3.1 Bauaufsichtliche Regelungen (Technische Regeln) [11], [12]

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1 HFT Stuttgart Diplomarbeit : Markus Rathgeb Seite Normen und Vorschläge zur Bemessung von VSG Für die wirtschaftliche Bemessung von Verbundsicherheitsglas wäre ein Ansatz der Verbund- Wirkung (Schubverbund) der Einzelscheiben von großem Interesse. Leider liegen in Deutschland noch keine technischen Regelwerke vor, bei denen eine positive Wirkung der Schubübertragung berücksichtigt wird. In diesem Kapitel soll ein Überblick über den momentanen Regelungsstand bezüglich der Bemessung von Verbundsicherheitsglas gegeben werden. Weiterhin werden Bemessungsvorschläge verschiedener Verbände und Forschungsstellen vorgestellt. Da der Ansatz des Schubverbunds bereits in mehreren Normen des Auslands eingang gefunden hat, soll exemplarisch die Bemessung von VSG nach der US-Amerikanischen Norm beschrieben werden. 3.1 Bauaufsichtliche Regelungen (Technische Regeln) [11], [12] Die Bemessung von linienförmig gelagerten Vertikal- und Überkopfverglasungen, sowie von absturzsichernden Verglasungen erfolgt in Deutschland, mangels einer eingeführten Normung, nach bauaufsichtlichen Regelungen : TRLV TRAV Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig Gelagerter Verglasungen Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen In beiden Regelungen ist grundsätzlich der Ansatz eines günstig wirkenden Schubverbunds nicht möglich. Die Steifigkeit des Verbundsicherheitsglases entspricht damit der Summe der Einzelsteifigkeiten (Einzelscheiben) aus denen der Querschnitt aufgebaut ist. Lediglich bei der Bemessung von allseitig gelagerten, rechteckigen Isolierglasscheiben aus VSG muss der Grenzfall voller Schubverbund berücksichtigt werden, da er aufgrund der Lastaufteilung auf die innere und äußere Scheibe der Isolierglasscheibe maßgeblich werden kann. Dies soll an einem Beispiel verdeutlicht werden. Beispiel : Eine vierseitig gelagerte, rechteckige Isolierglasscheibe hat die Abmessungen a/b=4,00/4,00m und folgenden Aufbau [Bild 3.1]: Innere Scheibe Äußere Scheibe Verbundsicherheitsglas aus Spiegelglas (SPG) mit den Einzeldicken der Scheiben d 1 =d 2 =2mm Die PVB-Folie hat die Dicke d PVB =0,76mm d SZR =10mm Spiegelglas d a =2mm

2 HFT Stuttgart Diplomarbeit : Markus Rathgeb Seite 3.2 [Bild 3.1] Isolierglasscheibe aus VSG und Spiegelglas Es soll die Aufteilung einer fiktiven Windlast von 1 KN/m² auf die Innen- und Außenscheibe des Isolierglases für zwei Zustände untersucht werden. Der Wind belastet das Verbundsicherheitsglas direkt. 1. Grenzfall voller Verbund zwischen den Einzelscheiben 2. kein Schubverbund zwischen den Einzelscheiben des VSG Zustand 1 : δ a = d a ³ / (d a ³ + d i ³) mit di = d* = d 1 +d 2 = = 4 mm δ a = 2³ / (2³ + 4³) δ a = 2³ / (2³ + 4³) = 1/9 = 0,111 δ i = 1 - δ a = 1 0,111 = 0,889 δ a, δ i Anteil der Einzelbiegesteifigkeiten von Außen- und Innenglas an der Gesamtsteifigkeit d a, d i Dicke der Scheiben d* Ersatzdicke des VSG a* = 28,9 x ((d SRZ x d a ³ x d*³) / ((d a ³ + d*³ ) x B v )) 1/4 a* = 28,9 x ((10 x 2 3 x 4³) / ((2³ + 4³) x 0,0194)) 1/4 a* = 225 d SZR B V Tabellenwert in Abhängigkeit der Scheibenabmessungen a/b ϕ = (1 + (a / a*) 4 ) -1 ϕ = (1 + (400 / 225) 4 ) -1 = 0,091 a Länge der größeren Scheibenabmessung Lastanteil monolithisches Glas : (1- ϕ) δ i x w a = (1 0,091) x 0,889 x 1 KN/m² = 0,808 KN/m² Lastanteil VSG : 1 KN/m² 0,808 KN/m² = 0,192 kn/m²

