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1 FS1 Fiedler Stöffler Ziviltechniker GmbH A-6020 Innsbruck Wilhelm-Greil-Straße 18 Tel DI Dr. Michael Fiedler Glasbemessung

2 Die Inhalte dieses Vortrages wurden mit größtmöglicher Sorgfalt erstellt. Es wird jedoch keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität der bereitgestellten Inhalte übernommen. Die Nutzung der Inhalte erfolgt auf eigene Gefahr des Nutzers. 2 2

3 Europäische Bauteilbemessung Umstellung auf neues Normenkonzept EUROCODE Lasten auf Grundlage der 50-jährigen Wiederkehr Angabe von Regeln für Lastkombinationen Bemessungsregeln Tragfähigkeit Gebrauchstauglichkeit 3

4 Sicherheit von Bauwerken / Bauteilen Anforderungen an ein Tragwerk Standsicherheit Tragfähigkeit Gebrauchstauglichkeit Resttragfähigkeit Risikobehandlung Begrenzung der Versagenswahrscheinlichkeit Begrenzung des Schadensumfanges 4

5 Gegenüberstellung von Beanspruchungen und Bauteil-Widerständen Beanspruchung durch Eigengewicht Nutzlasten Atmosphärische Lasten (Wind, Schnee) Bauteil-Widerstand Werkstoff-Festigkeit Querschnitts-Festigkeit Tragfähigkeit des Bauteils 5

6 Einwirkungen Charakteristische Einwirkungen nach den einschlägigen Belastungsnormen Behördenvorschreibungen (Lawinendruck) Druck- und Temperaturdifferenz bei Isolierverglasungen Berücksichtigung der Klimalasten Kombinationsregeln nach EN 1990 Klimalasten wie Temperatureinwirkungen betrachten Ausfall der oberen Scheibe als außergewöhnlicher Lastfall zu behandeln 6

7 Einwirkungen auf Tragwerke Eigengewicht (ÖNORM B/EN ) Schnee (ÖNORM B/EN ) Wind (ÖNORM B/EN ) Verkehrslasten (ÖNORM B/EN ) Klimalasten (Isolierglas) (ÖNORM B ) Stoßlasten (ÖNORM B ) 7

8 Nutzlasten nach ÖNORM B/EN Glasbemessung Einteilung der Gebäude in Nutzungskategorien Kategorie A: Wohnflächen Kategorie B: Büroflächen Kategorie C: Flächen mit Personenansammlungen Kategorie D: Verkaufsflächen Kategorie H: Dachflächen Horizontallasten Linienlast: zwischen 0,5 und 3,0 kn/m Vertikallasten Gleichlast: zwischen 2,0 und 5,0 kn/m² Punktlast: zwischen 1,5 und 5 kn für Begeh- und Betretbarkeit Punktlast 1,0 kn an Dachkanten und Gesimsen (B 8.1.3) 8

9 Windlasten Winddruck auf Wände 9

10 Sonderfall Isolierglas - Klimalasten Druck- und Temperaturdifferenz bei Isolierverglasungen Einwirkungskombination T in K p met in H in m p 0 in kn/m 2 kn/m 2 Sommer Winter Es bedeutet: T Temperaturdifferenz zwischen Herstellung und Gebrauch, p met Differenz des meteorologischen Luftdrucks am Einbauort und bei der Herstellung, H Differenz der Ortshöhe zwischen Einbauort und Herstellungsort, p 0 aus T, p met und H resultierender isochorer Druck (siehe Gleichung A5 in Anhang A). Falls die Differenz der Ortshöhen H bekannt ist, so ist statt der Rechenwerte nach Tabelle 2 der tatsächliche Wert zu berücksichtigen. Voraussetzung für den Ansatz der Rechenwerte für die Temperaturdifferenz T nach Tabelle 2 ist die Verwendung von Isolierglas, das einen Gesamtabsorptionsgrad von weniger als 30 % aufweist und nicht durch andere Bauteile oder Sonnenschutzeinrichtungen aufgeheizt wird. 10

11 Klimalasten 11

12 Glasbruch durch Klimalasten 12

13 Klimalasten Achtung bei gebogenen Scheiben Hohe Steifigkeit Dadurch hohe Spannungen Floatglas problematisch 13

14 Rechenwerte der Belastungen Bisher Grundwerte der Belastungen aus den jeweiligen Belastungsnormen = Charakteristische Werte Tatsächlich auftretende Werte ohne Sicherheiten Einführung eines Sicherheitsbeiwertes Für ständig wirkende Lasten G 1,35 Für veränderliche Lasten F 1,5 Für außergewöhnliche Lasten A 1,0 14

