonstrat ca rezultatele au o precizie maxima daca se considera laminatul ca fiind monolit cu grosime constanta la deformare, cu conditia ca toate calculele aferente sa foloseasca metoda EET (grosime efectiva). In cadrul acesteia, se realizeaza comparatii cu analize numerice, dupa cum s-a precizat anterior. Rezultatele obtinute si exprimate in exemple paradigmatice confirma acuratetea metodei, care este aplicabila atat pentru elementele rectangulare, cat si pentru cele triunghiulare. 

 

Sistemul de verificare a vitrajelor, dezvoltat de alti experti, presupune dezvoltarea unui model numeric compus din mai multe elemente si legaturi de deplasare intre nodurile sale. Pentru a se asigura faptul ca raportul dimensional dintre toate componentele se mentine sub valorile acceptabile, dimensiunea principala a elementului se schimba in functie de geometria panoului vitrat si de conditiile de incarcare. Variatia dimensiunii ochiurilor retelei modelului urmeaza o lege definita de utilizator, care evita rapoartele dimensionale mari intre elementele apropiate. In analizele tipice de partajare, sticla monolitica este exprimata discret prin patru elemente in jurul unui nod, iar proprietatile sale mecanice sunt concentrate in planul geometric al placii. In ceea ce priveste impartirea fortelor in cadrul unei structuri de geam cu doua foi de sticla, abordarea analitica impune ca stratul intermediar sa fie discretizat prin opt elemente solide nodulare, avand o grosime similara cu cea a stratului intermediar in sine. Principala proprietate mecanica a elementului este constituita de modulul de forfecare. In ceea ce priveste distanta efectiva dintre straturi, aceasta este reprezentata prin intermediul unei legaturi rigide nodale. Transportul si contributia la inertia globala au fost luate in considerare prin utilizarea unei legaturi cinematice rigide intre panou si elementele de zidarie adiacente ramei in care este inclus. Procedura iterativa numerica de partajare a incarcarii porneste de la presupunerea ca este imposibil schimbul gaz intre cavitate si mediul extern. Metoda are in vedere o abordare izocora (transfer energetic la volum constant) in timpul partajarii sarcinii, ceea ce inseamna ca neglijeaza compresibilitatea gazului. In ipoteza data, in zona inferioara pachetului de sticla apare o variatie a presiunii. Aceasta presiune poate fi evaluata prin analize iterative numerice, care urmeaza fluxul de lucru definit in cadrul modelului. In conditiile de incarcare generica care actioneaza pe un singur panou, cavitatea este supusa unei variatii de volum, iar campul de deplasare care o produce se modeleaza printr-un element neliniar finit geometric, calculat cu ajutorul programelor software specializate. Metoda de verificare descrisa anterior urmeaza pas cu pas o bucla, procedeu in care, in urma legii transformarii izocore, provoaca o variatie de volum, fiind definit la fiecare pas de o anumita variatie a presiunii cavitatii, care va fi adaugata la starea de incarcare initiala a pasului urmator. Bucla continua pana cand cavitatea ajunge la o variatie suficient de mica, cu un parametru de convergenta stabilit la valoarea 0,1%.

 

Aici, rezultatele obtinute prin utilizarea abordarii BAM sunt comparate cu cele obtinute prin utilizarea metodei de verificare a sticlei descrise in paragraful anterior. Ambele solutii fac trimitere atat la DGU dreptunghiulare, cat si la cele triunghiulare, plasate sub sarcini distribuite liniar sau concentrate. Comparatiile se fac atat in termeni de variatie a presiunii in cavitatea panoului, cat si in cei ai deplasarii in afara planului a elementelor de sticla. In special, in cea de-a doua situatie, se presupune ca sarcina externa se aplica pe foaia 1, iar deviatia maxima se masoara pe foaia 2, supusa doar variatiei de presiune. In cazul panourilor DGU dreptunghiulare, presiunea gazului in momentul etansarii este considerata egala cu presiunea atmosferica standard, in timp ce volumul cavitatii se presupune a fi standardizat. Atunci cand sarcina se distribuie liniar, diferenta de presiune care apare in cavitate se obtine cel mai simplu prin intermediul abordarii BAM, in functie de locul de incarcare. Valoarea presiunii este cea mai mare in acest din urma caz si este independenta de grosimea panourilor de sticla. Deoarece foile de sticla au in general dimensiuni mari, influenta compresibilitatii gazului din interstitiu este destul de limitata. Ambele metode precizeaza, de altfel, ca transformarea gazului are loc in conditii izocore. Modelarea neliniara a raspunsului foilor de sticla duce la o usoara dependenta de evaluarea numerica a grosimii acesteia. Pentru valori ridicate, ale grosimii sticlei, exista o foarte buna concordanta intre cele doua sisteme de calcul. 

 

Metoda bazata pe procedura numerica iterativa ofera un calcul precis pentru orice tip de acumulare a fortelor, pentru orice forme ale panoului si stari de incarcare, actualizand automat rezultatul atunci cand geometria si/sau conditiile din zona de margine se schimba. Cand efectele neliniaritatilor geometrice au un rol important (in cazul foliilor de sticla mari si subtiri), abordarea BAM este de dorit, in pofida faptului ca se bazeaza pe teoria elasticitatii liniare, deoarece permite evaluarea mai precisa a variatiei presiunii in cavitate si, in consecinta, modeleaza mai bine partajarea sarcinilor.