Procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado.

Procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado (1;

10) para que resista a una carga predeterminada (F0) correspondiente a un margen de tiempos (t) y a un margen de temperaturas (T) característicos, incluyendo el elemento de acristalamiento laminado (1; 10) al menos un sustrato en funciones de vidrio (2, 4; 5 12, 14, 16) y al menos una capa de intercalario polimérico (3; 13, 15), caracterizado por comprender unas etapas en las que:

- se obtiene la ley de comportamiento viscoelástico del material constitutivo del intercalario (Eint(t, T)) en los márgenes de tiempos y de temperaturas característicos de la carga predeterminada (F0);

- se calcula el valor máximo de al menos una magnitud (wmax; σmaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 10) sometido a dicha carga predeterminada (F0), utilizando - un modelo analítico en el que la participación del intercalario en la transferencia de la cizalladura al elemento de acristalamiento laminado está representada por un coeficiente de transferencia (ω), y - una ecuación que expresa el coeficiente de transferencia (ω) en función del módulo de Young (Eint) del intercalario, de la carga (F) aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones (a, b, hi, hintj) del elemento de acristalamiento laminado;

- se ajustan las dimensiones (a, b, hi, hintj) del elemento de acristalamiento laminado (1; 10) de manera tal que el valor máximo calculado de la magnitud (wmax; σmaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 10) es menor o igual que un valor máximo admisible;

- se prepara y se ensambla el sustrato (2, 4; 12, 14, 16) y la capa de intercalario (3; 13, 15) del elemento de acristalamiento laminado (1; 10) a dichas dimensiones (a, b, hi, hintj) ajustadas.

Procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado

La presente invención trata de un procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado que incluye al menos un sustrato en funciones de vidrio y al menos una capa de intercalario polimérico. La invención trata asimismo de un elemento de acristalamiento laminado optimizado.

En el sentido de la invención, se entiende por acristalamiento laminado cualquier estructura de acristalamiento que comprende al menos un sustrato en funciones de vidrio y al menos una capa de intercalario, incluyendo una estructura que comprende un único sustrato y una única capa de intercalario asociados entre sí.

Sabido es que las leyes de comportamiento viscoelástico de los intercálanos poliméricos destinados a la fabricación de acristalamientos laminados influyen en el comportamiento mecánico de estos acristalamientos laminados cuando se ven sometidos a una carga estática o cuasiestática. Para validar el dimensionamiento de un elemento de acristalamiento laminado, conviene cerciorarse de que su resistencia a la carga es compatible con su aplicación. Conviene cerciorarse, por ejemplo, de que un acristalamiento de fachada de un edificio es apto para resistir a una determinada carga de viento, o de que un módulo fotovoltaico destinado a ser instalado en el tejado de un edificio es apto para resistir a una determinada carga de nieve. En concreto, en la fabricación del elemento de acristalamiento laminado, la intensidad y el modo de distribución de la carga previsible sobre un elemento de acristalamiento laminado, así como el margen de tiempos y de temperaturas característicos de esa carga, son parámetros que han de considerarse.

Un método tradicional de determinación de la resistencia a la carga de un elemento de acristalamiento laminado, en unas condiciones de presión y de carga determinadas, consiste en utilizar un modelo analítico, en el que se equipara el acristalamiento laminado a un acristalamiento sin intercalario, y la participación del intercalario en la transferencia de la cizalladura al elemento de acristalamiento laminado es representada mediante un coeficiente de transferencia ro, comprendido entre y 1. La contribución del intercalario a las prestaciones mecánicas del acristalamiento laminado es tanto mayor cuanto más aumenta el coeficiente de transferencia tn. En la práctica, el coeficiente de transferencia ra es utilizado para definir un espesor equivalente del elemento de acristalamiento laminado, a partir del cual se pueden calcular magnitudes representativas de la resistencia a la carga del elemento, según fórmulas análogas a las aplicables a los elementos de acristalamiento monolíticos.

