Influência das camadas intermediárias de EVA, PVB e Ionoplasto no comportamento estrutural e no padrão de fratura do vidro laminado

Jul 16, 2023

Data: 28 de agosto de 2023

Autores: Liene Sable, David Kinsella e Marcin Kozłowski

Fonte:Jornal Internacional de Pesquisa em Vidro Estrutural e Materiais Avançados,Volume 3 No. 1, 2019, Publicações Científicas

DOI:https://doi.org/10.3844/sgamrsp.2019.62.78

As tendências arquitetónicas desafiam cada vez mais os produtores de materiais e engenheiros a criar produtos de vidro laminado sustentáveis, renováveis ​​e inovadores que combinem múltiplas funções como, por exemplo, grades de vidro com células solares, vidros laminados curvos, pisos com díodos emissores de luz que servem como ecrãs multimédia. Todas as novas tendências exigem o desenvolvimento de intercamadas para vidro laminado, que permitem a laminação de peças elétricas, células solares ou outros objetos entre duas camadas de vidro. Para este complexo processo de laminação, o interlayer mais adequado é o Etileno Vinil Acetato (EVA), pois suas propriedades permitem trabalhar em baixas temperaturas sem autoclave. Por outro lado, o material EVA não foi definido e discutido inteiramente na norma prEN16613 como um material de intercamada adequado, por exemplo, para aplicação em estruturas como intercamada de polivinil butiral (PVB). Por esta razão, os laminados intercamadas de EVA devem ser investigados e comparados com PVB ou laminados intercalares similares para avaliar o seu comportamento mecânico.

O trabalho de pesquisa dá uma ideia e compara o comportamento estrutural e o padrão de fratura e avalia amostras de vidro laminado com camadas intermediárias de PVB, Ionoplast e EVA. Em circunstâncias práticas, as estruturas de vidro necessitam de ser concebidas para suportar tensões de flexão que possam ocorrer, por exemplo, devido a carregamento lateral, o que significa que os ensaios de flexão de quatro pontos são um método apropriado para a avaliação do comportamento estrutural. Os ensaios também foram modelados no software de Elementos Finitos (FE) ABAQUS/CAE para cálculo de deslocamentos e avaliação de tensões de flexão. De acordo com a pesquisa atual, pode-se tirar a conclusão de que, para amostras com camada intermediária de EVA, a rigidez é equivalente aos resultados das amostras de camada intermediária de PVB e a camada intermediária de EVA pode ser usada nos mesmos casos que o material de PVB. Além disso, a utilização do método FE permite simular com precisão o comportamento mecânico do vidro laminado testado em flexão de 4 pontos com alta correlação de resultados com erro inferior a 5% enquanto os cálculos analíticos mostram erro de 10-58%.

Um desenvolvimento significativo do vidro estrutural foi observado nas últimas décadas. O material de vidro não é usado apenas como unidades de preenchimento de vidro isolado, mas é um material estrutural totalmente responsável. (Eekhout e Sluis, 2014; Grohmann, 2014; Raynaud, 2014) Comparado à folha de vidro monolítica, o vidro laminado após o colapso mantém sua integridade e a estrutura pode desempenhar sua função até ser substituída. O vidro laminado é um material compósito, que consiste em pelo menos duas camadas de vidro unidas por uma camada intermediária de polímero. A seleção do tipo de intercamada depende mais frequentemente da aplicação do elemento estrutural, por exemplo, resistente ao impacto, isolante acústico, seguro contra roubo ou resistente ao fogo (Sandén, 2015).

Do ponto de vista estrutural, o vidro é um material frágil e falha sem aviso prévio. É sensível a concentrações de tensões e sua resistência depende do grau de dano à superfície do vidro (Pfaender, 1996). A resistência à tração é governada pela presença de falhas no material, que ampliam as tensões localmente e atuam como locais potenciais de falha. A propriedade de aumento de tensão de uma falha depende de sua forma e tamanho, que, no entanto, não podem ser determinados adequadamente usando a tecnologia de medição disponível atualmente (Lamon, 2016).

A integração intercamadas entre as camadas de vidro é uma das possibilidades para manter a capacidade de carga e a integridade estrutural após a quebra do vidro. A vantagem da camada intermediária de polímero é sua capacidade de absorver grandes deformações, reter lascas de vidro e limitar o tamanho do espaço entre os fragmentos de vidro após a falha do vidro.