Glasbau. Modul 11250: Wissenschaftliche Grundlagen im Bauwesen. Sicherheits- und Nachweiskonzepte

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1 Modul 11250: Wissenschaftliche Grundlagen im Bauwesen Glasbau Präsentation des neuen 7-er BMW in der weltweit größten Sanduhr auf dem Roten Platz in Moskau 1

2 Glasprodukte Moldavit natürliches Glas Entstanden durch den Einschlag von großen Meteoriten, Quelle Wikipedia 2

3 Glasprodukte Einteilung der Glasproduktion: Hohlglas Flaschen Gläser Vasen Flachglas Flach-Glas (Float-Glas) Walz-Glas Gussglas Spezialglas optische Gläser Glasfasern / Lichtleiter 3

4 Glasherstellung FLOATGLAS (Spiegelglas) Rohstoffe (Quarzsand SiO2, Kalk CaO, Natriumkarbonat Na2CO3, Pottasche K2CO3,...) werden als Gemenge im Ofen bei 1500 C geschmolzen Glasschmelze wird über ein flüssiges, ebenes Zinnbad (Floatbad) geleitet (1000 C) die leichte Schmelze schwimmt auf dem Zinnbad (verzerrungsfrei und absolut plan) Abkühlen von 600 C auf rund 30 C Fehlerkontrolle des Glasbandes und Zuschnitt (max. 320 cm * 600+x cm) 4

5 Glasherstellung FLOATGLAS (Spiegelglas) Quarzsandlager Mischer Zufuhr Schmelzofen Schmelzofen 1500 C Zinnbad 1050 C Zuschnitt Übergabe zur Kühlung 600 C 150m Kühlstrecke 20 C 5

6 Glasherstellung WALZGLAS Rohstoffe (wie zuvor) werden als Gemenge im Ofen bei 1500 C geschmolzen Glasschmelze wird über einen Überlauf geleitet und durch gekühlte Walzen (ggf. mit Drahteinlage Drahtglas) in Form gebracht ggf. Umformen der Ränder Profilglas oder Prägewalzung Ornamentglas Abkühlen, Fehlerkontrolle Zuschnitt 6

7 ESG Einscheiben-Sicherheitsglas, TVG Teilvorgespanntes Glas 7

8 ESG Einscheiben-Sicherheitsglas, TVG Teilvorgespanntes Glas Herstellungsprozess: 1. Zuschnitt, Kanten säumen, Bohrungen / Öffnungen einbringen 2. Thermische Vorspannung erzeugen (Erhitzen + kontrolliert abkühlen) 3. ggf. Heißlagerungsprüfung (Heat-soak Test) für den ESG-H Standard 8

9 ESG Einscheiben-Sicherheitsglas, TVG Teilvorgespanntes Glas Herstellungsprozess: Thermische Vorspannung erzeugt einen inneren Spannungszustand - durch Erhitzen ( Ausdehnen) und sofortiges Abkühlen ( Zusammenziehen mittels Kaltluftdusche) kühlt das Innere langsamer ab als die Oberfläche (viskoser Zustand) - das Innere zieht (Zug) sich beim langsameren Abkühlen zusammen und erzeugt somit an den bereits kalten Oberflächen eine Druckkraft 9

10 Verbundsicherheitsglas VSG Herstellung: - Flachglas aus mind. 2 Scheiben (SPG, TVG, ESG) - mit Zwischenlagen aus hoch reißfesten klar transparenten Kunststofffolien (ggf. auch bedruckt oder gefärbt) - Folie wirkt wie ein Drahtgewebe und hält die Scheiben beim Bruch zusammen - Folienmaterial z.b. aus: Polyvinylbutyral-Folien (PVB), Ethylenvinylacetat-Folien (EVA) oder Polyacrylat-Folien (PA) - durch spezielles Vakuumverfahren können auch gekrümmte VSG-Scheiben hergestellt werden 10

11 Verbundsicherheitsglas VSG Herstellung: - Vorverbund (Evakuierung der Zwischenräume) der flachen Scheiben im Reinraum durch Anpresswalzen und geringer Temperatur (35 C 70 C) - Vorverbund gebogener Scheiben im Reinraum durch Vakuum (0,1 bar 0,2 bar) und mäßiger Temperatur (100 C 120 C), Bild rechts: Vakuumsack 11

12 Verbundsicherheitsglas VSG Herstellung: - anschließend Verschmelzen von Glas und Kunststoff unter hohen Druck (12 bar) und Temperatur (140 C) im Autoklavenprozess 12

13 Isolierverglasungen Isolierglasaufbau: - Verglasungseinheit aus zwei oder mehr Glasscheiben - durch ein oder mehrere luftgefüllte oder gasgefüllte (Argon, Krypton) Zwischenräume getrennt - an den Rändern luftdicht verklebt (Primär- und Sekundärdichtung) - Trockenmittel im Abstandshalter verhindert Tauwasserbildung im Winter - weitergehende Anforderungen: Brandschutzisolierglas Schallschutzisolierglas Sonnenschutzisolierglas Sicherheitsisolierglas 13

