Какое давление выдержит стеклопакет

Какое давление выдержит стеклопакет

2005-12-13: Стеклопакеты ни при чем?

Взрыв одного килограмма любого газа в закрытом помещении равен восьми-девяти килограммам тротила. Сравнить разрушение дома на улице Годовикова можно только со взрывом в переходе на Пушкинской площади. Там на закрытой территории было взорвано всего кило тротила. Как считают специалисты, судя по всему, в квартире были установлены стеклопакеты. При взрыве в квартире возникает чудовищное давление. Стены здания в состоянии выдержать избыточное давление в 0,2 атмосферы. Современный стеклопакет выдерживает такой же удар. Получается, что взрывная волна вместо того, чтобы уйти в разбитое окно, рушит стены и лестничные марши. Руководитель Научно-технического центра «Взрывоустойчивость» академик Адольф Мишуев рассказывает:»Сейчас мы проводим испытания новых специальных «взрывобезопасных» окон. Они разработаны нами по заказу Московского комитета по науке и технологиям и МЧС столицы. Стоит подняться давлению в комнате до недопустимых пределов, эти окна будут открываться сами, масштабные разрушения произошли из-за того, что в шестнадцатой квартире были установлены стеклопакеты. Они выдержали колоссальное давление взрывной волны и потому рухнули стены. За комментарием мы обратились в одну из крупнейших компаний — производителей окон. Вот что нам рассказал ее технический директор (он попросил не называть его фамилию):- То, что во взрывных разрушениях в доме на улице Годовикова виноваты стеклопакеты, — полнейший абсурд! При взрыве в замкнутом пространстве, например, в квартире, они вылетают первыми. И еще момент. Когда в квартире устанавливается газовая плита, к ней прилагается инструкция. Владельцы квартиры обязаны соблюдать все установленные правила. В данном случае, возможно, было нарушено одно из правил, например, не было вытяжки или она засорилась.

Источник

Прочностные свойства стеклопакета

Содержание

Нагрузка на стеклопакет

Стеклопакет, установленный в оконный профиль, воспринимает значительные по величине статические и динамические нагрузки, которые могут быть условно разделены на две группы:

• Нагрузки, равномерно распределенные по площади стеклопакета, воспринимаемые непосредственно стеклами, и передающиеся на его краевую зону.

К этой группе относятся ветровые нагрузки, а также нагрузки, вызванные перепадами давления внутри стеклопакета.

• Нагрузки, воспринимаемые непосредственно краевой зоной.

К этой группе относятся нагрузки, вызванные температурными деформациями оконного профиля, а также нагрузки, возникающие в краевой зоне, за счет различных коэффициентов температурного расширения металла и стекла..

Нагрузки, связанные с перепадами давления внутри стеклопакета

Давление газа внутри стеклопакета

Пространство внутри стеклопакета должно быть заполнено воздухом или газом при давлении максимально приближенном к атсмосферному, так как в случае полного откачивания воздуха (вакуума), на стекло, разделяющее внутренее пространство и атмосферу будет действовать атмосферное давление равное более 10 т/м2.

Для сравнения, нормативная нагрузка на междуэтажное перекрытие жилого дома составляет 0.150 т/м2.

В противном случае произойдет немедленное разрушение стекол под давлением атмосферы.

Температура газа внутри стеклопакета

Объем газа внутри стеклопакета может меняться в зависимости от величины изменения температуры.

В центральных регионах России перепады температур могут достигать до 50-60°С (например, зимой: +20°С внутри помещения и -30 — 35°С на улице).

Такой перепад температур может изменить объем воздуха внутри стеклопакета до 20%.

При охлаждении стеклопакета, объем воздуха будет уменьшаться, стекла будут выгибаться во внутреннюю полость, что может вызвать «схлопывание» стеклопакета. И, наоборот, при нагревании , объем воздуха внутри стеклопакета увеличивается, что может привести к «вспучиванию» стеклопакета.

Ветровые нагрузки

Под действием ветровой нагрузки наружное стекло стеклопакета (со стороны приложения нагрузки) прогибается. Если принять во внимание, что при этом внутреннее стекло сохраняет свою прежнюю форму, то объем воздушной прослойки уменьшается, а давление в ней увеличивается.

