Caracterização do Comportamento de Vigas de Vidro Estrutural Sujeitas a Solicitação Térmica

Abstract

Nos últimos anos tem-se verificado um aumento significativo da utilização do vidro na arquitetura. Este aumento deve-se não só às suas extraordinárias vantagens estéticas e arquitetónicas, ao seu potencial em termos de eficiência energética, como também aos diversos avanços tecnológicos, que têm permitido a utilização deste material, com um aproveitamento cada vez mais eficaz, das suas propriedades resistentes. De entre os referidos avanços tecnológicos destaca-se o tratamento térmico e a técnica de laminação. Esta última consiste em unir dois ou mais painéis de vidro por intermédio de uma película intercalar adesiva. A película de laminação mais recente e com melhor comportamento estrutural é o SentryGlas®. No entanto, dadas as propriedades viscoelásticas da referida película, o seu comportamento é significativamente afetado pela temperatura. A gama de temperaturas onde se verifica redução da sua capacidade resistente corresponde a valores facilmente atingíveis em zonas de clima temperado, numa posição não ventilada de uma fachada de um edifício corrente. Apesar da importância deste facto, até à data, ainda não existe formulação de dimensionamento ou disposições regulamentares para ter em conta este efeito explicitamente no cálculo de elementos de vidro estrutural. Por esta razão é necessário estudar não só a influência da temperatura no comportamento deste tipo de elementos, como também investigar métodos de reforço, que minimizem este efeito penalizador. Exemplo de tal é a introdução de sistemas de pré-esforço. A presente dissertação enquadra-se nesta problemática, pretendendo avaliar e caracterizar o comportamento de vigas de vidro estrutural, laminadas com SentryGlas®, quando sujeitas a ações térmicas. A caracterização é feita à custa de ensaios experimentais, à escala real, com e sem sistema de pré-esforço, em esquema de flexão em quatro pontos. As temperaturas estudadas foram 50ºC e 80ºC, para além da temperatura ambiente que serviu de referência. Deste modo foi possível avaliar não só o efeito da temperatura, como quais as vantagens da introdução de um sistema de pré-esforço neste tipo de elementos estruturais. As conclusões foram estabelecidas com base na comparação dos resultados obtidos experimentalmente, onde se comprovou a eficácia do sistema de pré-esforço e o dano devido à ação térmica, em particular na fase pós-rotura. O trabalho efetuado encontra-se no âmbito do projeto S-Glass: Desempenho Estrutural e Regras de Projeto de Vigas de Vidro Reforçadas Externamente; PTDC/ECM/116609/2010; relativamente às tarefas realizadas na Universidade de Coimbra

In recent years, there has been a significant increase in the use of glass in contemporary architecture. This is due not only to its extraordinary architectural and aesthetic advantages, its potential in terms of energy, as well as due to several technological developments that allowed the use of glass as a load bearing material. Among those technological advances stands out the heat treatment and the lamination technique. The latter consists of two or more glass panes that are bonded by means of an interlayer. One of the latest developed interlayer material that features a better mechanical behaviour is the SentryGlas®. Although since the interlayer is a viscoelastic material its characteristics are significantly affected by temperature. The referred downgrading due to temperature is noticeable at relatively low temperatures easily attainable due to light exposure, in temperate climate, and on an unventilated position of a façade on an ordinary building. In spite of that, the effect of temperature on the laminated compound is not yet fully characterized and there are no code guidelines concerning this aspect. For this reason further studies on the effect of temperature are needed as well as the investigation of reinforcement techniques for structural glass elements that may minimize the negative effects of the temperature on the interlayer. Example of such is pre stressed solution. The present study addresses those topics on an experimental approach, considering full-scale beams with SentryGlas®, with and without pre-stressed system, on an upright position, at a four point bending layout, and subjected to different temperatures. The temperatures considered were 50ºC, 80ºC and room temperature as reference. The thermal load was applied by mean of a thermal chamber especially built and optimized for this purpose. It was thus possible to evaluate not only temperature effects but also the advantages of a pre-stress system, in particular in the post-breakage regime. Conclusions are based on a comparison established between experimental results, which proved the effectiveness of the pre-stressed system and the damage due to thermal load, in particular in post-breakage regime. The research is within the framework of the research project S -Glass: Performance and Structural Beam Draft Rules of Glass Reinforced Externally; PTDC/ECM/116609/2010; concerning the tasks carried out at the University of Coimbra.