14 Normen / Richtlinien 14

15 DIN ALTES SICHERHEITSKONZEPT Normen / Richtlinien Es existieren folgende Normen/Richtlinien als bauaussichtlich eingeführte Regelwerke für die Glasbemessung: DIN : Außenwandbekleidungen, hinterlüftet aus Einscheibensicherheitsglas (Anforderungen, Bemessung, Prüfung), Stand 02/1990 TRLV: Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen, Stand 08/2006 TRAV: Technischen Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen, Stand 01/2003 TRPV: Technischen Regeln für die Verwendung von punktförmigen Verglasungen, Stand 08/2006 DIN 18008: Glas im Bauwesen, Bemessungs- und Konstruktionsregeln Teil 1: Begriffe und allgemeine Grundlagen, Stand Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen, Stand

16 DIN Normen / Richtlinien Es existieren Normenentwürfe für: DIN Teil 3-5: Glas im Bauwesen, Bemessungs- und Konstruktionsregeln Teil 3: Punktförmig gelagerte Verglasungen ( ) Teil 4: Zusatzanforderungen absturzsichernde Verglasungen ( ) Teil 5: Zusatzanforderungen begehbare Verglasungen ( ) Die neue DIN soll inhaltlich die zuvor genannten Normen und Richtlinien enthalten und bedingt betretbare Verglasungen regeln. Das neue Sicherheitskonzept nach DIN wird mit dieser Norm für den Baustoff Glas eingeführt. 16

17 Normen / Richtlinien Alle Bauprodukte, Konstruktionen und Bauarten welche nicht in den zuvor genannten Normen und Richtlinien geregelt sind, bzw. keine bauaufsichtliche Zulassung besitzen benötigen eine: Zustimmung im Einzelfall (ZiE) Wie bekommt man eine ZiE? 1. Antrag beim Landesamt für Bauen und Verkehr (LBV Brandenburg) stellen. Unterlagen einreichen. Bautechnisches Prüfamt Herr Dr. Gellner (Leiter) Gulbener Straße 24,03046 Cottbus 2. Bauteilprüfungen Baukonstruktionsprüfungen können verlangt werden. 3. Geld bereithalten! 17

18 Normen / Richtlinien DIN : Außenwandbekleidungen, hinterlüftet aus Einscheibensicherheitsglas 18

19 Normen / Richtlinien TRLV: Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen 19

20 Normen / Richtlinien TRPV: Technischen Regeln für die Verwendung von punktförmigen Verglasungen 20

21 Normen / Richtlinien TRAV: Technischen Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen 21

22 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung 22

23 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung 23

24 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung für betretbares Glas (Reinigungszwecke) 1. Fallversuch mit 50 kg Sandsack aus 1,20 m Höhe auf verschiedene Stellen der oberen Scheibe (ESG) des Isolierglases 24

25 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung für betretbares Glas (Reinigungszwecke) 2. Zerstörung der obere Scheibe vom ISO-Glas 3. Fallversuch mit 4,1 kg Stahlkugel aus 3,00 m Höhe auf verschiedene Stellen der unteren VSG-Scheibe 25

26 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung für betretbares Glas (Reinigungszwecke) 4. Fallversuch mit 50 kg Sandsack aus 1,20 m Höhe auf verschiedene Stellen der unteren VSG-Scheibe 26

27 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung für betretbares Glas (Reinigungszwecke) 5. Dauerlastversuche bis zu 3 Stunden mit statischer 50 kg Belastung (Rettungszeit) 27

28 Normen / Richtlinien ZiE: Zustimmung im Einzelfall Bauteilprüfung für betretbares Glas (Reinigungszwecke) 6. Kontrolle der Reststandzeit des zerstörten Glasaufbaus (Sicherungszeit) 28

29 Sicherheitskonzept Das alten Sicherheits- konzept 29

30 Sicherheitskonzept Altes Sicherheitskonzept (gilt zur Zeit noch für die Glasbemessung) Einwirkungen ( Lastseite ) < Widerstände ( Materialseite ) ständige Lasten (z.b. Eigengewicht) veränderliche Lasten (z.b. Verkehr, Wind) Sicherheitskonzept Nachweise der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit mit 1-fachen Lasten keine Sicherheitsfaktoren auf der Einwirkungsseite globaler Sicherheitsfaktoren auf der Materialseite 30

31 Sicherheitskonzept Altes Sicherheitskonzept (gilt zur Zeit noch für die Glasbemessung) Materialkennwerte [kn/cm²] 31

32 Sicherheitskonzept Altes Sicherheitskonzept (gilt zur Zeit noch für die Glasbemessung) Materialkennwerte [kn/cm²] 32

33 Sicherheitskonzept Altes Sicherheitskonzept (gilt zur Zeit noch für die Glasbemessung) Statistische Verteilung der Einwirkungen z.b. aus Verkehrslast, Wind und Schnee Statistische Verteilung der Widerstände z.b. Messreihe der Biegezugfestigkeit einer bestimmten Glassorte 33

34 Sicherheit Sicherheit Sicherheitskonzept Altes Sicherheitskonzept (gilt zur Zeit noch für die Glasbemessung) Einwirkungen ohne Sicherheit Einwirkungen < Widerstände / Widerstände mit Sicherheit 34

35 Sicherheit Sicherheitskonzept im TEST 35

36 Sicherheitskonzept im TEST Statische Berechnung der Auslastung eines 3,00 m ESG-Glasschwerts mit b/h = 250/15 mm 36

37 Sicherheitskonzept im TEST Belastungsversuch eines 3,00 m ESG-Glasschwerts mit b/h = 250/15 mm 37