ZINKDRUCKGUS UND EDELSTAHL- GLASKLEMMEN

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1 ERMITTLUNG DE TRAGFÄHIGKEIT BEI HORIZONTALEN BEANSPRUCH (ETB) ZINKDRUCKGUS UND EDELSTAHL- GLASKLEMMEN MOD.20 / MOD.21 MOD.22 / MOD.24 MOD.25

2 ANERKANNTE PRÜF-, ÜBERWACHUNGS- UND ZERTIFIZIERUNGSSTELLE nach Landesbauordnung - SAC21; nach Bauproduktengesetz - No Bericht Nr IFBT GmbH Hans-Weigel-Str. 2 b D Leipzig Telefon: Telefax: info@fassade-und-befestigung.de vom ,. Ausfertigung Gegenstand: Ermittlung der Tragfähigkeit bei horizontaler Beanspruchung der Glasklemmhalters Belastung auf der Innenseite in Richtung des Schraubenkopfes der Glasklemmen Belastung auf der Innenseite der Glasklemmen in Richtung Schraubenspitze aus den Werkstoffen Zinkdruckguss bzw. Edelstahl sowie Untersuchungen zur Beanspruchung in Richtung der Glasklemmhalter, auf Anprall durch Pendelschlagversuch Auftraggeber: antiqua Guliker GmbH Marie-Curie-Str Emmerich Ansprechpartner: Herrn Dr. Höher und Frau Gabriele Mehlan Institut für Fassaden- und Befestigungstechnik (Tel ) Dr. Lothar Höher Dipl.-Ing. Gabriele Mehlan Geschäftsführer Projektleiter Vorgehängte hinterlüftete Fassade Dieser Bericht besteht aus 12 Seiten und 3 Anlagen. Jedwede Verwendung, einschließlich der Veröffentlichung, auch auszugsweise, bedarf der vorherigen schriftlichen Zustimmung der IFBT GmbH Sitz: Hans-Weigel-Straße 2b, D Leipzig Steuer-Nr.: 231/111/07637 Geschäftsführer Amtsgericht Leipzig Bankverbindung: Deutsche Kreditbank AG Dr. Lothar Höher Handelsregister HRB BLZ Konto

3 Inhaltsverzeichnis Seite 0 Literaturverzeichnis 2 1 Einleitung 3 2 Horizontale Beanspruchung Horizontale Beanspruchung in A - Richtung Horizontale Beanspruchung in B - Richtung 7 3 Beanspruchung Pendelschlagversuch 8 4 Zusammenfassung 11 A nla ge 1 Bild d o kume ntation A nla ge 2 gra f is che A usw ert ung horiz ont ale Be anspruchungen d er V ersuchs erg e b nisse im Dia gra mm A nla ge 3 Bild d o kumentation Pend els c hlagv ersuch 0. Literatur [1] Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen (TRAV), Fassung Januar 2003, Deutsches Institut für Bautechnik [2] DIN ; Außenwandbekleidungen, hinterlüftet; Anforderungen, Prüfgrundsätze; Dezember 1999 [3] Owen, Handbook of Statistical Tables, Addison Wesley Publishing Comp. Inc [4] DIN EN 12600, Ausgabe: , Beuth-Verlag Glas im Bauwesen - Pendelschlagver such - Verfahren für die Stoßprüfung und Klassifizierung von Flachglas; Deutsche Fas- sung EN 12600:2002 [5] ETB-Richtlinie Bauteile die gegen Absturz sichern, 06/1985 Bericht Seite 2 von 12 Seiten

4 1. Einleitung Untersuchungsgegenstand ist die Ermittlung der Tragfähigkeit bei horizontaler Beanspruchung von Glasklemmen in zwei Belastungsrichtungen: a) Belastung auf der Seite des Schraubenkopfes der Glasklemmen (siehe Abbildung 2) b) Belastung auf der Innenseite der Glasklemmen (siehe Abbildung 2) Dazu wurden vom Auftraggeber folgende Materialien übergeben: Bezeichnung Abmessungen Serie Material 0 Art.-Nr Edelstahleffekt, Zinkdruckguss a Art.-Nr roh, Zinkdruckguss Art.-Nr roh, b siehe Abbildung 1 Zinkdruckguss Glasklemmhalter, und Bild 1 Anlage 1 Art.-Nr gebürstet, Edelstahl zweiteilig c sowie Tabelle 1 d Art.-Nr roh, Zinkdruckguss e Art.-Nr gebürstet, Edelstahl f Art.-Nr roh, Zinkdruckguss Imbusschraube mit Senkkopf zur Verbindung des M 6 Imbus 4 Edelstahl A4 Glasklemmhalters Imbusschraube mit Zylinderkopf zur Befestigung der Glasklemmhalter an der Messbasis M8, Imbus 6 Edelstahl A4 Tabelle 1: zu untersuchende Glasklemmhalter Bericht Seite 3 von 12 Seiten