15 Rechenwerte der Belastungen Rechenwerte: charakteristische Werte mal Sicherheitsbeiwert = Designlasten Gewichtslasten S d = 1,35 G k Windlasten w d = 1,5 w k Schneelasten s d = 1,5 s k Anpralllasten A d = 1,0 A k 15

16 Lastkombinationen, EN 1990 Gleichzeitiges Auftreten von Belastungen unter Einbeziehung der Häufigkeit des Auftretens Kombinationsbeiwerte Glasbemessung Bemessungssituation Ständig und Vorübergehend ständige Einwirkungen G d G Vorübergehende oder veränderliche Einwirkungen Q d führende veränderliche Einwirkung G k Q k Q, 1, 1 begleitende veränderliche Einwirkungen Q Q, i 0, i k, i außergewöhnliche Einwirkungen A d --- Außergewöhnlich Erdbeben GA G k Q k G k 11,, 1 2, i Q k. i 2, i Q k, 1 2, i Q k. i A A k (sofern A d nicht direkt festgelegt wird) I A Ed 16

17 Lastkombinationen, EN 1990 Vertikalverglasungen, Tragfähigkeit Wind und Nutzlast S d = 1,35 G k + 1,5 W k + 1,05 H k Oder S d = 1,35 G k + 0,9 W k + 1,5 H k Weicher Stoß S d = 1,35 G k + 1,0 A k 17

18 Resttragfähigkeit Glasbemessung 18

19 Tragfähigkeit der Konstruktion Glasbemessung 19

20 OIB-Richtlinie 4 Relevante Bestimmungen für Verglasungen 4.3 Verglasungen mit absturzsichernder Funktion 5.1 Glastüren und Verglasungen ohne absturzsichernde Funktion 5.3 Glasdächer, Oberlichten, Dachflächenfenster und Glashäuser (Horizontalverglasungen) 20

21 OIB-Richtlinie 4 Absturzsichernde Verglasungen Verwendung von geeignetem VSG Bei Isolierglas mind. eine Scheibe aus VSG Die Eignung des VSG ist von der Lagerung, der Dicke und der Art und Größe der Scheibe abhängig 21

22 OIB-Richtlinie 4 Nicht absturzsichernde Verglasungen Geeignetes Sicherheitsglas Bis 1,5 m Höhe bei möglichem Menschengedränge Bis 1,0 m Höhe in allen anderen Fällen Ausnahmen Fenster mit Parapethöhe von mind. 85 cm Bei Vorhandensein von Schutzvorrichtungen oder konstruktiven Maßnahmen gegen Gefahr bringendes Splittern sind auch andere Glasarten zulässig Konstruktive Maßnahmen: Anbringung von Schutzgittern, Sperrflächen, entsprechende Bemessung mit vierseitiger Lagerung 22

23 OIB-Richtlinie 4 Verglasungen in Türen, Ganzglastüren Verwendung von geeignetem Sicherheitsglas Ausnahme Bei konstruktiven Maßnahmen gegen Gefahr bringendes Splittern sind auch andere Glasarten zulässig Nach den FAQ ist unter den konstruktiven Maßnahmen auch eine entsprechende Bemessung zu verstehen 23

24 OIB-Richtlinie 4 Vertikale Verglasungen mit Absturzhöhen über 4 m Verwendung von Floatglas oder geeignetem VSG Ausnahme: Bei Schutzvorrichtungen oder konstruktiven Maßnahmen gegen Gefährdung von Personen durch herabfallende Glasteile ist ESG zulässig ESG-HST nach ÖNORM EN gilt als Ausnahme im Sinne einer konstruktiven Maßnahme, wenn dieses CE-gekennzeichnet Nur bei vierseitiger Lagerung 24

25 OIB-Richtlinie 4 Horizontal-Verglasungen Verwendung von geeignetem VSG Bei Isolierglas die unterste Scheibe aus VSG Die Eignung des VSG ist hinsichtlich der Resttragfähigkeit zu beurteilen (kein VSG/ESG) Ausnahme Bei Schutzvorrichtungen auch andere Glasarten Schutznetze 25