3 HFT Stuttgart Diplomarbeit : Markus Rathgeb Seite 3.3 Zustand 2 : δ a = d a ³ / (d a ³ + d i ³) mit di = d* = (d³ 1 +d³ 2 ) 1/3 ~ 2,5mm δ a = 2³ / (2³ + 2,5³) δ a = 2³ / (2³ + 2,5³) = 0,339 δ i = 1 - δ a = 1 0,339 = 0,661 δ a, δ i Anteil der Einzelbiegesteifigkeiten von Außen- und Innenglas an der Gesamtsteifigkeit d a, d i Dicke der Scheiben d* Ersatzdicke des VSG a* = 28,9 x ((d SRZ x d a ³ x d*³) / ((d a ³ + d*³ ) x B v )) 1/4 a* = 28,9 x ((10 x 2 3 x 2,5³) / ((2³ + 2,5³) x 0,0194)) 1/4 a* = 209 d SZR B V Tabellenwert in Abhängigkeit der Scheibenabmessungen a/b ϕ = (1 + (a / a*) 4 ) -1 ϕ = (1 + (400 / 209) 4 ) -1 = 0,069 a Länge der größeren Scheibenabmessung Lastanteil monolithisches Glas (1- ϕ) δ i x w a = (1 0,069) x 0,661 x 1 KN/m² = 0,615 KN/m² Lastanteil VSG 1 KN/m² 0,615 KN/m² = 0,385 kn/m² Für das VSG Glas muss nun eine Bemessung für den Zustand 1 und Zustand 2 mit den jeweiligen Windlastanteilen und Ersatzdicken d* geführt werden. Im gewählten Beispiel ergeben sich für beide Zustände sehr ähnliche Windlastanteile. Bei Änderung der einzelnen Schichtdicken des Glases, den Abmessungen und den Seitenverhältnissen kann dieser Unterschied wesentlich größer ausfallen. 3.2 Normvorschlag DIN preen und DIN preen [9] In diesen, mittlerweile wieder zurück gezogenen, Normentwürfen wurde auf die Bemessung von VSG eingegangen. In der [DIN preen ] sind Gleichungen zur Berechnung von effektiven Dicken, in Abhängigkeit eines Schubübertragungskoeffizientens Γ, von Verbundglasscheiben angegeben. Die Formeln leiten sich aus Gleichungen zur Berechnung von zusammengesetzten Trägern der Holzbaus bei nachgiebigem Verbund, nach dem EC 5 [13] und Blaß [14], ab. In [ Kapitel 8.2 ] wird näher auf die Bemessung nach der DIN preen und 2 eingegangen.

4 HFT Stuttgart Diplomarbeit : Markus Rathgeb Seite BÜV-Empfehlungen [15] Vom Bau-Überwachungsverein (BÜV e.v.), Arbeitskreis Glasbau, wurden Empfehlungen zur Bemessung von Glaskonstruktionen erarbeitet. Die Empfehlungen sind ausdrücklich als Diskussionsgrundlage zu verstehen und haben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Das vorgeschlagene Bemessungskonzept basiert auf dem Ansatz von Teilsicherheitsbeiwerten. Die Empfehlungen gehen weiterhin auf folgende Punkte ein : - Entwurf, Berechnung und Bemessung - Baustoffeigenschaften - Hinweise zur rechnerischen und versuchstechnischen Untersuchung im Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit - Verbindungsmittel - Anforderungen an Ausführung und Bauüberwachung Der Schubverbund von Verbundsicherheitsglas wird in Abhängigkeit von der Belastungsart berücksichtigt [Tabelle 3.1] : Belastungsart Eigengewicht Schnee Verkehrslasten Wind Stoß Klimalast Verformungseinwirkung Verbundwirkung kein Schubverbund voller Schubverbund bei unmittelbar belasteten Elementen, kein Schubverbund bei mittelbar belasteten Elementen kein Schubverbund voller Schubverbund voller Schubverbund Grenzbetrachtung kein/voller Schubverbund (Ähnlich dem Ansatz der TRLV) voller Schubverbund, genaue Nachweise in Abhängigkeit von der Belastungsdauer, der Umgebungstemperatur und der Art der Einwirkung [Tabelle 3.1] Ansatz des Schubverbund nach den BÜV-Empfehlungen

5 HFT Stuttgart Diplomarbeit : Markus Rathgeb Seite US-Amerikanische Norm ASTM E [16] Die ASTM E regelt die Bemessung und den Nachweis von Glasscheiben unter Gleichlast für die Lagerungsbedingungen vierseitige, dreiseitige und zweiseitige linienförmige Lagerung sowie den Kragarm. Mittels Diagrammen werden dabei zulässige Belastungen in Abhängigkeit der Glasart, des Scheibenaufbaus und den Abmessungen, ermittelt. Die Bemessung erfolgt in 5 Schritten. Schritt 1 Wahl von Glasart, Glasdicke, Glasgröße und Lagerungsart. Die anzusetzende Dicke des VSG wird, über die aufsummierten Einzelscheibendicken, aus einer Tabelle ermittelt. Die Foliendicke darf maximal mit 1.52mm angesetzt werden Schritt 2 Mittels Diagrammen für VSG und monolithisches Glas, für alle zulässigen Glasdicken, wird, in Abhängigkeit von der Scheibengröße und den Lagerungsbedingungen, die maximal zulässige Belastung Nonfactored Load (NFL) unter Gleichlast ermittelt. Schritt 3 Aus einer Tabelle wird der Glas Type Factor (GTF), in Abhängigkeit von der Glasart, ermittelt. Durch diesen Wert wird die Dauer der Lasteinwirkung berücksichtigt. Schritt 4 Die Aufnehmbare Belastung Load Resistance (LR) ergibt sich zu : LR = NFL x GTF Schritt 5 Die Durchbiegung wird mittels Diagrammen in Abhängigkeit der Seitenverhältnisse der Belastung der Scheibenfläche ermittelt.