Performance evaluation of sandwich panels subjected to bending compression and thermal bowing: Fid-Bau Portal

Performance evaluation of sandwich panels subjected to bending compression and thermal bowing

Mai, Y. W.

Abstract The engineering performance of sandwich panels with expanded polystyrene foam core and steel or aluminium faces is evaluated in this paper. Such panels are usually used in semi-structural building applications with an insulating function. Bending, compression and thermal bowing experiments are conducted on these panels in the laboratory and their results are shown to conform in general to design values determined by current building codes and commercial practices. In edge-wise compression tests failure by column buckling has never occurred and localised face wrinkling is the usual failure mode. The adhesion between the polystyrene core and the metal skin as well as the location of the polystyrene joint in the panel are shown to have significant effects on the integral performance of the sandwich panels.

Résumé On examine les performances techniques de panneaux sandwichs composés d'une âme de mousse de polystyrène et de parois soit d'acier soit d'aluminium. De tels panneaux entrent ordinairement dans la structure avec aussi une fonction d'isolation. Les études de ces panneaux en flexion/compression et sous sollicitations thermiques ont donné des résultats en général conformes aux valuers de calcul déterminées par les règlements de construction courants. Dans les essais de flexion des poutres sandwichs mesurant 3,35×0,31 m sont soumises à des charges uniformément distribuées sur une longueur de 3,05 m et les fléchissements au milieu sont mesurés jusqu'à l'effondrement des poutres. La ruine est toujours caractérisée par un plissement au centre de la paroi supérieure sauf dans le cas de poutres présentant des discontinuités de l'âme, la ruine se produisant alors par cisaillement de l'âme, puis délamination interfaciale. Les expériences de cintrage thermique ont été faites sur des poutres sandwichs rectangulaires de 1,22×0,61 m soutenues par deux cylindres de chaque côté, sous une batterie de lampes infrarouges. Le fléchissement central est aussi mesuré comme une fonction des différences de température entre les parois supérieures et inférieures. Dans ces deux séries d'essais, on a pris pour facteur de contrôle du calcul un fléchissement central de L/240, L étant la longueur. La condition limite de fléchissement fournit une certaine valeur de calcul en contrainte et une température différentielle de 32°C à laquelle doivent satisfaire les panneaux sandwichs. Les essais de compression sur les bords ont été réalisés sur des panneaux sandwichs de 2,44/0,31 m avec différentes conditions d'essai. Les conditions les plus réalistes sont obtenues avec en bout un revêtement d'extrémité en aluminium et des barres de contention aux extrémités. Cette méthode évite le fendillement et l'écrasement des extrémités des poteaux. La ruine par flambement du poteau ne s'est jamais produite au cours de ces essais et le mode ordinaire de ruine est celui qui se produit par plissement localisé des parois.