26 ÖNORM B 3716 ÖNORM B ( ): Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 1: Grundlagen ÖNORM B ( ): Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen ÖNORM B ( ): Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 3: Absturzsichernde Verglasungen ÖNORM B ( ): Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 4: Begehbare und befahrbare Verglasungen ÖNORM B ( ): Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 5: Punktförmig gelagerte Verglasungen 26

27 ÖNORM B : Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 1: Grundlagen Ausgabedatum Anwendungsbereich Grundlagen des Konstruktiven Glasbaus Gilt für alle Verglasungskonstruktionen, die nicht in anderen Normen geregelt sind 27

28 Klotzung 28

29 Diskontinuierliche Lagerung 29

30 Modellierung der Lagerung Unterschied Einspannung gelenkige Lagerung LF1: Gleichlast u Isometrie LF1: Gleichlast u Isometrie Faktor 5 bei den Verformungen Max u: 2.6, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: Y Z X Max u: 12.9, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: Z Y X 30

31 Modellierung der Lagerung Unterschied Einspannung gelenkige Lagerung Glasaufbau eingebaut 10 ESG / 6 ESG / 8 ESG nachträglich schöngerechnet mit Einspannung unten Glashöhe 3024 mm Verformungen unter Windlast 60,6 mm Zulässige Verformung L/70 = 43,2 mm Glasaufbau benötigt 12 ESG / 6 ESG / 8 ESG Verstärkung Flachstahl 50x25 31

32 Berechnung 4seitig Einbau 2seitig Eingebauter Glasaufbau 10 mm ESG /SZR / 8 mm ESG Glashöhe 3904 mm Verformungen unter Winddruck 270 mm Sehnenverkürzung größer als Glaseinstand 32

33 Modellierung der Lagerung - Rahmensteifigkeit Linienförmige Lagerung nur wenn u<l/200 Problematik weiche Rahmen 33

34 Modellierung der Lagerung - Rahmensteifigkeit Verformungen u [mm] Max : 28.3 Min : Z Y X Max u: 28.3, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen:

35 Spannungskonzentrationen Berücksichtigung von Lochbohrungen Durchbrüchen Einsatzecken 35

36 Spannungskonzentrationen Klemmung in Teilbereichen 36

37 Terrassentrennwand Windlasten für frei stehende Wände c p,net = 1,2 bis 1,4 w k = 1,0 kn/m² und mehr 37

38 Terrassentrennwand Oft unterbrochene Lagerungen und VSG / Float 38

39 Terrassentrennwand Breite 2500 mm Höhe 2100 mm Eingebaut VSG 2x6 Float Lagerung Links und unten Rechts teilweise Erforderlicher Glasaufbau VSG 2x8 TVG Hohe Spannungen an den Enden der Linienlagerungen 39

40 Terrassentrennwand Hohe Verformungen 40

41 Terrassentrennwand Breite 2500 mm Höhe 2100 mm VSG 2x6 Float Lagerung Links und unten Hohe Spannungen 41

42 Beispiel Terrassentrennwand Hohe Spannungen an den Enden der Linienlagerungen 42

43 Schubverbund bei VSG Nur bei Vertikalverglasungen (a < 15 ) Kurzfristigen Einwirkungen (Wind, Holmlast) VSG mit PVB-Folie Reißfestigkeit > 20 N/mm² Bruchdehnung > 250% Schubmodul G = 0,4 N/mm² Bei Stoßbelastung voller Verbund Randverbund nicht berücksichtigt Bei ungünstiger Wirkung voller Verbund 43

44 Beispiel Einfachverglasung 1500 x 2500 mm Vierseitige und zweiseitige Lagerung Belastung p = 1,0 kn/m² Schubverbund Ohne Schubverbund, G = 0 N/mm² Schubverbund G = 0,4 N/mm² Voller Verbung G = 44

45 Beispiel 45

46 Beispiel G=0 s = 13,1 N/mm² u = 12,9 mm Vierseitige Lagerung G=0,4 s = 10,1 N/mm² u = 5,5 mm voll s = 8,1 N/mm² u = 4,0 mm G=0 s = 60,2 N/mm² u = 181 mm Zweiseitige Lagerung G=0,4 s = 32,7 N/mm² u = 62,3 mm voll s = 29,4 N/mm² u = 43,1 mm 46

47 Loggienverglasungen 47

48 Loggienverglasungen Windbelastung Gebäudehöhe ca. 30 m Staudruck q p =0,94 kn/m² Druckbeiwert für frei stehende Wände c p,net =1,2 1,4 Winddruck w k = 1,32 kn/m² Glasaufbau VSG aus 2x5 mm ESG Türbänder 48