A título de ejemplo, en este método tradicional, el espesor equivalente para el cálculo de la flecha de una placa de acristalamiento laminado viene dado por la ecuación:

y el espesor equivalente para el cálculo de la tensión máxima sobre el sustrato en funciones de vidrio / de una placa de acristalamiento laminado viene dado por la ecuación:

donde h¡ es el espesor del o de cada sustrato en funciones de vidrio de la placa de acristalamiento laminado, y

hm:¡ es la distancia entre el plano medio del sustrato en funciones de vidrio i y el plano medio del acristalamiento laminado, sin tener en cuenta los espesores de las capas de intercalario utilizadas en el acristalamiento laminado.

Sin embargo, en la bibliografía no se encuentra disponible ningún método que permita la determinación precisa del coeficiente de transferencia tn para un elemento de acristalamiento laminado dado. Además, en el método tradicional, el espesor equivalente viene expresado en función del coeficiente de transferencia w del intercalario y del espesor del o de cada sustrato del elemento de acristalamiento laminado, sin tener en cuenta el espesor de intercalario en el acristalamiento laminado. Ahora bien, en los casos en que el intercalario contribuye de manera no desdeñable a las prestaciones mecánicas del elemento de acristalamiento laminado, la ausencia de dependencia del espesor equivalente frente al espesor de intercalario puede conducir a una aproximación demasiado notable del comportamiento mecánico de la estructura. En concreto, en el método tradicional, no se establece distinción alguna entre un elemento de acristalamiento laminado que incluye una única hoja de intercalario de espesor estándar, dispuesta entre dos sustratos de vidrio, y un elemento de acristalamiento laminado que incluye dos hojas de espesor estándar del mismo intercalario, dispuestas entre los dos mismos sustratos de vidrio. La consecuencia en la implantación de prescripciones para el dimensionamiento de un elemento de acristalamiento laminado es una tendencia a sobrestimar los espesores necesarios de los sustratos de vidrio, mientras que para cumplir con los criterios de dimensionamiento, podría bastar un aumento del espesor de intercalario. En consecuencia, el coste y la masa de los elementos de acristalamiento laminado obtenidos en el contexto del método tradicional no están

(I),

(II),

optimizados.

Esos son los inconvenientes que la invención se propone subsanar de manera más particular, preconizando un procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado que garantiza la obtención de un elemento de acristalamiento laminado optimizado a la vez en términos de masa y de resistencia a la carga.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado para que resista a una carga predeterminada correspondiente a un margen de tiempos y a un margen de temperaturas característicos, incluyendo el elemento de acristalamiento laminado al menos un sustrato en funciones de vidrio y al menos una capa de Intercalarlo pollmérlco, caracterizado por que comprende unas etapas en las cuales:

se obtiene la ley de comportamiento vlscoelástlco del material constitutivo del Intercalarlo en los márgenes de tiempos y de temperaturas característicos de la carga predeterminada;

se calcula el valor máximo de al menos una magnitud representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado sometido a la carga predeterminada, utilizando - un modelo analítico en el que la participación del Intercalarlo en la transferencia de la clzalladura al elemento de acristalamiento laminado está representada por un coeficiente de transferencia, y - una ecuación que expresa el coeficiente de transferencia en función del módulo de Young del Intercalarlo, de la carga aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones del elemento de acristalamiento laminado;

se ajustan las dimensiones del elemento de acristalamiento laminado de manera tal que el valor máximo calculado de la magnitud representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado es menor o igual que un valor máximo admisible;

se prepara y se ensambla el sustrato y la capa de intercalario del elemento de acristalamiento laminado a

las dimensiones ajustadas.

En el sentido de la invención, se entiende por dimensiones del elemento de acristalamiento laminado no sólo sus dimensiones periféricas, por ejemplo, en el caso de una placa rectangular de acristalamiento laminado, su ancho y su largo, sino también los espesores de su o sus sustratos y de su o sus capas de intercalario constitutivos.

