Thành phần vật liệu của dầm kính ghép gia cường bao gồm: kính cường lực, kính thường, cốt gia cường inox, lớp film PVB kết dính giữa các lớp kính và lớp keo kết dán giữa kính – inox gia cường.
4.2.1 Kính:
4.2.1.1 ính chất cơ học và vật lý:
Trọng lượng riêng của kính gần bằng trọng lượng riêng của bê tông và modun biến dạng của kính gần giống modun biến dạng của nhôm. Kính là vật liệu đồng nhất, đẳng hướng có đặc tính đàn hồi tuyến tính do đó ứng xử làm việc của kính là vật liệu biến dạng giòn và rất nhạy cảm với ứng suất tập trung. Trọng lượng riêng của kính gần bằng trọng lượng riêng của bê tông và modun biến dạng của kính gần giống modun biến dạng của nhôm.
Bảng 4.1: Thành phần cơ học vật lý của kính [2].
hành phần Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Trọng lượng riêng
(Density) ρ 2500 Kg/m3
Độ cứng
(Hardness) HK0,1/20 6 GPa
Modun đàn hổi
(Young’s modulus) E 70 Gpa
Hệ số Poisson υ 0.2 -
4.2.1.2 Kính cường lực:
Trên thực tế, khả năng chịu lực của kính có thể tăng cường bằng quá trình ủ nhiệt. Trong quá trình này, kính được nung nóng đến khoảng 620-675oC, sau đó nhanh chóng được làm mát bằng luồng khí lạnh thổi lên bề mặt tấm kính một cách đồng đều, chính xác để làm đông cứng các ứng suất nén trên bề mặt kính. Các ứng suất nén ở bề mặt kính làm tăng cường khả năng chịu kéo của kính. Quá trình đó tạo ra loại kính gọi là kính cường lực (FT). Bất kỳ việc khoan, cắt và tác động vào kính cường lực đều
Chương 4: Kiểm chứng thực nghiệm
25
được thực hiện trước khi ủ kính. Nếu các tác động được thực hiện trước quá trình ủ kính, sự cân bằng giữa ứng suất kéo phía trong lõi lớp kính và ứng suất nén trên bề mặt sẽ bị thay đổi, dẫn đến sự phá hoại tấm kính (Hình 4.1).
(a) (b)
Hình 4.1: Kính thường và cường lực sau khi vỡ.
(a) Kính cường lực; (b) Kính thường.
Ngoài ra, theo [8], cường độ chịu uốn (Bảng 4.2) kính cường lực 120Mpa và kính thường 45Mpa. Khi sử dụng trong quá trình tính toán thông số cường độ chịu uốn này sẽ ảnh hưởng đến kết quả của tính toán.
Bảng 4.2: Đặc tính cường độ chịu kéo của kính thường và kính cường lực [8].
4.2.1.3 Kính ghép:
Kính ghép được cấu tạo từ hai hay nhiều lớp kính, xen giữa là một lớp hoặc nhiều lớp film, thường là polyvinyl butyral (PVB), SentryGlass-Plus (SGP). Mục đích chính
Chủng loại kính Cường độ chịu uốn
( Tensile bending strength) Kính thường
(Annealed-AN) 45 MPa
Kính cường lực
(Fully tempered-FT) 120 MPa
Chương 4: Kiểm chứng thực nghiệm
26
của lớp film là để giữ cho các lớp kính lại với nhau trong trường hợp kính vỡ, do đó ngăn ngừa tác động của kính khi vỡ đến các vật xung quanh.
(a) (b) Hình 4.2 Cấu tạo kính ghép.
(a) Mặt cắt các dầm kính ghép – 1,3: Lớp kính cường lực. 2: lớp film PVB (b) Kính ghép tại xưởng sản xuất.
(a) (b)
Hình 4.3: Ứng xử khi bị vỡ của kính ghép cường lực và kính cường lực.
(a) Kính cường lực sẽ bị vỡ vụn. (b) Kính ghép cường lực khi bị vỡ.
1 2 3
Chương 4: Kiểm chứng thực nghiệm
27
Ứng xử sau phá hoại của kính cường lực và kính ghép cường lực (Hình 4.3) cũng là một vấn đề cần xét đến trong quá trình chọn vật liệu sử dụng. Kính cường lực khi phá hoại sẽ vỡ vụn, còn kính ghép cường lực khi phá hoại vẫn còn liên kết nhờ lớp keo kết dính.
4.2.2 Film polyvinyl butyral (PVB) [9] và SentryGlass-Plus (SGP) [9]:
Film PVB [9], còn gọi là polyvinyl butyral, là hỗn hợp được ép từ vật liệu polymer dẻo đặc biệt, phụ gia và nhựa PVB, hình thành film PVB với nhiều độ dày khác nhau 0.38mm, 0.76mm, 1.52 mm. Lớp SG [9], được xem là vật liệu có khả năng kháng cắt và cường độ chịu kéo tốt. Giúp hỗ trợ rất tốt trong quá trình chịu tải trọng uốn của kết cấu. Chiều dày lớp SG 0.83mm và 1.52 mm.
Bảng 4.3: Thành phần cơ học vật lý của PVB và SGP.
hành phần Kí hiệu PVB [9]
(PolyVinyl Butyral)
SGP [9]
(SentryGlas-Plus) Đơn vị Trọng lượng riêng
(Density) ρ 1070 950 Kg/m3
Modul chịu cắt
(Shear modulus) G 0-70 100 GPa
Cường độ chịu kéo
( Tensile strength) ft >23 34.5 MPa
Hệ số Poisson υ 0.5 0.5 -
Hệ số giãn nở nhiệt α 2.2*10-4 10-15*10-3 K-1
4.2.3 Inox 304:
Trong thí nghiệm nghiên cứu chọn thép không gỉ gia cường là inox 304, một trong số inox phổ biến trên thị trường. Loại inox 304 có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ thi công, phù hợp cho sử dụng ngoài trời.
Chương 4: Kiểm chứng thực nghiệm
28
Bảng 4.4: Thành phần cơ học vật lý của inox 304 [2].
hành phần Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Trọng lượng riêng ρ 7900 Kg/m3
Giới hạn chảy
(Yield strength) fy 200-230 GPa
Young’s modulus E 200 GPa
Hệ số Poisson υ 0.265 -
Giới hạn chịu kéo ft 520-750 MPa