Johannes K. Kuntsche

Konstruktion und Bemessung

Bei der Konstruktion von Tragwerken und deren Tragelementen gilt es, gleichzeitig mehreren Anforderungen gerecht zu werden.

Instandhaltung und Schadensanalyse

Noch mehr als andere Konstruktionen verlangen Glasbauteile nach einem verantwortungsvollen Umgang. Dies beginnt bei der Planung und der Konstruktion durch fachlich kompetente, erfahrene Ingenieure, umfasst die Ausfuhrung und die Uberwachung durch entsprechend qualifiziertes Personal und reicht bis zum Ruckbau.

Bearbeitung von Glas

Nach der Herstellung des Basisglases konnen verschiedene Bearbeitungsschritte erfolgen, bis das fertige Bauprodukt einsatzbereit ist. Ublich sind ein Zuschnitt auf die gewunschten Abmessungen, eine Bearbeitung der Glaskanten, das Einbringen von Bohrungen, das Biegen, Beschichten oder Bedrucken. Sandstrahlen und Atzen stellen Sonderbehandlungen dar. Sollen thermisch vorgespannte Glaser hergestellt werden, so erfolgen die Bearbeitungsschritte vor oder wahrend des Vorspannprozesses.

Konstruktive Durchbildung von Details

Generell gilt fur die konstruktive Durchbildung von Details im Glasbau, dass die Besonderheiten des sproden Werkstoffs zu berucksichtigen sind. Im Gegensatz zu Stahl verfugt der ideal-elastische Werkstoff Glas auf makroskopischer Ebene uber keine plastischen Eigenschaften, sodass insbesondere Spannungsspitzen bzw. -konzentrationen, wie sie beispielsweise bei lokalem Kontakt mit einem harten Gegenstand auftreten, durch lokales Plastizieren nicht kompensiert werden konnen. Ein Kontakt von Glas mitWerkstoffen, deren Oberflachenharte hoher als die des Glases ist, muss daher dauerhaft ausgeschlossen werden, um Oberflachenschadigungen bzw. Bauteilversagen zu vermeiden.

Bemessungsbeispiele nach DIN 18008

Die vertikale Isolierverglasung in Abbildung 10.1 soll nach DIN 18008 nachgewiesen werden. Es handelt sich um eine allseitig linienformige Lagerung, sodass die Teile 1 und 2 der Normenreihe zu beachten sind. Zur Ermittlung der Einwirkungen sind die Eurocodes 0 (DIN EN 1990) und 1 (DIN EN 1991) mit den jeweiligen nationalen Anhangen heranzuziehen. Neben der Windbelastung sind Klimalasten zu berucksichtigen, welche in DIN 18008-1 geregelt sind.

Kunststoffe im Glasbau

Die Begriffe »Polymer« und »Kunststoff« werden im deutschen Sprachgebrauch oftmals synonym verwendet, wobei die folgende Unterscheidung durchaus sinnvoll ist und in diesem Buch angewandt wird: Ein Polymer besteht aus Makromolekulen, die aus vielen gleichartigen Grundbausteinen, den sogenannten Monomeren, bestehen. Kunststoffe konnen als »synthetisch-organische Werkstoffe, die als wesentliche Bestandteile Makromolekule enthalten« (KAISER, 2011) definiert werden. Somit sind Polymere die Rohstoffe fur einen Kunststoff (Werkstoff), der neben den Makromolekulen eines Polymers weitere Substanzen (Additive) beinhalten kann.

Vorspannen von Glas

Das Vorspannen des Glases hat zum Ziel, einen Eigenspannungszustand im Glas zu erzeugen, bei dem an beiden Oberflachen Druckspannungen entstehen, um damit die Biegefestigkeit des Glases zu steigern. Aus Gleichgewichtsgrunden treten dabei im Kern des Glases Zugspannungen auf. Die Druckspannungen an den Oberflachen bewirken, dass die Zugspannungen, die an der Oberflache aus einer Biege- oder Zugbeanspruchung entstehen konnen, die Druckspannungen erst uberwinden mussen, bevor Oberflachenschaden wirksam werden und die sogenannte »Eigenfestigkeit« masgebend wird, die mit derjenigen des thermisch entspannten Glases vergleichbar ist (Abbildung 5.1).

Festigkeit von Glas

Bei Glasern ohne thermische oder chemische Vorspannung wird die Festigkeit des Glases im Wesentlichen durch die Kerbempfindlichkeit der unter Zugbelastung stehenden Oberflache gepragt. Die Druckfestigkeit des Glases ist erheblich groser und fur ubliche Anwendungen im Baubereich nicht von Interesse. Daher wird in der Praxis der Begriff Festigkeit meist als Synonym fur die Zug- bzw. Biegezugfestigkeit des Glases verwendet. Festigkeitsverluste sind strukturellen Fehlern im Glas und mikroskopischen Oberflachendefekten (Mikrorissen, Abbildung 2.1) geschuldet.

Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von Zwischenschichten

Fur ein grundlegendes Verstandnis des Verhaltens von Verbundglas unter zeitabhangiger Belastung wurden mit unterschiedlichen Zwischenschichten Dynamisch-Mechanisch-Thermische Analysen (DMTA) sowie uniaxiale Zugversuche bei Normklima (23 ◦C, 50% rF) mit verschiedenen Wegraten (Prufgeschwindigkeiten) durchgefuhrt.

Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von intaktem Verbundglas

Das zeitabhangige Verhalten von Verbundglasern mit PVB-Zwischenschicht wurde anhand von Kriechversuchen untersucht. Ziel der Untersuchungen war eine Validierung der in Abschnitt 4.3.2 erstellten Materialmodelle zur Berucksichtigung der Zeit- und Temperaturabhangigkeit bei geringen Verzerrungen (Prony-Parameter und Zeit-Temperatur-Verschiebungsansatz). In diesem Zusammenhang sollte mit den numerischen Simulationen die Sensibilitat der Materialmodelle von Verbundglas-Zwischenschichten auf die Reaktion des gesamten Glaslaminats veranschaulicht werden.