ガラス管カラムの設計、エンジニアリングおよび実験試験

日付: 2022 年 7 月 7 日

この研究は、管状ガラス柱の設計、製造、試験を中心に展開しており、特にその冗長性と防火機構に焦点を当てています。 さらに、柱の形状、 清掃とメンテナンス。 接続を終了します。 ガラスの幾何公差と取り外し可能性。 これらの側面に対処するために、最初に 2 つの代替円形中空 (チューブ) カラム設計、すなわち MLA (空気を含む多層) と SLW (水を含む単層) が開発および設計されています。 どちらのコンセプトでも、主な耐荷重構造は 2 本の同心の積層ガラス管で構成されています。

したがって、これらのコンセプトの製造上の課題と構造的可能性を調査するために、プロトタイピングと実験作業は、積層されてカスタマイズされたエンジニアリングスチール製のエンドコネクションに取り付けられる、長さ 300 mm、外径 115 mm の 6 つのサンプルに焦点を当てています。 製造に関しては、積層プロセスとそれに伴う気泡の形成、内部樹脂硬化応力によるガラスの破損の可能性、およびガラス管とスチール製の端部接続部の間の界面に特に注意が払われています。 すべてのサンプルは Kodistruct LG 2-PU コンポーネントでラミネートされています。

3 つのサンプルは DURAN® (アニール) ガラスを使用して組み立てられ、他の 3 つのサンプルは DURATAN® (熱強化) ガラスを使用しています。 続いて、中間層材料の挙動、設計の破壊後の挙動、焼きなましサンプルと熱強化サンプルの違い、ガラス管の容量、およびガラス管の性能を調査できなくなるまで、6 つのサンプルを圧縮試験します。最後の接続。 初期亀裂は、DURAN® サンプルでは 95 ～ 160 kN (圧縮強度 30 ～ 50 MPa) で発生し、DURATAN® サンプルでは 120 ～ 160 kN (圧縮強度 37 ～ 50 MPa) で発生しました。

これらの負荷は計算によって推定されたものよりも低くなります。 具体的には、最初の亀裂は計算された荷重の 34 ～ 64% で発生しました。 それにもかかわらず、サンプルは頑丈であり、最初の亀裂を超えてかなりの耐荷重能力を備えていることがわかり、DURATAN® サンプルでは最大 152 MPa、DURAN® サンプルでは最大 233 MPa の最大公称圧縮強度能力につながります。 。

1.1. 問題の導入

ガラスは圧縮強度が高いため、柱などの圧縮部材に最適です。 ガラス柱は、その透明性により空間の連続性が得られ、屋内空間での日光の透過性も向上するため、特に有望な用途です。 しかし、十分な強度データと建築ガイドラインの欠如、不確実な変数、コスト、製造の複雑さ、耐火性の低さ、引張強さの低さ、ガラスの脆い性質と自然発生性などの複数の理由により、これらは実際にはほとんど適用されていません。失敗 (Kalamar et al. 2016) (Oikonomopoulou et al. 2017)。

Nijsse と Ten Brincke (2014) によると、全ガラス柱には 5 つのタイプがあります: 異形、積層管、バンドル、鋳造、積層です。 オイコノモポウロウら。 (2017) は、さまざまな種類の全ガラス柱についてこれまでに実施された実験作業の広範な概要を示し、現在、建物に適用される唯一の自立構造ガラス柱は、十字形の異形ガラス柱であると述べています。 -セクション。 それにもかかわらず、閉じた管状の異形柱は、かなり優れた（ねじり）座屈抵抗を示します。 さらに、角度やエッジがないため、偶発的な衝撃の影響を受けにくく (Eekhout 2019)、視覚的にも邪魔にならないと認識できます。

Achenbach と Jung (2003) によってガラス管に関する実験研究がいくつか行われていますが、Doenitz et al. (2003) および Overend et al. (2005) によると、この効率的な形状のガラス柱タイプの関連する検査および計算方法を備えた製造方法はまだ十分に確立されていません。 ガラス管柱の既存の例は存在しないにもかかわらず、ガラス管はこれまでにテンセグリティ構造 (Achenbach and Jung 2003)、ロンドンのタワー プレイスのアトリウムのファサード (Doenitz et al. 2003)、およびガラス管内で光る色によって張力と圧縮を示すジップ トラス梁 (Glass & Swinging Structures bv. 2021)。

