Sommer Informatik GmbH Rosenheim

Transkript

1 Glasdickenbemessung mit GlasGlobal Sommer Informatik GmbH Rosenheim Softwarelösung zur Glasbemessung nach DIN Teil Die Software beinhaltet alle notwendigen Berechnungen nach DIN Teil und Lastannahmen nach EN und EN Seite - 1 -

2 DIN Teil Die DIN 18008, Glas im Bauwesen, Bemessungs- und Konstruktionsregeln, besteht aus folgenden Teilen: Teil 1: Begriffe und allgemeine Grundlagen Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen Teil 3: Punktförmig gelagerte Verglasungen Teil 4: Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasung Teil 5: Zusatzanforderungen an begehbare Verglasungen Teil 6: Zusatzanforderungen an zu Reinigungs- und Wartungsmaßnahmen betretbare Verglasungen Teil 7: Sonderkonstruktionen Seite - 2 -

3 Horizontalverglasungen: Zusätzliche Regelungen Bei Einfachverglasungen, bzw. für die untere Scheibe darf zum Schutz von Verkehrsflächen nur Verbundsicherheitsglas aus Float oder VSG aus teilvorgespanntem oder Draht-Glas verwendet werden. Die Resttragfähigkeit der Scheibe darf durch Bohrungen oder Ausschnitte nicht beeinträchtigt werden. VSG-Scheiben aus TVG dürfen zur Befestigung von Deckleisten gebohrt werden. VSG-Scheiben mit einer Stützweite 1,2 m sind allseitig zu lagern. Bei Verbundsicherheitsglas muss die Nenndicke der Zwischenfolie mind. 0,76 mm betragen. Außnahme hierfür ist eine Folie von 0,38 mm, wenn eine allseitige Lagerung mit einer max. Stützweite von 0,8 m gegeben ist. Bei einem Glaseinstand von mind. 15 mm darf Drahtglas bis zu einer max. Stützweite von 0,7 m eingesetzt werden. Drahtglas-Kanten dürfen nicht ständig der Feuchtigkeit ausgesetzt sein. Wenn die Abtrocknung nicht behindert wird, dürfen freie Kanten der Bewitterung ausgesetzt werden. Ein freier VSG-Rand darf in alle Richtungen max. 30 % der Auflagerlänge, aber höchstens 300 mm über die linienförmige Auflagerung auskragen. Als Tropfkante von z.b. Horizontalverglasungen darf die Scheibe eines VSG max. 30 mm über den Verbundbereich hinaus auskragen. Bei Isolierglas als Horizontalverglasung ist die untere Scheibe für den Fall des Versagens der oberen Scheibe(n) (außer bei VSG) als außergewöhnliche Bemessungssituation anzugeben. Seite - 3 -

4 Vertikalverglasungen: Monolithische Einfachverglasungen aus grob brechendem Glas, wie z.b. Floatglas, teilvorgespanntes Glas oder Ornamentglas, deren Oberkante mehr als 4 m über der Verkehrsfläche liegt, müssen allseitig gelagert sein. Monolithische Einscheiben-Sicherheitsglas, dessen Oberkante ebenfalls mehr als 4 m über Verkehrsflächen liegt, ist als ESG-H (heißgelagertes, fremdüberwachtes, thermisch vorgespanntes Kalknatron-Einscheiben-Sicherheitsglas) auszuführen. Dies gilt auch für die Verwendung von Mehrscheinben-Isolierglas. Nachweiserleichterungen: Allseitig linienförmig gelagerte Vertikalverglasungen aus 2-fach Isolierglas, die bei normalen Produktions- und Einbaubedingungen hergestellt und nur durch Wind und Eigengewicht belastet sind, dürfen bis 20 m Einbauhöhe über Gelände ohne weitere Nachweise verwendet werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt werden: Glasart: Floatglas, TVG, ESG, ESG-H Fläche 1,6 m² Scheibendicke 4 mm Abweichung bei Scheibendicken 4 mm SZR 16 mm Charakt. Wert der Windlast 0,8 N/mm² Seite - 4 -

5 Linienförmig gelagerte Verglasungen Verglasungen, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten durchgehend linienförmig gelagert sind. Unterschieden wird in: Horizontalverglasung Neigung 10 Vertikalverglasung Neigung 10 Spannungen im Glas Kraft (aus Belastung) im Querschnitt pro Fläche Seite - 5 -

