Point-supported laminated glass panel : analytical study and numerical analysis

In the last decades, the desire of architectural transparency has increased. In this context, the use of laminated glass (LG) has spread for the realization of transparent load-bearing elements for architectural glazing applications. However, connections between structural glass components represent one of the main critical aspects, therefore the application of point-fixing connections requires great attention in structural design. In the present study, the mechanical behaviour of a rectangular laminated glass plate subjected to a uniform pressure and supported by four point-fixing devices is analyzed. The research is based on the contemporary use of experimental investigation and analytical models by resorting to appropriate idealizations and simplifications. Tests on full-scale specimens are performed to provide information for the assessment of the global behaviour of the system. The analytical study of the flexural behaviour of LG is carried out by means of a monolithic model with an effective thickness in order to have an estimation of the maximum deflection and stresses in glass members. The test and analytical results are also interpreted through numerical simulation performed on Abaqus/CAE®. Four different modeling strategies are proposed, with the aim of capturing the main characteristics of the flexural behaviour of point-supported laminated panels and the effect that different boundary conditions have on it. Experimental, analytical and numerical results are reported and compared in load-displacements curves with the ambition of understanding and proposing a design and investigation methodology which better reflects the structural behaviour of the point-support panels.

Negli ultimi decenni è aumentato il desiderio di trasparenza architettonica. In questo contesto, si è diffuso l'utilizzo del vetro stratificato per realizzare elementi portanti trasparenti per applicazioni di vetrate architettoniche. Tuttavia, le connessioni tra componenti strutturali in vetro rappresentano una delle principali criticità, pertanto l'applicazione di connessioni a fissaggio puntuale richiede grande attenzione nella progettazione strutturale. Nel presente studio viene analizzato il comportamento meccanico di una lastra rettangolare di vetro stratificato sottoposta ad un carico uniforme e sospesa su quattro dispositivi di fissaggio puntuale. La ricerca si basa sull'uso contemporaneo di indagini sperimentali e modelli analitici ricorrendo ad opportune idealizzazioni e semplificazioni. Sono state eseguite prove sperimentali su campioni in scala reale per la valutazione del comportamento globale del sistema. Lo studio analitico del comportamento a flessione del vetro stratificato viene effettuato mediante un modello monolitico di spessore “efficace” al fine di avere una stima del valore massimo di spostamenti e sollecitazioni. I risultati dei test e delle analisi sono interpretati anche attraverso la simulazione numerica eseguita su Abaqus / CAE®. Vengono proposte quattro strategie di modellazione numerica con l'obiettivo di cogliere le principali caratteristiche del comportamento flessionale delle vetrate supportate puntualmente e l'effetto che diverse condizioni al contorno hanno su di esso. I risultati sperimentali, analitici e numerici sono riportati e confrontati in curve carico-spostamento con l'ambizione di comprendere e proporre una metodologia di progettazione e indagine, che rispecchi al meglio il comportamento strutturale dei pannelli.