Van Nieuwenhuijzen ら。 (2005) と Veer と Pastunink (1991) は以前に 2 本の同心のガラス管で作られた積層ガラス柱を開発しました。 Van Nieuwenhuijzen らによると、 (2005) によると、主な課題は、接着剤の収縮とガラス管の寸法誤差による積層周りに発生しました。 したがって、このタイプのガラス柱の実現に向けて、特に製造プロセス、防火機構、堅牢性に関してさらなる知識が必要です。 したがって、この研究の主な目的は、耐荷重性、冗長性、堅牢性、耐火性を備えた透明な管状ガラス柱を設計および設計することです。

1.2. 方法論

この論文では、管状ガラスカラムの設計、エンジニアリング、および実験的テストについて説明します。 まず、火災安全性、冗長性、製造および交換可能性に関する設計基準が確立されます。 次に、異なる火災安全戦略を備えた 2 つの代替設計コンセプトが開発されます。 エンド接続の設計にも重点が置かれています。 どちらのコンセプトでも、柱の耐荷重要素は、中間材料で結合された 2 本の同心のチューブで構成されています。 続いて、実験作業は、2 つの積層同心円管で作られた 6 つの小規模プロトタイプの製造と圧縮下でのテストに焦点を当てます。 テストされたサンプルは、主に内部樹脂硬化応力によるガラスの破壊の可能性を観察し、ガラスの違いを観察するために、アニール処理されたガラス管 (DURAN® - 3 つのサンプル) または熱強化ガラス管 (DURATAN® - 3 つのサンプル) で作られています。失敗。 製造性、耐荷重能力、堅牢性、破損後のパフォーマンスが調査されます。

1.3. 冗長性と耐火性能: 設計基準と戦略

Honfi と Overend (2013) によると、ガラス構造には材料、コンポーネント、構造システムという 3 つのレベルの冗長性があります。 コンポーネントの冗長性を向上させるには、積層時の引張強度と破壊後の残留容量が増加するため、焼きなましたガラスよりも熱強化ガラスが推奨されます (Oikonomopoulou 2019)。 これにより耐火性も向上します。

耐火ガラスの関連する性能基準は、完全性、絶縁、放射線です (Gravit et al. 2019)。 ガラス柱の耐熱性を向上させるためには、ホウケイ酸ガラスが好ましい。 これは、ソーダ石灰ガラスと比較して熱膨張係数がかなり低く、熱衝撃に対する耐性が高いためです (たとえば、ホウケイ酸ガラスはこの理由から実験器具に通常使用されます)。 断熱に関して興味深い解決策は、ガラス管を水で満たしてガラスを冷たく保つことです。 このコンセプトは、韓国のソウルにあるサムスン美術館の柱に導入されました。 残念ながら、韓国経済の崩壊により、このプロジェクトは実現しませんでした(Nijsse 2003)。

1.4. エンド接続: 設計基準と主な懸念事項

端部接続の設計では、次の側面が考慮されます。

1.5. 製造上の考慮事項

カラムに汚れが入らないようにカラムを密閉する必要があるとすると、ガラス管は閉じた空洞になります。 等張圧は、カラムの内側と外側の温度差によって発生します。 最終的に、これらの圧力により結露が発生する可能性があります。 ラミネートプロセスの加熱中に、ガラスと中間層材料の熱膨張係数の違いにより熱応力が発生します。 さらに、ガラスの幾何公差により、中間層材料の厚さに違いが生じます。 中間層が厚ければ厚いほど、硬化中および/または硬化後にガラスに生じる応力は大きくなります。 中間層が薄すぎると、構造の完全性が保証されなくなります。

