Pilíř zděný z plných skleněných cihel namáhaný tlakem

Abstract

Přestože sklo jako materiál a zdivo jako konstrukční prvek jsou známy každý již tisíce let, jejich spojení a využití plných skleněných cihel jako zdících prvků je otázkou přibližně posledních dvaceti let. Z architektonického pohledu je tato kombinace velmi zajímavá, ale jejímu většímu rozšíření dosud bránily nedostatečné znalosti o vhodných maltách, které by byly pro zdivo ze skleněných cihel použitelné. Sklo se s ohledem na svou vysokou pevnost v tlaku výborně hodí na použití ve zděných prvcích, které jsou většinou tlakem tradičně namáhány. Cílem této disertační práce je rozšířit znalosti v oblasti zdiva ze skleněných cihel a vytvořit metodický postup (analytický model) pro navrhování zděných pilířů namáhaných převážně tlakem. V této práci jsou popsány experimenty malých rozměrů, které měly za cíl vybrat nejvhodnější materiál ke spojování plných skleněných cihel. Při výběru bylo kromě mechanických vlastností zohledněno také ekonomické hledisko a náročnost manipulace s daným materiálem přímo na stavbě. Právě z důvodu vysokých požadavků na zpracování byly upřednostněny materiály na bázi cementu, tedy malty a lepidla na obklady, oproti lepidlům na bázi silikonu, polyuretanu nebo epoxidu. Následně byl vybraný spojovací materiál použit pro experimentální ověření zděného pilíře o výšce 3 m. Experiment byl proveden celkem na dvou zkušebních tělesech a doplněn zkouškami odolnosti pilíře vůči nárazu měkkým a tvrdým břemenem. Výsledky experimentů byly použity na validaci numerického modelu vytvořeného v programu ANSYS, který následně posloužil k vypracování parametrické studie. Na základě výsledků všech provedených experimentů a studií byla shrnuta doporučení, jak postupovat při návrhu takovýchto konstrukcí v praxi.

Although glass as a material and masonry as a structural element have each been known for thousands of years, their combination and the use of solid glass bricks as masonry elements has been a matter of approximately the last twenty years. From an architectural point of view, this combination is very interesting, but its wider spread has so far been hindered by a lack of knowledge about suitable mortars that would be usable for glass brick masonry. Due to its high compressive strength, glass is ideally suited for use in masonry elements that are traditionally loaded by pressure. The aim of this dissertation is to expand knowledge in the field of masonry made of glass bricks and to create a methodical procedure (analytical model) for the design of masonry pillars loaded mainly by pressure. This work describes experiments of small dimensions, which aimed to select the most suitable material for joining solid glass bricks. In addition to the mechanical properties, the selection also took into account the economic aspect and the difficulty of handling the given material directly on the construction site. Precisely because of the high processing requirements, cement-based materials, i.e. mortars and tile adhesives, were preferred over silicone, polyurethane or epoxy-based adhesives. Subsequently, the selected connecting material was used for experimental verification of a masonry pillar with a height of 3 m. The experiment was carried out on a total of two test specimens and supplemented with tests of the pillar's resistance to impact by soft and hard loads. The results of the experiments were used to validate the numerical model created in the ANSYS program, which was subsequently used to develop a parametric study. Based on the results of all conducted experiments and studies, recommendations were summarized on how to proceed with the design of such constructions in practice.