Post failure behaviour of laminated glass : an experimental and numerical approach

As the structural and architectural demands of the construction industry increase their inclination towards glass as premier material, the reliability of laminated glass as a structural material has enhanced over last few decades. As of today, Laminated Glass is extensively used for facades, floors, roofs, stairs, bridges, walkways, doorways, walls and the lists go on. This thesis work primarily focuses on different (partially or fully) damaged configurations of Laminated Glass that. The objective is to study the post failure behaviour of laminated glass specimens, each subjected to various loadings & boundary conditions. This thesis presents a series of laboratory experiments carried out on progressive levels of damaged laminated glass. The experimental tests are reciprocated using finite element analysis-based software and the results obtained are compared with the experimental results. The experimental tests include: a) Uniaxial compression tests on fully damaged laminated glass specimen b) Uniaxial tension tests on fully damaged laminated glass specimen c) Three-point bending tests on multiple, progressively damaged laminated glass plates. The numerical simulations are based upon the above-mentioned tests with similar loading & boundary conditions. A damaged Laminated Glass is a structurally intricate system. Hence, each numerical simulation tries to reproduce the real response by emphasizing on the critical factors that govern the structural response for that specific set-up. On one hand, this thesis elaborates in detail about the laboratory testing setup and procedure for Three-point bending tests & also discuss about uniaxial tension & compression tests. While on the other hand, it presents a comparison of the results obtained experimentally with the numerical simulation results, in addition to investigating the significance of post failure stiffness of Laminated Glass.

Con l’incremento della domanda di vetro laminato, sia per usi strutturali che architettonici, l'affidabilità del vetro come materiale strutturale è migliorata negli ultimi decenni. Al giorno d’oggi, il vetro laminato è ampiamente usato per facciate, pavimenti, tetti, scale, ponti, passerelle, porte, muri e tanto altro ancora. Questo lavoro di tesi si concentra principalmente su varie configurazioni di danneggiamento di un vetro laminato. L'obiettivo è quello di studiare il comportamento post-rottura di campioni di vetro laminato, ciascuno sottoposto a diversi carichi e condizioni limite. Questa tesi presenta una serie di esperimenti di laboratorio eseguiti su vetri laminati con progressivi livelli di danneggiato. I test sperimentali sono stati riprodotti usando il software Abaqus basato sull'analisi degli elementi finiti e i risultati ottenuti sono stati confrontati con i risultati sperimentali. I test sperimentali comprendono: 1. Test a compressione uniassiale su campioni di vetro laminato completamente danneggiati; 2. Test a trazione uniassiale su campioni di vetro laminato completamente danneggiati; 3. Test a flessione su tre punti su piastre di vetro stratificate multiple e progressivamente danneggiate. Le simulazioni numeriche si basano sulle suddette prove con carico e condizioni al contorno come quelle dei test di laboratorio. Un vetro laminato danneggiato è un sistema strutturalmente intricato, quindi, ogni simulazione numerica cerca di riprodurre una risposta reale focalizzandosi sui fattori critici che regolano la risposta strutturale per quella specifica prova. Questa tesi inizialmente analizza in dettaglio la configurazione dei test di laboratorio e la procedura per le prove di flessione su tre punti e prove uniassiali a trazione e compressione; successivamente, si presenta un confronto dei risultati ottenuti sperimentalmente con i risultati delle simulazioni numeriche, oltre a studiare l'importanza della rigidezza post-rottura del vetro laminato.