49 Modellierung als Gesamtsystem Isometrie Z Y X 49

50 Berechnungsergebnisse voller Verbund LG1: 1.35*LF *LF2 Flächen Sigma-1,+ Isometrie LF2: Windsog u Isometrie Spannungen s1,+ [N/mm2] Verformungen u [mm] Max : Min : Max : 64.1 Min : Z Z Y X Y X Flächen Max Sigma-1,+: , Min Sigma-1,+: [N/mm 2 ] Spannungen 214 N/mm² Max u: 64.1, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: 3.00 Verformungen 64,1 mm 50

51 Berechnungsergebnisse voller Verbund LG1: 1.35*LF *LF2 Flächen Sigma-1,+ In Y-Richtung Spannungen s1,+ [N/mm2] Max : Min : Flächen Max Sigma-1,+: , Min Sigma-1,+: [N/mm 2] 51

52 Berechnungsergebnisse teilweiser Verbund Glasbemessung LG1: 1.35*LF *LF2 Flächen Sigma-1,+ Isometrie LF2: Windsog u Isometrie Spannungen s1,+ [N/mm2] Verformungen u [mm] Max : Min : Max : Min : Z Y X Z Y X Flächen Max Sigma-1,+: , Min Sigma-1,+: [N/mm 2 ] Max u: 118.9, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: 1.60 Spannungen 334,7 N/mm² Verformungen 118,9 mm 52

53 Variation Lagerung Fixteil 2seitig und 3seitig Glasbemessung LF2: Windsog u Isometrie LF2: Windsog u 81.7 Verformungen u [mm] Max : Min : Verformungen u [mm] Max : 81.7 Min : 0.0 Z Z Y X Y X Max u: 118.9, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: 1.60 Verformungen 118,9 mm Max u: 81.7, Min u: 0.0 [mm] Faktor für Verformungen: 2.60 Verformungen 81,7 mm 53

54 Variation Steifigkeit Zwischenschicht LG1: 1.35*LF *LF2 Flächen Sigma-1,+ Isometrie LG1: 1.35*LF *LF2 Flächen Sigma-1,+ Isometrie Spannungen Spannungen s1,+ [N/mm2] s1,+ [N/mm2] Max : Min : Max : Min : Flächen Max Sigma-1,+: , Min Sigma-1,+: [N/mm 2 ] Flächen Max Sigma-1,+: , Min Sigma-1,+: [N/mm 2 ] Spannungen 214,8 N/mm² Spannungen 242,5 N/mm² 54

55 Brüstungsverglasungen Einspannung unten über Punkthalter Kein Handlauf lierung auf Ebene 4 Traum und Wirklichkeit 55

56 Charakteristische Festigkeitswerte 56

57 Problematik lierung 57

58 Verglasungsgruppe 2 Glasbemessung [-] Holmlast: q = 1,0 kn/m 8 Senkkopfhalter, Verglasung 2 x 12 mm ESG Spannungen: s = 70,83 N/mm² < 80,0 N/mm² >> Nachweis erfüllt. Kräfte im Punkthalter: (Designlasten) Zugkraft = max. 5,47 kn >> maßgebend! Querkraft = max. 0,16 kn Max : Min : X Z Y Moment = max. 11,0 x 10-5 knm >> vernachlässigbar 58

59 Verglasungsgruppe 2 Kombination von Linienlagerung und Klemmung Glasbemessung Spannungskonzentration 59

60 Räumliche Tragwirkung Glasbemessung 60

61 Verglasungsgruppe

62 Verglasungsgruppe 2 Ausfall Glaselement X Z Max : 85.9 Min : 0.0 Y X Z Max : Min : 0.00 Y X Z 62 62

63 Problematik Verankerung Glasbemessung Steher oft unterdimensioniert Dübel 63

64 Problematik Verankerung Glasbemessung Dübel VWS 64

65 Problematik Verankerung Glasbemessung Beispiel Gewindeschraube Würth Assy 3.0 Durchmesser 6 mm, Länge 60 mm, Vorbohren notwendig Erforderlicher Schraubenabstand 180 mm 65