5 Die Glasklemmen haben folgende charakteristischen Abmessungen: Abbildung 1: Abmessungen der Prüfkörper a [mm] b [mm] c [mm] d [mm] Serie 0 62,97 44,75 4,50 48,00 Serie a 49,80 39,97 4,50 37,50 Serie b 44,80 44,90 4,60 33,85 Serie c 65,50 45,80 2,77 47,50 Serie d 62,62 44,77 4,42 47,70 Serie e 63,20 69,85 4,82 42,30 Serie f 54,57 69,30 5,00 44,00 Tabelle 2: charakteristische Abmessungen der Glasklemmhalter Die Prüfkörper bestehen aus 2 Teilen (Vorder- und Rückseite des Glasklemmhalters), die durch 2 Senkkopfschrauben M 6 mit Imbus 4 miteinander verbunden sind. Zur Prüfung gelangen die Serien 0 - f aus Edelstahl bzw. Zinkdruckguss: 2. Horizontale Beanspruchungen Die Beanspruchung der Glasklemmen erfolgt in 2 Richtungen, so dass die Glasklemmhalter sowohl von der Gebäude abgewandten als auch der Gebäude zugewandten Seite aus montiert werden können. Die Belastung erfolgt entsprechend Abbildung 2. Bericht Seite 4 von 12 Seiten

6 Prüfrichtung A Prüfrichtung B Abbildung 2: Prüfrichtungen Von jeder Serie wurden jeweils 5 Prüfkörper einer Beanspruchung in A-Richtung und B-Richtung ausgesetzt (Bild 2 und 6, Anlage 1). Zur Anwendung kam ein potentiometrischer Wegtaster mit einem Messbereich von 25 mm. Die Belastung wurde über eine 10 kn Kraftmessdose (Serie 1) bzw. 50 kn Kraftmessdose eingeleitet. Die elektronische Datenerfassung und Auswertung erfolgte mit einer Messtechnik Spider 8 der Firma HBM und der Messsoftware Catman 3.1. Die Lasteinleitung erfolgte stetig bis zum Versagen der Prüfkörper. Bericht Seite 5 von 12 Seiten

7 2.1 Horizontale Beanspruchung in A - Richtung Die nachfolgenden Tabellen erfassen die Versagenslasten sowie deren statistische Auswertung: A - Richtung Serie 0 Serie b Serie c Serie d Serie e Serie f Versuch F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV 01 3,938 1,371 4,51 1,506 7,472 2,011 4,668 1,541 9,163 2,215 4,446 1, ,839 1,345 4,105 1,412 6,468 1,867 4,404 1,483 10,174 2,320 4,653 1, ,819 1,340 3,959 1,376 7,126 1,964 4,721 1,552 10,677 2,368 4,638 1, ,048 1,398 3,887 1,358 5,809 1,759 4,47 1,497 9,83 2,285 4,731 1, ,954 1,375 3,938 1,371 6,123 1,812 4,475 1,499 9,896 2,292 4,748 1,558 Mittelwert 3,920 1,366 4,080 1,405 6,600 1,883 4,548 1,514 9,948 2,296 4,643 1,535 Standardabw. 0,093 0,024 0,254 0,060 0,691 0,104 0,138 0,030 0,551 0,056 0,120 0,026 k-faktor 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 Variationsk.t 2,374 1,735 6,220 4,298 10,464 5,540 3,041 2,000 5,541 2,427 2,587 1,704 5% Quantilwert bei 75 % Aussagewahrscheinlichk. 3,690 3,697 3,455 3,511 4,899 5,082 4,207 4,219 8,590 8,661 4,347 4,352 Tabelle 3: statistische Auswertung der Versagenslasten bei Beanspruchung in A - Richtung Die Glasklemmhalter versagten alle an der Befestigungsstelle, es kam bei der Serie e zu Verformungen und bei allen anderen Serien zum Ausbruch an der Befestigung (siehe Bilder 3-5, Anlage 2) Für die Serie a wurden insgesamt 13 Versuche durchgeführt, deren Versagenslasten der Tabelle 4 zu entnehmen sind. Bericht Seite 6 von 12 Seiten