上記のすべての基準と懸念事項が慎重に検討され、次の 2 つのコンセプト デザインが導き出されます。

2.1. MLAカラム

MLA カラム (図 1、左) は、外側の非耐荷重チューブと 2 本の内側の耐荷重ホウケイ酸ガラス管で構成されています。 外側のガラス管の内面にはポリマー コーティングが施されており、その主な目的は内側のガラス層を保護することです。 2 つの内側の耐荷重チューブは、透明な中間層材料によって結合されています。 このプロジェクトでは、Ködistruct LG、HBFuller KƧmmerling の LOCA 素材が使用されています。 これは架橋ポリマーで形成された熱硬化性液体樹脂です。 最初の成分はポリオール、二番目の成分はイソシアネートです。

この中間層材料は室温で硬化します。 このため、急激な冷却が起こらず、極度の応力が発生しません。 さらに、この中間層材料は収縮値が低く (3.5%)、その結果、閉じ込められた空気 (気泡など) の量が少なくなり、接着剤層内の残留応力が低くなります。 中間層の外面は透明な耐火コーティング（例：HCA-TR）でコーティングされます。1 。 このコーティングは外側のガラス管によって傷から保護されています。 さらに、火災が発生した場合に所定の期間ガラスの温度を下げるために、建物内でスプリンクラーを使用することをお勧めします。

1このコーティングは平らなガラスパネルでのみテストされており、ガラス管への適用についてはさらなる研究が必要であることに注意してください。

前述したように、閉じたガラス管の空洞と外部との間の温度差により気圧が発生し、結露や応力が発生する可能性があります。 ガラス柱がこれらの応力に耐えられない場合は、換気システムによって気圧を調整できます。 それでも、結露が発生する可能性があります。 したがって、断熱ガラスユニットで一般的に使用される乾燥剤と同様の方法で、シリカ乾燥剤粒子が設計に含まれています。 図 2 (左と中央) は、換気システムがある場合とない場合の MLA を示しています。

2.2. SLWカラム

SLW ガラスカラム (図 1、右) は、中間層材料 (MLA に使用されるのと同じ液体樹脂) によって結合された 2 つのガラス管で構成されています。 このコンセプトでは、火災の際にガラスを冷たく保つためにチューブに水が満たされています。 水はカラムを通してポンプで送られます。 MLA バリアントと同様に、必要に応じて建物内でスプリンクラーを使用してガラスの温度をさらに下げることをお勧めします。 SLW の 3D ビューを図 2 (右) に示します。

結果として生じる熱応力に耐え、結露のリスクを軽減するために、換気システムを介してろ過された空気が供給されるか、水が調整されるか、設計にシリカ粒子が含まれます。 積層プロセスによって発生する応力は実験調査で確認する必要があります。

2.3. エンド接続の設計

どちらの設計でも、軸方向の圧縮力のみがガラス柱に伝達されるように、ヒンジ接続が使用されています。 POM ブロックはガラスよりもヤング率が低いため、スチール シューとガラス管の間に配置されます。 ヒルティ モルタルはガラス管の下で POM ブロックの溝に注入され、接続部からガラス管への圧縮荷重が分散されます。 POM ブロックは、水、空気、シリカ粒子などの用途に応じて、ガラスカラムのいくつかのバリエーションに対応できます。 図 3 は、MLA のエンド接続の 2 つの異なる 3D 断面を示しています。

組み立て順序のいくつかのステップを図 5 に示します。取り外し可能な設計により、環境の持続可能性が考慮されています。 ガラス柱は建物から一体的に取り外すことができます。 これを実現するために、ドライ接続が使用されるため、すべてのコンポーネントも再利用できます。2 。 このようにして、カラムが破損した場合でも交換することができます (図 4)。 壊れた柱の両側に仮支柱を設置する必要があり、柱は取り外して交換できます。

