EVA-laminated countersunk point-fixing devices for structural glass

As the need to create well-lit and more energy-efficient buildings became more prominent, the structural and non-structural use of glass increased in the past couple of decades. At the same time, the success of glass as a construction material depends directly on the functionality and aesthetics of its connectivity. The natural progression for transparency is to reduce the number and size of connections, where the glass can work as structure and envelope simultaneously. For these reasons, the use of laminated point fixing devices with countersunk holes has become more popular among designers. The above-mentioned fastening system has a rather complex behaviour that combines three materials with different mechanical characteristics (steel, glass and polymeric interlayer) together with the countersunk mechanism. Nowadays, there are still no simple rules for the design of this type of connection, leading exclusively to calculation assisted by testing design procedure. The aim of this work is to investigate the mechanical behaviour and the failure mechanism of an EVA-laminated countersunk connection through experimental campaigns under torque, axial, shear and cyclic load conditions. Analytical approaches have been developed to study the behaviour detected during the tests. Finally, numerical modelling by means of finite element method using the software Abaqus/CAE® were carried out to further study the collapse evolution.

Poiché la necessità di creare edifici ben illuminati e più efficienti dal punto di vista energetico è diventata più prominente, l'uso strutturale e non-strutturale del vetro è aumentato negli ultimi due decenni. Allo stesso tempo, il successo del vetro come materiale da costruzione dipende direttamente dalla funzionalità e dall'estetica della sua connettività. La progressione naturale per la trasparenza è ridurre il numero e le dimensioni delle connessioni, in cui il vetro può funzionare contemporaneamente come struttura e inviluppo. Per questo motivo, l'uso di dispositivi di fissaggio puntuale stratificati con fori svasati è diventato più popolare tra i progettisti. Il suddetto sistema di fissaggio ha un comportamento piuttosto complesso che combina tre materiali con caratteristiche meccaniche diverse (acciaio, vetro e intercalare polimerico) insieme al meccanismo svasato. Attualmente, non ci sono ancora norme semplici per la progettazione di questo tipo di fissaggio, che portano esclusivamente a calcolo assistito dalla procedura di progettazione del test. Lo scopo di questa ricerca è quello di investigare il comportamento meccanica ed il meccanismo di collasso di una connessione svasata stratificata attraverso campagne sperimentali in condizioni di carico torsionale, assiale, taglio e ciclico. Approcci analitici sono stati sviluppati per studiare il comportamento osservato durante i test. Infine, modellazione numerica mediante il metodo degli elementi finiti usando il software Abaqus/CAE® è stata effettuata per studiare ulteriormente l'evoluzione del collasso.