66 Berechnung Pendelstoß 66

67 Konstruktive Vorgaben Glaseinstand Bei allseitiger Lagerung 12 mm Bei zweiseitiger Lagerung 18 mm (empfohlen) Klemmleisten Tragkraft 10 kn/m Verschraubung 3 kn, e = 300 mm Punkthalter Tragkraft 2,8 kn bei Verglasungsgruppe 3 Bohrungen Nachbildung im Modell Oder experimenteller Nachweis Festigkeitsreduzierende Oberflächenbehandlung berücksichtigen 67

68 ÖNORM B : Glas im Bauwesen Konstruktiver Glasbau Teil 5: Punktförmig gelagerte Verglasungen und Sonderkonstruktionen Ausgabedatum VSG mit 0,76 mm PVB Folie oder gleichwertiger anderer Folie Lochabstand mindestens 50 mm von der Kante zum Lochrand mindestens 80 mm zwischen den Lochrändern von Bohrungen Mechanische Sicherung gegen Abrutschen bei 2-seitiger Lagerung 68

69 Gebrauchstauglichkeit Durchbiegungsbegrenzung Lagerung Horizontalverglasung Vertikalverglasung vierseitig 1/100 der Scheibenstützweite in Haupttragrichtung Keine Anforderungen Zwei- und dreiseitig Einfachverglasung: 1/100 der Scheibenstützweite in Haupttragrichtung 1/50 der freien Kante 1 ) Isolierverglasung: 1/200 der freien Kante 1/70 der freien Kante 2 ) 1) Größere Durchbiegungen zulässig bei Mindestglaseinstand von 5 mm im belasteten Zustand 2) Die Durchbiegungsbegrenzungen des Isolierglasherstellers sind zu beachten 69

70 Teilsicherheitsbeiwerte m Glasart m Float 1,5 VSG aus Float 1,5 TVG 1,5 ESG 1,5 Drahtglas 2,0 Gussglas 2,0 k b =0,8 bei Floatglas und zugbeanspruchter, unbearbeiteter Kante 70

71 Traglast Spannungsbegrenzung Glasart Verwendung zweiseitig Lagerung vierseitig Float Vertikalverglasung 24 / 30 N/mm² 30 N/mm² Float Horizontalverglasung 14,4 / 18 N/mm² 18 N/mm² TVG 46,67 N/mm² ESG 80,0 N/mm² 71

72 Fehlerquellen Glasbemessung Fehler Mögliche Probleme Falsche Klotzung Überschreiten der Widerstandswerte Verrutschen der Verglasung, Kantenbruch Zu geringe Glasdicken und Glasbruch bei Belastung Zu geringe Resttragfähigkeit Zu dünne Verglasungen Zu große Verformungen Überbeanspruchung des Randverbunds und Undichtigkeiten Vergessen auf Klimalasten in der Lastkombination Große Pumpbewegungen infolge Klimalasten Glasbruch bei kleinen Glasscheiben infolge Spannungsüberschreitung 72

73 Fehlerquellen Linienförmig gelagerte Verglasungen Fehler Falscher Glasaufbau Mögliche Probleme Horizontalverglasungen ohne VSG Keine Resttragfähigkeit Zu weiche Unterkonstruktion Zu dünne VSG-Scheibe bei Isolierglas Einsatz von ESG große Verformungen, Scheibe kann nicht mehr als linienförmig gelagert berechnet werden, Beanspruchung größer als bei allseitiger Lagerung Bei Bruch der oberen Scheibe kann die untere Scheibe die Lasten nicht aufnehmen, ein Gesamtversagen des Bauteils wäre möglich Keine Heißlagerung (ESG-H) ESG bei zweiseitiger Lagerung und Einbau über 4 m über Verkehrsflächen 73

74 Fehlerquellen absturzsichernde Verglasungen Fehler Falscher Glasaufbau Kein oder zu dünnes VSG Mögliche Probleme Kein Sicherheitsglas auf der zugänglichen Seite Unterkonstruktion ist zu wenig tragfähig Außenscheibe bricht Verglasungen würden der Stoßbelastung widerstehen, verlassen aber die Lagerung und stürzen ab Gefährdung von darunter liegenden Verkehrsbereichen 74

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Die Inhalte dieses Vortrages wurden mit größtmöglicher Sorgfalt erstellt. Es wird jedoch keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit und FS1 Fiedler Stöffler Ziviltechniker GmbH Wilhelm Greil Str. 18 A-6020 Innsbruck Tel. +43 (0)512.260440 DI Dr. Michael Fiedler Glasbrüstungen 1 Die Inhalte dieses Vortrages wurden mit größtmöglicher Sorgfalt

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