6 Biegefestigkeit Maßgebend für die Biegesteifigkeit einer Glasscheibe ist deren Dicke d. Die Steifigkeit wird über das Flächenträgheitsmoment I bestimmt. Auszug aus DIN : Es ist nachzuweisen, dass die Bedingung (1) erfüllt ist. Dabei ist der Bemessungswert der Auswirkung (hier Spannungen) der Bemessungswert des Tragwiderstands (hier Spannungen) Seite - 6 -

7 8.3.4 Der Bemessungswert der Auswirkung ergibt sich aus den Gleichungen (14) bis (16) der DIN : Für Gläser mit thermischer Vorspannung (z.b. ESG) gilt: Dabei ist: (2) der Bemessungswert des Tragwiderstands der Beiwert zur Berücksichtigung der Art der Konstruktion. Sofern in den nachfolgenden Normteilen nichts anderes angegeben wird, gilt = 1,0 der charakteristische Wert der Biegezugfestigkeit der Materialteilsicherheitsbeiwert. Für thermisch vorgespannte Gläser ist = 1,5 zu verwenden. Seite - 7 -

8 8.3.7 Für Gläser ohne planmäßige thermische Vorspannung (z.b. Floatglas) gilt: Ohne thermische Vorspannung ist für = 1,8 zu verwenden der Beiwert zur Berücksichtigung der Lasteinwirkungsdauer: 0,7 für alle Einwirkungskombinationen mit kurzzeitigen Einwirkungen (z.b. Wind, Holmlast, etc.) 0,4 für alle mit mittlerer Dauer (Schnee, Klimalast) ohne kurzzeitigen Einwirkungen 0,25 für ausschließlich Dauerlast Bei planmäßig unter Zugbeanspruchung stehenden Kanten (z.b. bei zweiseitig linienförmiger Lagerung) von Scheiben ohne thermische Vorspannung dürfen unabhängig von deren Kantenbearbeitung nur 80 % der charakteristischen Biegezugfestigkeit angesetzt werden Bei der Verwendung von Verbund-Sicherheitsglas (VSG) und Verbundglas (VG) dürfen die Bemessungswerte des Tragwiderstands pauschal um 10 % erhöht werden. Seite - 8 -

9 Durchbiegung Optische und thermische Beeinträchtigung Beschädigung von Beschichtungen Versagen des Randverbunds Versagen der Lagerung Zulässige Durchbiegungen Durchbiegungsbegrenzungen Lagerung Horizontalverglasung Vertikalverglasung vierseitig 1/100 der Scheibenstützweite in Haupttragrichtung keine Anforderungen ** zwei- und dreiseitig Einfachverglasung: 1/100 der Scheibenstützweite in Haupttragrichtung Scheiben der Isolierverglasung: 1/100 der freien Kante 1/100 der freien Kante* 1/100 der freien Kante** * Auf die Einhaltung dieser Begrenzung kann verzichtet werden, sofern nachgewiesen wird, dass unter Last ein Glasabstand von 5 mm nicht unterschritten wird. ** Durchbiegungsbegrenzungen des Isolierglasherstellers sind zu beachten. Seite - 9 -

10 Belastungen von Vertikalverglasungen Last verursacht Verformung Verformung verursacht Druck im SZR Druck im SZR verursacht Verformung der Gegenscheibe und wirkt der Last entgegen Klimatische Belastungen bei Isolierglas Volumenzunahme: Temperaturanstieg Abfall des meteorologischen Luftdrucks Positiver Höhenunterschied Produktion Einbau Äußere Lasten (Windsog) Volumenabnahme: Temperaturabnahme Anstieg des meteorologischen Luftdrucks Negativer Höhenunterschied Produktion Einbau Äußere Lasten (Winddruck) Seite

11 Einfluss des SZR auf die Klimalast Zu beachten: Dreifach-Isolierglas durch zwei SZR statisch ungünstiger Seite

12 Windlasten nach EN Einschränkung an dieser Stelle auf Gebäude bis max. 300 m Höhe und nicht schwingungsfähige Gebäude (bis 25 m Höhe generell nicht schwingungsanfällig) Einteilung Deutschlands in regional Zonen (Windzonen 1-4/Windzonenkarte) Überschreitungswahrscheinlichkeit: 2 % Wiederkehrperiode: 50 Jahre Seite

