Load-Bearing Capacity of Podium Frame for Translucent Atrium Roof

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The object of the study is the strength and load-bearing capacity of an element of a translucent atrium roof with a podium frame made of glass composite filled with foam glass. Mechanical tests were carried out on a full-scale sample using specialized equipment to study the joint operation of the load-bearing steel structure, roof element and element fastening. The test method for determining load-bearing capacity is based on the method of static compression testing of a multilayer composite material. The test was carried out in laboratory conditions using certified equipment. The following parameters were tracked during the tests: load, deformation behavior, and deflection of the sample. The test was carried out until the sample was destroyed. Results. The load-bearing capacity of the podium frame made of fiberglass has been determined. A graph of the relationship between deformation (deflection) of the element and the load was obtained. The tests confirmed the possibility of using a podium frame made of glass composite filled with foam glass for a translucent atrium roof. The load-bearing capacity significantly exceeds the design loads during operation. The characteristics of failure of the fastening locations in the structure were obtained. Strengthening the fastening holes of the structure can be considered as one of the promising areas for further research. The directions for future studies of the element of the translucent atrium roof made of glass composite filled with foam glass are considered.

About the authors

Aleksandra R. Masenene

Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

Email: masyonene.ar@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7811-3855
SPIN-code: 6143-2194

Postgraduate student, Senior Lecturer at the Department of Information Systems and Technologies

Saint Petersburg, Russia

Sergey V. Klyuev

Belgorod State Technological University named after V.G. Shoukhov

Author for correspondence.
Email: klyuyev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1995-6139
SPIN-code: 5944-3648

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Theoretical Mechanics and Resistance of Materials, Equipment and Complexes