2再利用できないヒルティモルタルを除いて。 ガラス管の層間剥離も起こり得ないと考えられます。

どちらの設計コンセプトでも、耐荷重ガラス構造は中間層材料を介して結合された 2 本のガラス管で構成されています。 この部分は 2 つのガラス管を接合するため、製造上最も重要な部分と考えられています。 開発されたコンセプトの構造的可能性と製造上の課題の両方を調査するために、実験作業は、長さ 300 mm、外径 115 mm の 6 つの小規模なガラス試作品の製造とテストに焦点を当てています。 これらのサンプルは、中間層材料で結合された 2 つのガラス管で構成されています。

ラミネートのプロセスは、気泡の形成や収縮応力によるガラスの破損に影響を与えるため、デリケートです。 このプロトタイプは、HBFuller KƧmmerling によってラミネートされ、デルフト工科大学の Stevin Lab II で圧縮試験が行われ、中間層材料の挙動、設計の破損後の応答、焼きなましガラスと熱強化ガラスの違いを調査します。サンプル、圧力下での接続の動作、ガラス管と接続の容量。

3.1. 小規模試作レイアウト

各サンプルは 2 つのガラス管で構成されます。 外管の直径は１１５ｍｍ、肉厚は５ｍｍ、長さは３００ｍｍである。 内管の直径は１００ｍｍ、肉厚は５ｍｍ、長さは３００ｍｍである。 これにより、2 つのガラス管の間に約 2.5 mm の空洞ができます。 図 6 にサンプルの図を示します。 6 つのサンプルのうち、最初の 3 つのサンプルは DURAN® (焼き鈍し) ガラス管で作られ、残りの 3 つのサンプルは DURATAN® (熱強化) ガラス管で作られています。

すべてのサンプルで、末端接続部は次のように構成されています。3:

3試験機のヘッドプレートにはワイヤー用の穴があったため、図6に示す鋼板は試験中は外されます。

3.2. 試作品の製作

押し出しガラス管はドイツの SCHOTT によって製造されています。 ショットは試験片を所定のサイズに切断し、エッジを火で研磨し、チューブが（相互に）適切に嵌合しているかどうかの最初の一次チェックをすでに工場内で実施しました。 その後、ガラス管はラミネート加工 (つまり、ガラス管の接着) のためにドイツの HBFuller Kâmmerling に輸送されました。 2 成分の Kodistruct LG 液体樹脂中間層材料が選択されました。 その水圧弾性の性質により、硬化が遅くなります。 注入後、硬化が完全であることを確認するために中間層材料を 40 °C に加熱しました。 チューブは垂直位置で積層されます。 エンドコネクション、スチールおよび POM コンポーネントは、Octatube の助けを借りて設計および開発されています。

スチールシューは、設計されたチャンバーを作成するために、CNC フライス加工されたスチールロッドから作られています。 これらのチャンバーには、POM ブロックとスチール ヒンジ (Techniparts) が配置されます。 POM ブロックは、固体 POM ロッドからフライス加工され、目的の溝が得られます。 組み立て中に、ひずみゲージが内側と外側のガラス管に接着されます。 最後に、HILTI HIT-HY 270 モルタルを POM ブロックの溝に注入し、その上に合わせガラス管を置きます。 モルタルは溝に行き渡り、適切に注入することができ、ガラスはきれいなままでした。 図 7 には、スチールと POM コンポーネント、および積層プロセスが示されています。

テストの前に、ガラス管に接着された前述のひずみゲージがコネクタにはんだ付けされます。 12 個のひずみゲージが各サンプルに接着されます (外側に 6 個、内側に 6 個)。 ひずみゲージが剥がれないように、ひずみゲージが接着されている場所のガラスを軽く研磨します。 その後、ワイヤをコネクタにはんだ付けすることもできます。 ガラスを適切な高さに保持するために、木材片が POM ブロックの溝の内側に接着されます。 その後、HILTI HIT-HY 270 モルタルを注入します。硬化には約 5 分かかります。 この 5 分以内に、モルタルを注入して滑らかにし、ガラスをモルタルの上に置き、適切な高さに木材を配置する必要がありました。 その後、ワイヤをゼロに設定する必要があり、サンプルはテストの準備が整いました。 図 8 は、テストの準備ができたサンプルを示しています。