13 Abhängigkeiten: Geographische Lage (Windzone) und Geländebeschaffenheit (Geländekategorie) und Windgeschwindigkeit Grundriss des Gebäudes Höhe des Gebäudes Lage der Teilfläche im Gebäude Windrichtung Gebäudeöffnung Windlast: in kn/m² Mit: = Windlast in kn/m² = aerodynamischer Beiwert (Abhängig von: Fläche des Bauteils, Lage des Bauteils im Gebäude, Verhältnis aus Höhe zu Tiefe des Gebäudes in Windrichtung, Dachneigung, Windrichtung) = Geschwindigkeitsdruck (Abhängig von: Windzone, Geländekategorie, Bezugshöhe) = Bezugshöhe (Abhängig von: Verhältnis aus Höhe zu Breite des Gebäudes quer zur Windrichtung, Einbauhöhe des Bauteils) Seite

14 Windzonenkarte: Die Werte gelten für eine Mittelung über einen Zeitraum von 10 Minuten mit einer Überschreitungswahrscheinlichkeit innerhalb eines Jahres von 0,02 sowie für eine Höhe von 10 m über Grund in ebenem, offenen Gelände. Der Bezugsstaudruck Bezugsgeschwindigkeit wird aus dem Grundwert der in 10 m Höhe mit einer Luftdichte von = 1,25 kg/m³ ermittelt. Dabei gilt: mit in kn/m² und in m/s Seite

15 Geländekategorien: Geländekategorie I Offene See; Seen mit mindestens 5 km freier Fläche in Windrichtung; glattes flaches Land ohne Hindernisse Geländekategorie II Gelände mit Hecken, einzelnen Gehöften, Häusern oder Bäumen, wie z.b. Landwirtschaftliches Gebiet Geländekategorie III Vorstädte, Industrie- oder Gewerbegebiete; Wälder Geländekategorie IV Stadtgebiete, bei den mindestens 15 % der Fläche mit Gebäuden bebaut sind, deren mittlere Höhe 15 m überschreitet Seite

16 Bezugshöhe: Aerodynamische Beiwerte für vertikale Wände q ist abhängig von der Höhe h und der Breite b Geschwindigkeitsdruck q: Im Binnenland (Mischprofil der Geländekategorien II und III): für für für Seite

17 Aerodynamische Beiwerte Wände: Abhängigkeit vom Verhältnis h/d für Flächenbereiche A bis E e = b oder 2 h, kleinerer Wert ist maßgebend b = Abmessung quer zum Wind Vorzeichen- Fehler! Seite

18 Aerodynamische Beiwerte Dächer (Beispiel Pultdach): Seite

19 Innendruck: Summe aus Innen- und Außendruck ist anzusetzen Wenn Innendruck entlastend wirkt, ist er zu Null anzunehmen Fenster und Türen gelten nicht als Öffnungen insofern sie nicht betriebsbedingt bei Sturm geöffnet werden (Rettungsdienst etc.) Innendruck bei durchlässigen Außenwänden: Bis 30 % Öffnung in mindestens einer Wandfläche Nur bei Gebäuden mit nicht unterteiltem Grundriss (Zwischenwände etc.) Seite

20 Innendruck bei offenen Baukörpern: Über 30 % Öffnung in mindestens einer Wandfläche Durchlässige Außenbekleidung: + Hinterlüftungsraum < 100 mm + seitlich geschlossen o Resultierender Winddruck auf Außenbekleidung mit 0,5 ermitteln Seite

21 Freistehende Dächer: Seite

22 Ermittlung von charakteristischen Windlasten für ein Wohngebäude mit Satteldach. Gebäudemodell mit Außenmaßen sowie qualitative Lastbilder mit Teilflächenabmessungen bei Queranströmung (rechtwinklig zur Firstlinie) Standort: Binnenland: Gebäudehöhe: Grundrissmaße: Münster Windzone II h = 10,80 m d = 9 m b = 10 m d = 10 m b = 9 m) Winddrücke auf die Bauwerksaußenwände : Seite

23 Aerodynamische Außendruckbeiwerte für das Satteldach: Winddrücke auf die Dachflächenbereiche : Charakteristischer Winddruck bei Längsströmung (Richtung Firstlinie) Einflussbreite: Fall: Wandabschnitte: e = b = 9 m < 2h e < d Dachbereiche: Seite