De acuerdo con otras características ventajosas de un procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado según la invención, consideradas aisladamente o según todas las combinaciones técnicamente posibles:

Para la determinación de la ley de comportamiento del material constitutivo del Intercalarlo, se mide el módulo de Young sobre una muestra del intercalarlo con ayuda de un viscoanalizador, haciendo variar la frecuencia y la temperatura e imponiendo un desplazamiento dinámico constante, y se utiliza la ley de equivalencia frecuencia/temperatura establecida por el método WLF.

Se determina la ley de comportamiento del material constitutivo del Intercalarlo para un margen de frecuencias comprendidas entre 5.1"7 Hz y 3.1"1 Hz y un margen de temperaturas comprendidas entre -2 °C y 6 °C.

Se calcula, como magnitudes representativas de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado:

o la flecha del elemento de acristalamiento laminado, a partir del espesor equivalente hef;w del acristalamiento laminado, tal que:

Kr.=]l(i-v)+ÍZIh?+XJhLJ)+v(Zih,+XJh^j

(III),

y/o

o la tensión máxima sobre el o cada sustrato en funciones de vidrio del elemento de acristalamiento laminado,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado (1; 1) para que resista a una carga predeterminada (Fo) correspondiente a un margen de tiempos (t) y a un margen de temperaturas (T) característicos, incluyendo el elemento de acristalamiento laminado (1; 1) al menos un sustrato en funciones de vidrio (2, 4; 12, 14, 16) y al menos una capa de intercalario polimérico (3; 13, 15), caracterizado por comprender unas etapas en las que:

se obtiene la ley de comportamiento viscoelástico del material constitutivo del intercalario (E/i(f, T)) en los márgenes de tiempos y de temperaturas característicos de la carga predeterminada (Fo);

se calcula el valor máximo de al menos una magnitud (wmax; omaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) sometido a dicha carga predeterminada (Fo), utilizando - un modelo analítico en el que la participación del intercalario en la transferencia de la cizalladura al elemento de acristalamiento laminado está representada por un coeficiente de transferencia (w), y - una ecuación que expresa el coeficiente de transferencia (w) en función del módulo de Young (E¡t) del intercalario, de la carga (F) aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones (a, b, h¡, hmy) del elemento de acristalamiento laminado;

se ajustan las dimensiones (a, b, h,, h,y) del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) de manera tal que el valor máximo calculado de la magnitud (wma><; omaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) es menor o igual que un valor máximo admisible;

se prepara y se ensambla el sustrato (2, 4; 12, 14, 16) y la capa de intercalario (3; 13, 15) del elemento de

acristalamiento laminado (1; 1) a dichas dimensiones (a, b, h¡, h¡y) ajustadas.

2. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1, caracterizado porque, para la determinación de la ley de comportamiento (£,nf(f, T)) del material constitutivo del intercalario, se mide el módulo de Young (£/;) en una muestra del intercalario con ayuda de un viscoanalizador, haciendo variar la frecuencia (f= 11t) y la temperatura (T) e imponiendo un desplazamiento dinámico constante, y se utiliza la ley de equivalencia frecuencia/temperatura establecida por el método WLF (Williams-Landel-Ferry).

3. Procedimiento de fabricación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se

determina la ley de comportamiento (E/ní(f, T)) del material constitutivo del Intercalarlo (3) para un margen de

frecuencias (f= 1 /t) comprendidas entre 5.1-7 Hz y 3.1-1 Hz y un margen de temperaturas (T) comprendidas entre

-2 °C y 6 °C.

4. Procedimiento de fabricación según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que se calcula, como magnitudes representativas de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 1):

o la flecha (wmax) del elemento de acristalamiento laminado (1; 1), a partir del espesor equivalente hef;w del acristalamiento laminado, tal que:

K»=- ^) + (i, h> + z, k* j+ ® (L ^+Z , K¡ ).

y/o

o la tensión máxima (amaJ) sobre el o cada sustrato en funciones de vidrio del elemento de acristalamiento laminado (1; 1), a partir del espesor equivalente hef;a;¡ del acristalamiento laminado, tal que:

h

ef,a,i

KJ

(A + 2oO '

donde

hf. espesor del o de cada sustrato en funciones de vidrio (2, 4; 12, 14, 16), h\t/. espesor de la o de cada capa de intercalario (3; 13, 15),

/7m;¡: distancia entre el plano medio del sustrato en funciones de vidrio / y el plano medio del acristalamiento laminado (1; 1).