4.1. テスト設定

油圧変位制御万能試験機を使用して、クロスヘッド変位速度 1 mm/min でサンプルを圧縮状態で試験します。 サンプルはヘッドとベースプレートの間にクランプされます (図 8、右)。

4.2. 焼きなましサンプルと熱強化サンプルの違い

図 10 (左) には、試験後に亀裂が入った 1 つの焼きなましサンプルが示されています。 アニーリングされたサンプル (AN1 ～ 3) には、チューブの長さに平行ないくつかの真っ直ぐな垂直亀裂が見られました。 亀裂はゆっくりと進展しました。 最初の亀裂は圧縮荷重 95 ～ 160 kN の間で発生しましたが、完全な破損は 700 ～ 750 kN の間でのみ発生しました。 最後に力を解放すると、さらに小さな垂直の亀裂が発生しました。 両方のチューブに亀裂が現れ、それらが良好な程度に連携していることを示しました。

図 10 (右) には、試験後にひび割れた熱強化サンプルが 1 つ示されています。 熱強化ガラス サンプル (HS3 ～ 4) では、かなり多くの亀裂が発生し、これもチューブの長さに垂直かつ平行でした。 最初の亀裂は 120 ～ 160 kN で発生しました。 アニールされたガラスサンプルとは対照的に、亀裂は最初に外側のチューブに現れました。 亀裂はかなりの速度で急速に広がりました。 試験が終了すると、ガラスの粉砕（約 390 ～ 490 kN）により、内管がすぐに破裂して小さな破片になりました。 これは、熱強化されたサンプルからの協力が、焼きなましされたサンプルからの協力よりも少ないことを意味します。 焼きなましサンプルと熱強化サンプルの違いの概要を表 1 に示します。

表 1: 焼きなましサンプルと熱強化サンプルの違い。

したがって、初期亀裂は、DURAN® サンプルの圧縮強度 30 ～ 50 MPa の間と、DURATAN® サンプルの圧縮強度 37 ～ 50 MPa の間で発生し、ほぼ同じ値でした。 熱強化ガラスの引張強度がアニールガラスよりも高いことを考えると、熱強化チューブの方が性能が良く、アニールチューブと比較して高い値で破損することが予想されます。 さらに、実験では、熱強化ガラス管は、焼き鈍しガラス管よりも亀裂後(初期亀裂後)の耐荷重能力が低いことが示されました。

考えられる理由としては、熱強化サンプルでは外側のチューブに最初に亀裂が発生したが、焼きなましされたサンプルでは両方のチューブに亀裂が発生したことが考えられます。 おそらく、同心の熱強化チューブと中間層との間の複合作用が少なく、その結果、すべての応力が外側のチューブのみによって受け止められたのかもしれません。 それにもかかわらず、亀裂パターン (断片化の程度) は本質的にエネルギー放出現象です。 これは、プレストレスと荷重によって誘発される応力の両方を含む応力状態の関数です。

アニールされたガラスでは、プレストレスはほぼゼロです。これは、断片化が主に加えられた応力の関数であることを意味します。 熱強化ガラスでは、断片化はプレストレスと加えられた応力の両方の影響を受けます。 これは、焼きなました熱強化ガラスでも同様の初期亀裂値が得られる可能性があることを意味します。 別の説明としては、荷重がチューブの端から導入されるため、表面にピーク応力が発生しないということも考えられます。

4.3. 手動計算

事前に、いくつかの手動計算が行われます。 手動計算では亀裂は考慮されていないため、計算とテストの結果が異なる可能性があります。 次の式が使用されます。

どこ：

表 2 では、式 1、2、および 3 を使用して計算されたひずみと変位が示されています。

表 2: 計算されたひずみと変位。

4.4. 結果

手動計算から得られた値 (表 2) は、表 3 に示すテストの平均ひずみおよび変位と比較できます。テストからのほとんどすべてのひずみおよび変位が計算値の範囲内にありますが、ひずみゲージ 12 のみが含まれています。サンプル 3 では がずれており、平均値が計算値よりも低くなります。

