Étude de la génération de fissures et du comportement d'expansion du cadre

Date : 2 août 2023

Auteurs : Yanni Zhang, Luoxin Huang, Jun Deng, Zhichao Feng, Dan Yang, Xuemeng Liu et Shuai Zhang

Source:Feu2023 , 6(7), 281 ; MDPI

EST CE QUE JE:https://doi.org/10.3390/fire6070281

(Cet article appartient au numéro spécial Verre à températures élevées et en cas d'incendie)

Le verre flotté installé avec des supports de cadre est largement exploité dans la construction de bâtiments. En cas d'incendie, le bris du verre flotté influence de manière significative le développement dynamique du feu au sein de l'espace du bâtiment. Le comportement à la rupture thermique du verre float supporté par un cadre soumis à une charge thermique est soigneusement examiné à l'aide d'un système expérimental auto-construit. Le système conçu vise à capturer des paramètres comportementaux cruciaux. L'étude expérimentale révèle que la principale raison de la rupture du verre flotté sur cadre est la différence de température à la surface du verre, avec une différence de température critique d'environ 65 °C.

La fissure commence au bord de la surface du verre, là où la différence de température est maximale, puis s'étend rapidement. En croisant les fissures, on forme un îlot de fissures qui ne se déloge pas sous la contrainte du cadre porteur et du verre environnant. Un modèle thermomécanique et microgéométrique du verre flotté sur cadre est développé sur la base du programme PFC2D pour montrer davantage le modèle de dilatation des microfissures du verre flotté sur cadre sous charge thermique. Cet examen fournit des conseils théoriques pour l'installation et l'utilisation du verre flotté sur cadre dans les projets de construction et pour l'identification des preuves d'incendie.

En tant que l'un des composants les plus cruciaux couramment exploités dans les immeubles urbains de grande hauteur, le verre flotté est largement utilisé dans les portes, fenêtres, plafonds, murs et autres parties des bâtiments [1]. En tant que matériau fragile aux propriétés mécaniques relativement faibles, le verre flotté est susceptible de se briser et de se déloger sous l'action des charges thermiques du feu, ce qui peut à son tour donner naissance à de nouveaux canaux de propagation du feu, accélérant la propagation du feu et menaçant la sécurité du bâtiment. structure et occupants. L'approche d'installation sur cadre est la manière la plus courante d'installer du verre dans les projets de construction [2,3].

L'analyse des performances dynamiques du verre flotté sur cadre soumis à des charges thermiques et l'étude des propriétés physiques et chimiques du verre peuvent aider à révéler le mécanisme de fracture du verre flotté sur cadre et à élucider davantage la relation entre le temps de bris du verre et la différence de température entre l'abri. et les zones de verre non abritées lors d'incendies de bâtiments et explorer la relation entre la fissuration du verre et le degré de dommage et le comportement d'effondrement [4,5,6]. Par conséquent, comprendre les propriétés de sécurité des composants en verre dans l’ingénierie de la construction est crucial pour la sécurité incendie des bâtiments et les enquêtes sur les accidents d’incendie.

Emmons [7] a suggéré pour la première fois en 1986 que le bris de verre lors d'un incendie constitue une valeur de recherche importante. Depuis lors, les chercheurs ont étudié le mécanisme du bris de verre à travers de nombreuses expériences et simulations numériques. Skelly et coll. [6] ont conçu un compartiment de simulation pour étudier le processus de bris de verre lors d'un incendie de bâtiment réel. Enfin, ils ont découvert la différence de température théorique critique qui conduit au bris du verre protégé par les bords. Pagni et coll. [8,9] ont développé le programme bris de verre BREAK1 prenant en compte le couplage entre le modèle de transfert thermique et le critère de bris de verre. Leur modèle numérique établi pourrait prédire le premier cas de bris de verre et calculer le champ de température à la surface du verre. Harada et coll. [10] ont prédit le premier temps de rupture du verre en se basant sur les conditions de chauffage d'une boîte de cuisson et l'ont montré à l'aide d'une formule simple.

Sur la base de nombreuses études et expériences, Pope et al. [11] ont proposé un modèle de fracture du verre gaussien et ont appliqué ce modèle à un logiciel de simulation de la dynamique du feu. Hietaniemi J [12] a analysé la probabilité de chute et de bris de verre dans un environnement d'incendie en utilisant la simulation de Monte Carlo et BREAK1. Ni et coll. [13] ont étudié les performances au feu de doubles façades réalisées avec du double vitrage dans trois scénarios d'incendie différents à taux de dégagement de chaleur. Wang et coll. [14,15,16,17,18] ont utilisé un programme d'éléments finis pour évaluer le processus d'expansion des fissures du verre dans le contexte des différences dans les méthodes de contraintes aux limites et des impacts thermiques en employant une grande quantité de théorie fondamentale. Wong et coll. [19] ont étudié le comportement des retombées d'échantillons de verre soumis à un rayonnement thermique et ont établi un modèle de prédiction probabiliste des retombées du verre.