Design of seismic resistant architectural structures by using panels of construction glass or polycarbonates

Abstract

The thesis proposes a design concept of seismic resistant architectural structures by using unconventional materials-laminated glass and laminated klirit, materials that are not usually used in construction design for that purpose, although being widespread and easily available, and therefore defined as unconventional. In the proposed design concept, laminated glass and laminated klirit are considered as a filling in a steel frame on which they overlap by the intermediate rubber layer, thereby forming a composite assembly. In this way vertical elements of stiffening are formed, capable for reception of seismic force and integrated into the structural system of the building. The applicability of such a system was verified by experiments in laboratory conditions where the experimental models based on laminated glass and laminated klirit had been exposed to the cyclic loads that simulate the seismic force. In this way the load capacity of composite assemblies was tested for the effects of dynamic load that was parallel to assembly plane. Thus, the stress intensity to which composite systems might be exposed was determined as well as the range of the structure stiffening referring to the expressed deformation along with the advantages of a particular type of filling compared to the other one. Using specialized software whose operation is based on the finite element method, a computer model of the structure was created and processed in the case study; the same computer model was used for analyzing the problem in the first phase of the design process. The stiffening system based on composite assemblies tested in laboratories is implemented in the computer model. The results of the modal analysis and seismic calculation from the computer model with stiffeners applied showed an efficacy of such a solution, thus rounding the design procedures for aseismic stiffening by using unconventional materials...

У тези је предложен концепт пројектовања сеизмички отпорних архитектонских објеката, употребом неконвенционалних материјала – ламелираног стакла и ламелираног клирита, који се у грађевинарству најчешће не користе у ту сврху, па су, иако широко распрострањени и лако доступни, дефинисани као неконвенционални. Предложеним концептом пројектовања, ламелирано стакло и ламелирани клирит, предвиђени су као испуна у челичном раму, на који належу посредством интермедијалног слоја гуме, чиме се формира композитни склоп. На тај начин се формирају вертикални елементи укрућења, интегрисани у конструктивни систем објекта, оспособљени за пријем сеизмичке силе. Применљивост таквог система, проверена је експериментом у лабораторијским условима, где су експериментални модели на бази ламелираног стакла и ламелираног клирита излагани дејству цикличног оптерећења, које симулира сеизмичку силу. Тиме је проверен капацитет носивости композитних склопова, за дејство динамичког оптерећења, паралелног равни склопа. Утврђен је интензитет напрезања којем композитни склопови могу бити изложени, степен укрућења конструкције у смислу исказаних деформација, као и предности једне врсте испуне у односу на другу. Помоћу специјализованог софтвера, чији се рад базира на методи коначних елемената, креиран је рачунарски модел конструкције објекта који је обрађиван у студији случаја, који је у првој фази процеса пројектовања служио за анализу проблема. У тај рачунарски модел, имплементиран је систем укрућења на бази композитних склопова испитаних у лабораторији. Резултати модалне анализе и сеизмичког прорачуна из рачунарског модела са примењеним укрућењима, показали су ефикасност решења, чиме је заокружена процедура пројектовања асеизмичког укрућења коришћењем неконвенционалних материјала...