テストの結果を表 4 にまとめます。ここでは、初期破壊荷重 (最初の亀裂が現れたとき) と最大荷重 (ガラスサンプルが砕け始めたとき) が、対応する応力とともに示されています。 2 本のガラス管の断面積は約 3220 mm2 です。 サンプルが 750 kN の力で圧縮された場合、圧縮応力は約 233 MPa になります。 これは、ホウケイ酸ガラスの理論上の最大圧縮強度である 260 ～ 350 MPa に近い値です (Oikonomopoulou 2019)。

引張応力は、ポアソン比によって引き起こされる横方向のひずみによって発生します。 圧縮強度は引張強度よりも高いため、圧縮強度よりも前に引張強度に達します (Haldimann et al. 2008)。 ポアソン比の効果により、横方向の伸びが発生し、引張応力が生じます。 表 3 の引張強度は式 4 から計算されます。SCHOTT によれば、ホウケイ酸ガラスのポアソン比は 0.2 (SCHOTT nd) です。

ここで、υ はポアソン比です。

表 3: テストからの平均ひずみ値と対応する変位 - サンプル 1、2、3、4、6。

表 4: 破損および対応する応力を伴う最大荷重のテスト結果 – すべてのサンプル

均一な力の分布はひずみゲージによってチェックされます。 ガラス管内での力が等しい場合、ひずみも等しくなります。 図 9 (左) は、サンプルの 1 つからの典型的なひずみ対荷重の曲線を示しています。 R001 ～ R012 は 12 個のひずみゲージです。 R001～R006はガラス管の外側に配置されたひずみゲージ、R007～R012はガラス管の内側に配置されたひずみゲージです。 図 9 に示すように、最初はひずみはほぼ等しいです。 その後、応力場が変化し、一部のひずみゲージがずれます。 後者に関しては、いくつかの理由が考えられます。

接続部と HILTI HIT-HY 270 迫撃砲は無傷のままでした。 ガラスだけが割れてしまいました。 ガラス柱に複数の破損が重なって荷重対変位曲線が大幅に低下した時点で、テストは終了しました。 したがって、これはガラスカラムの最終圧縮能力と考えることができます。 図 9 (右) は、サンプル 5 を除くすべてのサンプルの荷重対変位曲線を示しています。サンプル 5 の曲線は、テスト中に機械が一部のデータを記録できなかったため、信頼性がありません。

グラフ内の黒点は、サンプルに最初の亀裂が発生したときの荷重 (破壊荷重) を表します。 亀裂は 95 ～ 160 kN の間で発生しました。 これは、29.5 ～ 49.5 MPa の圧縮応力に相当し、対応する引張応力は 5.9 ～ 9.9 MPa になります。 NEN 2608 (2014) の式 6 および 7 に基づくと、焼き鈍しガラスの許容引張応力は 15.5 MPa、熱強化ガラスの許容引張応力は 36.3 MPa です。 これは、理論的には、最初の亀裂は、所定の設定で対応する公称圧縮強度 78 MPa の約 250 kN の圧縮荷重で発生するはずであることを意味します。

ガラスの初期割れの原因として考えられるのは次のとおりです。

すべての試験片において、亀裂はガラス管の上端または下端から始まりました。 これらの亀裂は、引張応力を生じた横方向の伸びによって引き起こされる可能性があります。 亀裂が発生した後、局所的な応力が解放されます。 ひび割れたガラス管は中間層材料によって一緒に保持され、このようにして破損後の耐荷重能力が維持されます。 荷重対変位曲線の曲線は継続しており、破断後に剛性が失われていないことを意味します。

この研究では、堅牢で冗長性があり、耐火性があり、透明な管状ガラス柱の設計とエンジニアリングにおける可能性と限界を調査しました。 MLA と SLW の 2 つのバリエーションが設計および設計されています。 ガラス管とその積層の製造公差は難しい場合があります。 丈夫にするためにチューブは積層によって結合する必要があり、カラムは破損した場合に交換可能です。 注意が必要なもう 1 つの点は、カラムの組み立てです。 空気と水を調整することで、等張圧と熱応力を回避できます。 そうでない場合は、凝結が発生したときにシリカ粒子を使用して水を吸収することができます。 端部接続の設計は、柱の動作にとって特に重要です。 接続はヒンジ式で、ガラスに力を分散するために HILTI HIT-HY 270 モルタルが使用されています。 さらに、POM ブロックはガラスとスチールコンポーネントの間に設計されています。