Риск разрушения стеклопакета из-за перепадов давления можно сократить, если учесть следующее правило:

Чем меньше объем газа в стеклопакете (чем меньше толщина воздушной прослойки), и чем больше площадь остекления, тем меньше риск разрушения стеклопакета, вызванный перепадами давления в его внутренней полости.

Нагрузки на краевую зону стеклопакета

Напряжения, возникающие в краевой зоне стеклопакета за счет различных коэффициентов температурного расширения металла и стекла, а также усилия, вызванные температурными деформациями оконного профиля, являются одной из основных причин разрушения стеклопакетов.

При изгибе оконного профиля за счет возникающих в нем температурных напряжений, ветровых нагрузок, собственного веса выше расположенных конструкций, а также при динамических воздействиях от открывающихся и закрывающихся дверей в офисных перегородках, витринах и т.п., усилия от профиля передаются на краевую зону стеклопакета.

Для долговечной и надежной эксплуатации стеклопакетов способы их крепления должны исключать передачу этих нагрузок.

С этой целью между стеклопакетом и оконным профилем оставляют компенсационные зазоры, в которые при установке стеклопакета в проектное положение укладываются специальные подкладки. По своему назначению они подразделяются на опорные и фиксирующие. Опорные подкладки служат для передачи нагрузки от собственного веса на оконный профиль, фиксирующие — обеспечивают центровку стеклопакета в профиле, а также исключают возможность его смещения при открывании створок.

Примечание

По материалам И.В. Борискина, А.А. Плотников, А.В. Захаров Проектирование современных оконных систем гражданских зданий. Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2000 г.

Источник

Состав стеклопакета

Стеклопакет — объемное изделие, состоящие из двух или трех листов стекла (в редких случаях из четырех), герметично соединенных между собой по контуру через дистанционную рамку (спейсер), и образующих одну или две замкнутые камеры, заполненные осушенным воздухом или инертным газом. Склеиваемые конструкции изолирующих стеклопакетов изготавливают, как правило, методом двухстадийного уплотнения, при котором используемые в промежуточном пространстве между стеклами алюминиевые дистанционные рамки (спейсеры), герметизируются в два этапа: заделкой внутреннего шва пластичной бутиловой массой и заделкой наружного шва прочным полисульфидным составом.

Состав стекла

Основные составляющие компоненты обычного стекла:

— оксид кремния (SiO2 )/ кварцевый песок

— оксид натрия ( Na2O )/сода

— оксид кальция ( CaO )/известь и доломит

— оксид магния ( MgO )/доломит

— оксид алюминия ( Al2O3 )/фельдшпат

— оксид калия ( K2O )/поташ (карбонат калия)

— оксид железа ( Fe2O3 )/ из кварцевого песка

— триоксид серы ( SO3 )

Процентные доли компонентов стекла:

Главным стеклообразователем из всех сырьевых веществ является оксид кремния (SiO2). Такое сырье, как оксид натрия (Na2O) и оксид кальция (CaO), так называемые флюссирующие материалы, снижают температуру плавления, а оксиды калия (K2O), магния (MgO) и алюминия (Al2O3) (стабилизирующие вещества) повышают прочность стекла. Оксид железа (Fe2O3) — это, скорее всего, только примесь в сырьевом песке, которая окрашивает стекло.

Кроме необходимых, главных компонентов, используются различные добавки, с помощью которых стекло окрашивается в необходимый цвет или улучшаются его характеристики.

Конструкция стеклопакета

Стеклопакет — объемное изделие, состоящие из двух или трех листов стекла (в редких случаях из четырех), герметично соединенных между собой по контуру через дистанционную рамку (спейсер), и образующих одну или две замкнутые камеры, заполненные осушенным воздухом или инертным газом.

Склеиваемые конструкции изолирующих стеклопакетов изготавливают, как правило, методом двухстадийного уплотнения, при котором используемые в промежуточном пространстве между стеклами алюминиевые дистанционные рамки (спейсеры), герметизируются в два этапа: заделкой внутреннего шва пластичной бутиловой массой и заделкой наружного шва прочным полисульфидным составом.