8 A - Richtung Versuch Serie a F [kn] log. NV 01 3,501 1, ,206 1, ,337 1, ,056 1, ,943 1, ,391 1, ,011 1, ,027 1, ,776 1, ,713 1, ,942 1, ,3 1, ,778 1,329 Mittelwert 3,537 1,258 Standardabw. 0,364 0,104 Variationsk. 10,283 8,270 k - Faktor 2,026 2,026 5% Quantilwert bei 75 % Aussagewahrscheinlichk. 2,800 2,850 Tabelle 4: statistische Auswertung Serie a, Beanspruchung in A - Richtung 2.2 Horizontale Beanspruchung in B - Richtung Die nachfolgenden Tabelle erfasst die Versagenslasten sowie deren statistische Auswertung: Serie Versagen 0 Abbruch des Schenkels des Glasklemmhalters (Bild 7, Anlage 1) a Abbruch des Schenkels des Glasklemmhalters b Abbruch des Schenkels des Glasklemmhalters c Schenkel des Glasklemmhalters stark verbogen (Bild 8, Anlage 1) d Abbruch des Schenkels des Glasklemmhalters e Abriss der Senkschraube f Abbruch der Befestigungsseite, Verformung der Senkschrauben und Gewindeausbruch (Bild 9,10, Anlage 1) Tabelle 5: Versagenskriterien bei Beanspruchung in B - Richtung Bericht Seite 7 von 12 Seiten

9 B - Richtung Serie 0 Serie a Serie b Serie c Serie d Serie e Serie f Versuch F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV F [kn] log. NV 01 2,997 1,098 2,919 1,071 4,596 1,525 6,687 1,900 2,984 1,093 10,938 2,392 7,097 1, ,899 1,064 2,784 1,024 4,159 1,425 6,27 1,836 3,051 1,115 11,429 2,436 7,224 1, ,992 1,096 3,007 1,101 3,937 1,370 6,197 1,824 2,97 1,089 10,853 2,384 7,135 1, ,129 1,141 2,528 0,927 4,208 1,437 6,409 1,858 2,942 1,079 11,081 2,405 7,085 1, ,949 1,081 2,629 0,967 4,128 1,418 6,674 1,898 3,021 1,106 10,171 2,320 6,475 1,868 Mittelwert 2,993 1,096 2,773 1,018 4,206 1,435 6,447 1,863 2,994 1,096 10,894 2,388 7,003 1,946 Standardabw. 0,086 0,028 0,198 0,072 0,241 0,056 0,226 0,035 0,043 0,014 0,460 0,043 0,300 0,044 k-faktor 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 2,463 Variationsk. 2,859 2,586 7,142 7,048 5,736 3,926 3,506 1,880 1,433 1,305 4,225 1,793 4,287 2,265 5% Quantilwert bei 75 % Aussagewahrscheinlichk. 2,782 2,790 2,286 2,319 3,611 3,656 5,891 5,912 2,888 2,890 9,761 9,797 6,264 6,278 Tabelle 6: statistische Erfassung der Versagenslasten und deren Auswertung bei Beanspruchung in B - Richtung 3. Beanspruchung Pendelschlagversuch Durch das Institut für Fassaden- und Befestigungstechnik wurden am auf dem Prüfstand des Auftraggebers verschiedene Glasscheiben in verschiedenen Glasklemmhaltern geprüft. Tabelle 8 enthält eine Aufstellung der 12 untersuchten Glasscheiben-Glasklemmen- Kombination. Die geprüften Konstruktionen sollen zur Sicherung gegen Absturz verwendet werden. Sie sind nach [1] in Kategorie C1 einzuordnen. Es wurden fünf unterschiedliche Scheibentypen mit jeweils symmetrischem Aufbau geprüft. 6 ESG/0.76 PVB/6 ESG 6 TVG/0.76 PVB/6 TVG 6 SPG/0.76 PVB/6 SPG 8 ESG/1.52 PVB/8 ESG 8 TVG/1.52 PVB/8 TVG Abmessung 1200x1000 mm Abmessung 1200x1000 mm Abmessung 1200x1000 mm Abmessung 1500x1000 mm Abmessung 1500x1000 mm Der Hersteller der untersuchten Glasscheiben ist die Firma SCHEUTEN GLASGROEP. Bericht Seite 8 von 12 Seiten