試験のために、長さ 300 mm、外径 115 mm の 6 つのサンプルが、SCHOTT 製の 2 本の耐荷重ホウケイ酸ガラス管で作られています。 チューブは HBFuller KƧmmerling によって接着されています。 接続は、POM ブロックとスチール ブラケット (Octatube)、スチール ヒンジ GX50T (technipartz)、および HILTI HIT-HY 270 モルタルで構成されています。

初期亀裂は、DURAN® サンプルでは圧縮強度 30 ～ 50 MPa、DURATAN® サンプルでは 37 ～ 50 MPa で発生しました。 すべての場合において、亀裂はガラス管の上端または下端から始まりました。 ガラスだけが割れて接続部分は無傷のままでした。 初期亀裂時の応力は手動計算による予測よりも低くなります。 最初の亀裂は計算された荷重の 34 ～ 64% で発生しました。 これには、製造公差や偏心荷重によって発生するピーク応力など、いくつかの要因が考えられます。

それでも、中間層材料により、チューブ間には十分な複合作用が存在します。 破壊後でも、サンプルは硬くて強いままでした。 DURATAN® サンプルの公称圧縮強度容量は約 150 MPa、DURAN® サンプルの場合は約 233 MPa です。 アニールされたサンプルは亀裂の伝播が遅く、最初の亀裂の後は約 4 ～ 5 倍の荷重に耐えることができます。 熱強化されたサンプルは急速に伝播し、最初の亀裂の後は 3 倍以上の荷重に耐えることができます。

それにもかかわらず、現在のテストはかなり限定されているため、設計値を確立するにはさらなるテストが必要です。 このようなガラス管柱の座屈の影響を評価できるようにするには、より長い試験片で圧縮試験を実行する必要があります。 また、衝撃、火災、短期および長期の荷重下でサンプルをテストすることをお勧めします。 さらに、透明性をさらに向上させ、中間層材料内の収縮を低減するには、チューブ内でのチューブの積層プロセスについてさらに研究を行う必要があります。 テスト中は、ガラスに接着されたひずみゲージが使用されます。 ひずみゲージの値はずれているため、ガラス内のひずみが等しいかどうかを確認するために、おそらく他のより信頼性の高い方法を使用できる可能性があります。

さらに、このプロジェクトでは、アニール処理のみまたは熱強化のみを行ったガラス管を使用したサンプルがテストされます。 おそらく、焼きなましたチューブと熱強化チューブを組み合わせると、より効率的であることが判明するでしょう。 実験の結果、熱強化ガラス管は、焼き鈍しガラス管よりも亀裂後(初期亀裂後)の耐荷重能力が低いことが示されました。 これは設計段階で考慮できます。 硬質ゴムと軟質ゴムを使用することで、負荷の異なる分散をエンド接続の設計に組み込むことができます。

著者らは、実験中に油圧機械を操作してくれた Fred Schilperoort と Louis den Breejen に感謝したいと思います。 著者らは、物質的な後援をしていただいた SCHOTT、HBFuller KƧmmerling、Octatube、Hilti、Techniparts に感謝します。 特にKlaas Roelfsma博士に感謝したいと思います。 SCHOTTのFolker Steden、Kerstin Kohl、Katrin Djuric、Chris Davis、dr. ヴォルフガング・ウィットワー博士 HBFuller KƧmmerlingのChristian SchererとJens Wolthaus、OctatubeのPeter van de RottenとWillem Poot、HiltiのThomas Goedegebuure、TechnipartsのFrank Muntz。 さらに、著者らは博士に感謝の意を表します。 Fred Veer 氏と Telesilla Bristogianni 氏、貴重なフィードバックをありがとうございました。

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