Belgorod, Russia

References

  1. Masenene A.R. Fire-resistant frame-podium for the translucent covering of the atrium. AlfaBuild. 2023;4(29):2907. https://doi.org/10.57728/ALF.29.7
  2. Mikhailin Yu.A. Fibrous polymer composite materials in engineering. St.-Petersburg: Scientific foundations and Technologies Publ.; 2013. (In Russ.) EDN: QIONUK
  3. Jeong Y.J., Kim H.T., Kim J.D., Kim J.H., Kim S.K., Lee J.M. Evaluation of mechanical properties of glass fiberreinforced composites depending on length and structural anisotropy. Results in Engineering. 2023;17:101000. https://doi.org/ 10.1016/j.rineng.2023.101000
  4. Noman A., Shohel S.M., Riyad S. Study to analyze the mechanical strength of composite glass fiber laminated with resin epoxy, resin polyester, and PVC foam under tensile loading conditions by numerically using finite element analysis via Ansys. Materials Today Proceedings. 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.05.062
  5. Jariwala H., Jain P., Maisuriya V. Experimental and statistical analysis of strength of glass fiber reinforced polymer composite for different fiber architecture. Polymer Composites. 2021;42:1407-1419. https://doi.org/10.1002/pc.25911
  6. Kalia S., Gurau V.S., Kumar A. Experimental study of tensile strength of glass-epoxy composites at different laminate orientations. International Journal of Advanced Engineering, Management and Science. 2018;4(8):590-593. http:// doi.org/10.22161/ijaems.4.8.2
  7. Pandav P.A., Sawant D.A. Experimental evaluation and analysis of glass fiber reinforced composite under mechanical loading by using FEA software. International Journal of Engineering Research and Technology. 2017;1(10). Available from: https://www.ripublication.com/irph/ijert_spl17/ijertv10n1spl_127.pdf (accessed: 14.07.2024).
  8. Kotla S., Rachana K. Development and testing of glass fibre reinforced composites. International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology. 2020;5(4):450-455. Available from: https://www.ijeast.com/papers/450-455,Tesma 504,IJEAST.pdf (accessed: 14.07.2024).
  9. Mekonen S.W., Palani S., Ravi B., Atnaw S.M., Desta M., Regassa Y. Mechanical properties of bone particulate and E-glass fiber reinforced hybrid polymer composite. Advances in Materials Science and Engineering. 2022;7. https://doi.org/ 10.1155/2022/5902616
  10. Chavan V.B., Gaikwad M.U. Review on development of glass fiber/epoxy composite material and its characterizations. International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR). 2016;5(6). Available from: https://www.strandek.co.uk/wp-content/uploads/2020/09/Glass-fibre-and-epoxy-composites-review.pdf (accessed: 14.07.2024).
  11. Bhat R., Mohan N., Sharma S., Pratap A., Keni A.P., Sodani D. Mechanical testing and microstructure characterization of glass fiber reinforced isophthalic polyester composites. Journal of Materials Research and Technology. 2019;8(4): 3653-3661. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.06.003
  12. Thomason J., Jenkins P., Yang L. Glass fibre strength: a review with relation to composite recycling. Fibers. 2016;4(2):18. https://doi.org/10.3390/fib4020018
  13. Bednarowski D., Bazan P., Kuciel S. Enhancing strength and sustainability: evaluating glass and basalt fiberreinforced biopolyamide as alternatives for petroleum-based polyamide composite. Polymers. 2023;15(16):3400. https://doi.org/ 10.3390/polym15163400
  14. Szymczak T., Kowalewski Z.L. Strength tests of polymer-glass composite to evaluate its operational suitability for ballistic shield plates. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability. 2020;22(4):592-600. http://dx.doi.org/ 10.17531/ein.2020.4.2
  15. Singh M.M., Kumar H., Kumar G.H. Determination of strength parameters of glass fibers reinforced composites for engineering applications. Silicon. 2020;12(1-11). https://doi.org/10.1007/s12633-019-0078-3
  16. Jaras A.C., Norman B.J., Simmens S.C. The measurement of glass fibre strength in composites from studies of their fracture surfaces. Journal of Materials Science. 1983;18:2459-2465. https://doi.org/10.1007/BF00541852
  17. Palle R.R., Schuster J., Shaik Y.P., Kazmi M. Fabrication and characterization of glass fiber with SiC reinforced polymer composites. Open Journal of Composite Materials. 2022;12:16-29. https://doi.org/10.4236/ojcm.2022.121002
  18. Kumar U., Kalam S.A., Kumar P.R. Experimental study on the mechanical properties of E-glass reinforced polymer composite based on carbon nano powder percentage. Journal of Emerging Technologies and Innovative Research. 2018;5(8). Available from: https://www.jetir.org/papers/JETIR1808811.pdf. (accessed: 14.07.2024).
  19. Ou Y., Zhu D., Zhang H., Huang L., Yao Y., Li G., Mobasher B. Mechanical characterization of the tensile properties of glass fiber and its reinforced polymer (GFRP) composite under varying strain rates and temperatures. Polymers. 2016; 8(5):196. https://doi.org/10.3390/polym8050196
  20. Gualberto H.R., dos Reis J.M.L., de Andrade M.C., Costa H.R.M., Amorim F., Hunt J. Effect of exposure time to UV radiation on mechanical properties of glass/epoxy composites. Applied Composite Materials. 2024;31:447-465. https://doi.org/10.1007/s10443-023-10182-0
  21. Djeghader D., Redjel B. Fatigue resistance of randomly oriented short glass fiber reinforced polyester composite materials immersed in seawater environment. Mechanics & Industry. 2017;18:604. https://doi.org/10.1051/meca/2016087
  22. Manoj S.R., Vaddi T., Senkathir S., Arun R.A.C., Geethapriyan T. Development of hybrid E-glass fibre reinforced polymer matrix composite and study of mechanical properties. Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences. 2016; 9(4):2770-2774. Available from: https://www.jchps.com/issues/Volume%209_Issue%204/jchps%209(4)%20202%2002906 16%202770-2774.pdf. (accessed: 14.07.2024).
  23. Zhuginisov M.T., Omarbek A. Analytical review of foam glass technology research. Molodoy Uchenyy. 2022; 48(443):51-56. (In Russ.) EDN: WINLAD
  24. Min’ko N.I., Puchka O.V., Stepanova M.N., Vaysera S.S. Thermal insulation glass materials. Foam glass. 2nd ed., revised. Belgorod State Technological University, 2016. (In Russ.) EDN: WOPNTV
  25. Shelikhov N.S., Rakhimov R.Z., Zareznov D.A., Sagdiev R.R. The current state of production and use of foam glass for thermal insulation. News of the Kazan State University of Architecture and Civil Engineering. 2018;4(46):319-325. (In Russ.) EDN: YTDWXZ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».