10 Jede Scheiben wurde mit mehreren Auftreffstellen entsprechend den Forderungen in [1] und [4] geprüft. Die Hauptabmessungen im Prüfaufbau und die Lage der Auftreffstellen ist nachstehend schematisch dargestellt. Länge Prüfpunkt 3 Prüfpunkt relevanter Stossbereich Prüfpunkt geprüfte Scheibengrößen: Länge 1200 und 1500 mm, Höhe 1000 mm schematischer Prüfaufbau Die Scheibenkonstruktion kann in Kategorie C1 eingeordnet werden. (Gegenüberliegende Ränder sind punktförmig gehalten. Die Scheibe ist konstruktiv von der Holmkonstruktion getrennt und trägt nicht zur Abtragung horizontaler Holmlasten bei.) Um eine möglichst ungünstige Belastung für die Scheiben zu erzielen, wurden "steife" Geländerpfosten simuliert. Anlage 3 enthält Bildbeispiele zum Versuchsaufbau und zu den charakteristischen Rissverläufen der mit erhöhten Energieeintrag zerstörten Prüfkörper. Ablauf der Pendelschlagprüfung: Mit Pendelhöhe für Kategorie C, h A =450 mm (Energieeintrag 220 Nm) 1. Schlag Auftreffstelle 1 (gleichmäßige Beanspruchung für Scheibe und Halterungen) 2. Schlag Auftreffstelle 2 (höchste Beanspruchung für Scheibe oberer Rand) Schlag auf Auftreffstelle 3 (höchste Beanspruchung für linke, obere Halterung) wurde nicht durchgeführt, da die Glasklemmen in gesonderten Versuchen detailliert untersucht wurden. Bericht Seite 9 von 12 Seiten

11 Wenn Prüfungen bestanden dann: 3. Schlag Auftreffstelle 2 (höchste Beanspruchung für Scheibe oberer Rand) jedoch mit Pendelhöhe für Kategorie B, h A =700 mm (Energieeintrag 340 Nm) 4. Schlag Auftreffstelle 2 (höchste Beanspruchung für Scheibe oberer Rand) jedoch mit Pendelhöhe für Kategorie A, h A =900 mm (Energieeintrag 440 Nm) Alle Prüfserien wurden in Anlehnung an [4] durchgeführt und erbrachten qualitativ identische Ergebnisse. Damit erfüllten alle geprüften Scheiben, einschließlich der Halteelemente die Anforderungen nach den TRAV [1]. Selbst bei einer Verdopplung des Energieeintrags (Pendelfallhöhe h A =900 mm, Stossenergie 440 Nm, entsprechend den Anforderungen an Kategorie A) kam es in keinem Fall zu einem Versagen der Scheiben oder der Glasklemmhalter Scheibentyp Abmessungen Ergebnis Scheibenbruch bei 6 ESG/0.76 PVB/6 ESG 6 TVG/0.76 PVB/6 TVG 6 SPG/0.76 PVB/6 SPG 8 ESG/1.52 PVB/8 ESG 8 TVG/1.52 PVB/8 TVG 1200x1000 mm bestanden kein Scheibenbruch 1200x1000 mm bestanden 440 Nm (ha = 900 mm) 1200x1000 mm bestanden 220 Nm (h A = 450 mm) Nachschlag bestanden (h A = 100 mm) 1500x1000 mm bestanden kein Scheibenbruch 1500x1000 mm bestanden kein Scheibenbruch Tabelle 7: Versagensarten der einzelnen Scheibentypen Bericht Seite 10 von 12 Seiten