Задача материала, из которого выполнен внутренний шов, заключается в том, чтобы предотвратить проникание влаги внутрь стеклопакета — в промежуточное пространство. Материал наружного шва образует основное эластичное соединение между стеклами и спейсером.

Выбор стекла зависит от предъявляемых к объекту использования требований. В зависимости от размеров, формы, ширины промежуточного пространства, различных элементов, изолирующих стеклопакет, а также от толщины стекол и свойств, присущих данному типу, при перепадах температур и давления воздуха в элементах возникают различные напряженные состояния, которые создают нагрузку на стекла и швы. При конструировании стеклопакета должно уделяется большое внимание влиянию каждого фактора, чтобы потом не пришлось довольствоваться неудовлетворительным качеством конечного продукта.

Дистанционная рамка (спейсер)

Служит для создания теплоизолирующей воздушной (или газовой) прослойки (камеры) между стеклами, с толщиной, определяемой размером дистанционной рамки. Наиболее часто используемые рамки имеют ширину 6,8,10,12,16 мм. Обычно изготавливают из алюминия, пластика (наилучший вариант с точки зрения снижения теплопотерь) или стали. В полость дистанционной рамки засыпается осушитель для поглощения молекул воды из воздуха в межстекольном пространстве. Простейший способ соединения дистанционных рамок — с помощью пластмассовых угловых соединителей. Однако традиционная технология сборки дистанционных рамок при помощи угловых соединителей имеет два больших недостатка:

а) наличие восьми мест проникновения влаги через вторичный герметик прямо в молекулярное сито;

б) наличие восьми мест возможной разгерметизации стеклопакета из-за знакопеременных напряжений в зоне углов, возникающих по причине линейных расширений рамки при смене тепла и холода. Простым решением, устраняющим эти два недостатка, является оформление угла в виде изгиба и перенос соединения в ненагруженную область, в результате чего число возможных мест разгерметизации уменьшается с восьми до двух.

От толщины камеры, определяемой шириной дистанционной рамки, зависит коэффициент теплопередачи стеклопакета. Он уменьшается при увеличении толщины камеры до определенного значения, а затем опять начинает возрастать. Это значит, что для каждого заполнения (воздух, аргон, криптон, гексафторидсеры SF 6 ) существует оптимальная толщина камеры, при которой теплопередача стеклопакета минимальная. При толщине камеры больше оптимальной начинается конвекция воздуха или газа внутри стеклопакета, что приводит к увеличению теплопроводности.

Осушитель

Осушитель в стеклопакете необходим для поглощения молекул водяного пара в межстекольном пространстве, попавших туда в процессе изготовления стеклопакета и в результате диффузии сквозь герметик при его эксплуатации. В качестве осушителя могут применяться молекулярные сита, силикагель и смесь обоих продуктов.

Молекулярное сито — это синтетический материал в виде гранул, имеющий мельчайшие поры определенного диаметра: 3, 4, 5 или 10 ангстрем(10 -10 м). Оно как бы просеивает молекулы, пропуская внутрь молекулы размером меньше диаметра пор, поглощает (адсорбирует) их. Размер молекулы воды 2,8 Å, азота — 3 Å, аргона — 3,8 Å, SF 6 — 5,6 Å. Совершенно очевидно, что поглощение всех остальных молекул, кроме молекул воды, мягко говоря, нежелательно т.к. это приведет к понижению давления внутри стеклопакета и, как результат, вогнутым деформациям стекол и даже разрушению стеклопакета.

Молекулярные сита 3Å не поглощают (следовательно, не выделяют) азот, поэтому они все больше применяются для уменьшения деформаций, в частности, в странах с холодным климатом.

Силикагель — это двуокись кремния (SiO2). Это тип осушителя имеет аморфную микропористую структуру с размерами открытых пор приблизительно 3-60Å. Водоадсорбционные свойства силикагеля, т.е. его способность поглощать и удерживать молекулы воды значительно хуже, чем у молекулярного сита. Кроме того, они очень сильно зависят от температуры, особенно при высокой относительной влажности. В таблице приведены сравнительные свойства молекулярного сита и силикагеля при адсорбции воды.

Свойства

молекулярное сито

силикагель

Адсорбционная способность при низких концентрациях Н2О

Источник

Источник