5. Procedimiento de fabricación según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que se determina dicha ecuación que expresa el coeficiente de transferencia (w = f(E/ní, F, a, b, h¡, h¡tj}), válida para

cualquier elemento de acristalamiento laminado que incluye al menos un sustrato en funciones de vidrio y al menos una capa de intercalarlo polimérico, según las siguientes etapas:

se obtiene la ley de comportamiento viscoelástico T)) del material constitutivo del intercalario del

elemento de acristalamiento laminado;

se realiza un modelo numérico mediante elementos finitos en flexión del elemento de acristalamiento laminado, utilizando la ley de comportamiento (£//(f, T)) del material constitutivo del intercalario para definir las propiedades mecánicas del intercalario;

se comparan los resultados obtenidos, con el modelo numérico, por una parte y, por otra, con un modelo analítico en el que la participación del intercalario en la transferencia de la cizalladura está representada por un coeficiente de transferencia (uj), y se ajusta el valor del coeficiente de transferencia (w) hasta la convergencia de estos resultados;

se construye, mediante sucesivas iteraciones, una función de transferencia representativa de la evolución del coeficiente de transferencia (tu) en función del módulo de Young (£/<) del intercalario;

se traslada a ecuación la función de transferencia de manera tal que el coeficiente de transferencia (w) viene expresado en función del módulo de Young (£/;) del intercalario, de la carga (F) aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones (a, b, h¡, h¡tj) del elemento de acristalamiento laminado;

se determinan empíricamente los parámetros de la ecuación que expresa el coeficiente de transferencia (w) en función del módulo de Young (Eint) del intercalario, de la carga (F) aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones (a, b, h¡, h¡tj) del elemento de acristalamiento laminado.

6. Procedimiento de fabricación según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado por que el elemento de acristalamiento laminado (1; 1) es una placa rectangular, siendo las dimensiones del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) que intervienen en dicha ecuación que expresa el coeficiente de transferencia ((ro = f(£,nf, F, a, b, h¡, h¡ny)) el ancho (a) y el largo (b) de la placa, el espesor (hi) del o de cada sustrato en funciones de vidrio (2, 4; 12, 14, 15) y el espesor (hmy) de la o de cada capa de intercalario (3; 13, 15).

7. Soporte de grabación de Información, caracterizado por incluir instrucciones para la puesta en práctica de las etapas de cálculo de un procedimiento de fabricación de un elemento de acristalamiento laminado según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones cuando estas instrucciones son ejecutadas por una unidad de cálculo electrónica, comprendiendo dichas instrucciones una instrucción de cálculo del valor máximo de al menos una magnitud (wmax; omaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) sometido a dicha carga predeterminada (F), utilizando - un modelo analítico en el que la participación del intercalario en la transferencia de la cizalladura al elemento de acristalamiento laminado está representada por un coeficiente de transferencia (ra), y - una ecuación que expresa el coeficiente de transferencia (tu) en función del módulo de Young (E,ní) del intercalarlo, de la carga (F) aplicada al elemento de acristalamiento laminado y de las dimensiones (a, b, h¡, hmtj) del elemento de acristalamiento laminado.

8. Soporte de grabación de información según la reivindicación 7, caracterizado por que dichas instrucciones comprenden, a continuación de la instrucción de cálculo del valor máximo de al menos una magnitud (wmax; omaxi) representativa de la resistencia a la carga del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) sometido a dicha carga predeterminada (Fo), una instrucción de cálculo de valores ajustados de dimensiones (a, b, h¡, h¡y) del elemento de acristalamiento laminado (1; 1) de manera tal que el valor máximo calculado de la magnitud representativa (wmax; omaxi) es menor o Igual que un valor máximo admisible de esa magnitud representativa (wmaX; omaxi).