24 Zusammenfassung praxisrelevanter charakteristischer Werte: Windlasten auf die Außenwände (falls bemessungsrelevant): Nachweis für jede Wandfläche auf Druck und Sog Nachweis für Wandeckstreifen auf Windlasten auf die Dachfläche: o günstig wirkende Lastanteile werden zu null gesetzt o max. Druck auf die Dachfläche für eine Bemessung der primären Tragkonstruktion großflächig luvseitig bei Queranströmung randflächig (luvseitiger Traufenbereich) o max. Sog hinsichtlich Lagesicherheit/abhebende Wirkungen großflächig bei Längsanströmung randflächig (luvseitiger Ortgang) Anmerkung: Für Lasteinzugflächen A < 10 m² sind ggf. erhöhte Druckbeiwerte für die Berechnung von Ankerkräften zu berücksichtigen. Die Dachbereiche F und G haben eine geringere Fläche als 10 m², bei einer Dachneigung von 40 ergeben sich dafür jedoch keine höheren Druckbeiwerte. Seite

25 Schneelasten nach EN Gilt für bauliche Anlagen, i.d.r. bis 1500 m über NN Einteilung Deutschlands in regional Zonen (Schneezonen 1-3 / Schneelastzonenkarte) Überschreitungswahrscheinlichkeit: 2 % Wiederkehrperiode: 50 Jahre Seite

26 Abhängigkeiten: Standort mit der lokalen Klimazone und der topografischen Höhe Bauwerksgeometrie Schneelast: Mit: = Schneelast in kn/m² = Formbeiwert der Schneelast (Beschreibt das Verhältnis zwischen der Schneemenge auf dem Dach und der gefallenen Schneemenge) = charakteristischer Wert der Schneelast auf dem Boden in kn/m² (spezifische Wichte ) Im Regelfall ist bei Flachdächern mindestens anzusetzen. Im Extremfall ist auch das Zwanzigfache an Schneelast möglich. Seite

27 Schneelastzonenkarte: Die Intensität der Schneelast nimmt von Zone 1 nach Zone 3 zu. Seite

28 Charakteristische Schneelast auf dem Boden: Zone Formel zur Berechnung Schneelast in kn/m² 1 1a 2 2a 3 A = Geländehöhe in Metern über Meeresniveau In Zone 3 können für bestimmte Lagen (z.b. Oberharz, Hochlagen des Fichtelgebirges, Reit im Winkl, Obernach/Walchsee) höhere als nach der angegebenen Gleichung maßgebend sein. (Angaben über die Schneelast in diesen Regionen sind bei den zuständigen Stellen einzuholen) Seite

29 Ortshöhen: In Google Earth Ortshöhe Seite

30 Schneelast auf dem Dach / Formbeiwerte: Wirkt lotrecht auf waagerechte Projektion der Dachfläche Ausreichend wärmegedämmte Konstruktion (U < 1W/m²K), aber auch Glaskonstruktionen Schneelast Formbeiwerte und (z.t. bis ) o Abhängig von: Dachneigung Dachform Sonderbelastungen (z.b. Anwehungen) Formbeiwerte: Bei Abrutschhindernissen (Schneefang, Brüstung etc.): Seite

31 Flache und geneigte Dächer (Pultdach): Satteldach: Seite

32 Mehrere Satteldächer oder Sheddach: Seite

33 Höhenvorsprünge > 0,5 m: ist der Formbeiwert der abrutschenden Schneelast: Neigung des oberen Daches ; Neigung des oberen Daches ; ist aus einer Zusatzlast zu bestimmen, die zu 50 % der ermittelten größten resultierenden Gesamtlast auf der anschließenden Dachseite des oberen Daches anzunehmen ist. Sie ist dreieckförmig auf die Länge zu verteilen. Seite

34 ist der Formbeiwert der Schneelast aus Verwehung:, jedoch nicht größer als Für die Summe gilt außerdem die Begrenzung Dabei ist die Wichte des Schnees, kann hier zu 2 kn/m³ angenommen werden die Höhe des Dachvorsprunges in m die charakteristische Schneelast in kn/m² Länge des Verwehungskeils:, jedoch mindestens 5 m und höchstens 15 m. Ist die Länge des unteren Daches kürzer als die Länge des Verwehungskeils, dann sind die Lastordinaten am Dachrand abzuschneiden. Seite

35 Sonderfälle: Schneeüberhang an der Traufe o Der auskragende Teil des Daches erhält die Zusatzlast o in kn/m mit Verwehungen an Wänden >1 m² und > 0,5 m mit den Begrenzungen Seite

36 Impressum Sommer Informatik GmbH Sepp-Heindl-Straße Rosenheim Tel.: Fax: info@sommer-informatik.de Seite