12 4. Zusammenfassung Durch das Institut für Fassaden und Befestigungstechnik wurden wurden Glasklemmhalter der Firma antiqua Guliker GmbH, Marie-Curie-Str , Emmerich geprüft. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen sollte geklärt werden, ob die Glasklemmhalter allein und in Verbindung mit den vorgesehenen Glasscheiben die Anforderungen des technischen Regelwerks ([1] und [2]) erfüllen. Die Prüfung der Glasklemmhalter in Verbindung mit den vorgesehenen Glasscheiben erfolgte durch Pendelschlagversuche auf der Grundlage DIN EN 12600:2002. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der Tabelle 8 zusammengestellt. Alle geprüften Elemente erfüllten die Anforderungen nach [1] und [2]. Durch Erhöhung der Pendelschlag- energie wurde zusätzlich versucht, die Grenztragfähigkeit der verwendeten Glascheiben zu ermitteln. Die so ermittelten Ergebnisse verdeutlichen das differenzierte Verhalten der einzelnen Scheibentypen sowie die zum Teil erheblichen Tragreserven. Im Rahmen der Pendelschlagprüfung kam es in keinem einzigen Fall zum Versagen eines Glasklemmhalters. Zur Ermittlung der Tragreserven wurden umfangreiche Einzelprüfungen an Glasklemmhaltern durchgeführt. Aus Vorversuchen war die mögliche Versagens-charakteristik bekannt. Das Versagen der Glasklemmhalter trat vorwiegend ein: an der Befestigungsstelle zwischen Glashalter und Geländerpfosten (Prüfrichtung A) (Lokaler Ausbruch des Klemmhaltermaterials oder Bruch der Befestigungsschraube) im Bereich des beweglichen Schenkels der Glasklemmhalter (Prüfrichtung B) (Bruch/Verformung des Klemmhaltermaterials im Bereich der Querschnittsschwächung durch die Schraublöcher oder Bruch/Verformung der beiden Befestigungsschrauben) Die nach [5] Abschnitt für Befestigungselemente geforderte Tragfähigkeit von 2,8 kn wurde in Belastungsrichtung A von allen untersuchten Glasklemmhaltertypen erreicht. Bis auf Glasklemmhalter Typ Art.-Nr roh, Zinkdruckguss, Serie a erfüllen alle übrigen untersuchten Glasklemmhaltertypen auch in Belastungsrichtung B das Tragfähigkeitskriterium von 2,8 kn. Gegenüber der Stoßbeanspruchung im Pendelschlagversuch sind die durchgeführten Untersuchungen an den Einzelklemmhaltern eine vergleichsweise strenge Prüfung. Aus diesem Grund bestehen gegen eine Verwendung der Glasklemmhalter Typ xxxx keine Bedenken, wenn durch geeignete Maßnahmen beim Einbau der Glasklemmhalter sichergestellt wird, dass eine Absturzbelastung nur in (Prüfrichtung A) wirken kann. Bericht Seite 11 von 12 Seiten

13 Ergebniszusammenstellung Pendelschlagprüfung (nach den Regelungen in [1] und [4]) Glasklemmentyp Scheibenabmessungen Scheibentyp Test Nr. A B Ergebnis Bemerkung xx x ESG/0.76 PVB/6 ESG bestanden kein Versagen xx x ESG/0.76 PVB/6 ESG bestanden kein Versagen xx x ESG/0.76 PVB/6 ESG bestanden kein Versagen xx x ESG/0.76 PVB/6 ESG bestanden kein Versagen xx x TVG/0.76 PVB/6 TVG bestanden xx x TVG/0.76 PVB/6 TVG bestanden xx x TVG/0.76 PVB/6 TVG bestanden xx x SPG/0.76 PVB/6 SPG bestanden xx x SPG/0.76 PVB/6 SPG bestanden xx x SPG/0.76 PVB/6 SPG bestanden Glasversagen bei 220 Nm (ha = 450 mm), Nachschlag bei ha = 100 mm bestanden Glasversagen bei 220 Nm (ha = 450 mm), Nachschlag bei ha = 100 mm bestanden Glasversagen bei 220 Nm (ha = 450 mm), Nachschlag bei ha = 100 mm bestanden Glasversagen bei 440 Nm (ha = 900mm), Kategorie "A" nach TRAV [1] Glasversagen bei 440 Nm (ha = 900mm), Kategorie "A" nach TRAV [1] Glasversagen bei 440 Nm (ha = 900mm), Kategorie "A" nach TRAV [1] xx x ESG/1.52 PVB/8 ESG bestanden kein Versagen xx x TVG/1.52 PVB/8 TVG bestanden kein Versagen Tabelle 8: Übersicht zu den geprüften Kombinationen von Glasklemmen- und Scheibentyp durch Beanspruchung auf Stoß im Pendelschlagversuch und deren Versagen Bericht Seite 12 von 12 Seiten

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