Tragende Bauteile aus Glas

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Geralt Siebert ist Inhaber der Professur für Baukonstruktion und Bauphysik an der Universität der Bundeswehr München und Gesellschafter des Ingenieurbüro Dr. Siebert mit einem Schwerpunkt Glasund Fassadenbau. Er ist Obmann des Arbeitsausschusses für die Normenreihe DIN 18008 „Glas im Bauwesen – Bemessungs- und Konstruktionsregeln“. Dr.-Ing. Iris Maniatis ist Projektleiterin im Ingenieurbüro Dr. Siebert und Lehrbeauftragte an der Universität der Bundeswehr München. Sie hat langjährige Praxis- und Prüferfahrung im Konstruktiven Glasbau.

• vorwort vTeil I Grundlagen1 Einleitung 11.1 Einführendes Beispiel 11.2 Begriffsbestimmung 22 Der Werkstoff Glas 52.1 Einleitung 52.2 Definitionen von Glas 72.3 Struktur und Zusammensetzung von Glas 92.4 Herstellung von Glas 112.4.1 Rohstoffe 112.4.2 Produktion von Flachglas 122.5 Veredelung von Flachglas 152.5.1 Mechanische Bearbeitung 162.5.2 Elemente aus mehreren Scheiben (Isolierverglasung, Verbundgläser) 172.5.3 Gläser mit Vorspannung 172.5.4 Beschichtung und Oberflächenbehandlung von Flachglas 182.5.5 Gestaltetes Verbundglas 202.6 Gebogenes Glas 202.6.1 Thermisch gebogenes Glas 202.6.2 Kaltverformtes Glas 222.7 Sonderprodukte 232.7.1 Glasrohre 232.7.2 Profilbauglas 232.8 Elastische Kenngrößen 242.8.1 Elastizitätsmodul E 242.8.2 Theoretische und praktische Festigkeit 242.8.3 Allgemeine weitere Zahlenwerte 253 Bruchmechanik und Auswertung nach Weibull 273.1 Allgemeines 273.2 Grundgleichungen der Bruchmechanik 273.3 Statistische Auswertung nach Weibull 293.3.1 Allgemeines 293.3.2 Verteilungsfunktion 303.3.3 Punktschätzungen für θ und β 303.3.4 Grafische Darstellung im Weibull-Netz 313.3.5 Vertrauensbereiche 313.3.6 Beispiel 1 aus DIN 55303-7 313.4 Lösung der Grundaufgaben für Lebensdauerberechnungen 343.4.1 Allgemeines 343.4.2 Umrechnung der Belastungsgeschichte 343.4.3 Umrechnung der Lastfläche und Spannungsverteilung 373.4.4 Umrechnung der Wahrscheinlichkeit 393.5 Beispiele zu Lebensdauerberechnungen 393.5.1 Berücksichtigung unterschiedlicher Belastungsgeschichten 393.5.2 Berücksichtigung unterschiedlicher Lastflächen und Lastformen 403.5.3 Berücksichtigung unterschiedlicher Bruchwahrscheinlichkeiten 424 Festigkeit und Bruchhypothese 434.1 Allgemeines 434.2 Einflussfaktoren auf die Festigkeit 434.2.1 Mechanischer Bearbeitungszustand von Oberfläche und Kanten 434.2.2 Spannungsverteilung und Flächengröße 444.2.3 Umgebungsbedingungen und Alter 444.2.4 Belastungsgeschwindigkeit und -dauer 454.2.5 Vorspannung der Oberfläche 454.3 Unterscheidung von Festigkeit und Prüffestigkeit 454.3.1 Allgemeines und Definitionen 454.3.2 Beispiel zur Erläuterung 464.3.3 Schlussfolgerungen aus dem Beispiel 494.3.4 Auswirkung einer Vorspannung auf Gleichungen der Bruchmechanik 504.4 Versuche nach DIN 514.5 Bruchhypothese 524.5.1 Allgemeines 524.5.2 Versuche zur Bruchhypothese 524.5.3 Schlussfolgerungen und Bruchhypothese für Glas 545 Vorgespanntes Glas 565.1 Allgemeines 565.2 Herstellung 575.3 Bruchverhalten 585.4 Esg 595.4.1 Spontanversagen 605.4.2 Heißlagerungsprüfung (Heat-Soak-Test) 605.5 Tvg 615.6 Verteilung der Vorspannung über Querschnitt und Bauteil 625.6.1 Ermittlung der Vorspannung durch Versuch und Rechnung 625.6.2 Spannungsverlauf in verschiedenen Zonen 635.6.3 Festigkeitskennwerte 645.7 Dünnglas 656 Verbundglas und Verbundsicherheitsglas 666.1 Allgemeines 666.2 Rohstoffe und Methoden zur Herstellung von Verbundglas 676.2.1 Polyvinylbutyral (PVB) 686.2.2 Ethylen-Vinylacetat (EVA) 706.2.3 SentryGlas ® (SG) 716.2.4 Gießharze 726.3 Tragverhalten von Verbundglas 736.3.1 Schubbeanspruchung 746.3.2 Biegebeanspruchung 746.4 Resttragverhalten von gebrochenem Verbundglas 766.4.1 Allgemeines 766.4.2 Resttragfähigkeit verschiedener Zwischenschichten 776.4.3 Spannungsverteilung und -umlagerung im Bereich eines Risses 776.4.4 Resttragfähigkeit punktgehaltener abgespannter Vordächer mit unterschiedlichen Gläsern und Zwischenlagenmaterial 797 Berechnung von Verbundglas 827.1 Allgemeines 827.2 Einachsig abtragende Bauteile (Balken) 827.2.1 Allgemeines 827.2.2 Analytische Lösungen 837.2.3 Finite-Elemente-Methode (FEM) 867.2.4 Beispiel 887.3 Zweiachsig abtragende Bauteile (Platten) 937.3.1 Analytische Lösungen 937.3.2 Finite-Elemente-Methode (FEM) 937.3.3 Beispiel 957.4 Schlussfolgerungen 978 Brandschutzverglasungen 998.1 Allgemeines 998.2 Gegenwärtige und künftige Regelungen 1018.3 Zusätzliche Anforderungen 1029 Sicherheitsverglasungen 1039.1 Angriffhemmende Verglasungen 1039.2 Durchschusshemmende Verglasungen 1039.3 Sprengwirkungshemmende Verglasungen 10310 Photovoltaikverglasungen 10510.1 Allgemeines 10510.2 Elementtypen 10510.3 Integration in die Gebäudehülle 10610.4 Anforderungen an Entwurf und Bemessung 10810.5 Befestigungssysteme 10811 Isolierverglasungen 11011.1 Allgemeines 11011.2 Beanspruchung und rechnerische Erfassung von 2-Scheiben-Isolierglas 11211.2.1 Allgemeines und Definitionen 11211.2.2 Der Druck im SZR 11411.2.3 Einführung dimensionsloser Variablen und vereinfachte Lösung 11611.2.4 Übersicht der Berechnung nach TRLV bzw DIN 18008 11811.2.5 Beispiel und Diskussion 12211.3 Beanspruchung und rechnerische Erfassung von Mehrscheiben-Isolierglas 12411.3.1 Allgemeines 12411.3.2 Die Drücke in den SZR 12511.3.3 Einführung dimensionsloser Variablen und vereinfachte Lösung 126Teil II Anwendungen12 Baurechtliche Situation 13112.1 Allgemeines 13112.2 Harmonisierung technischer Regelungen 13212.2.1 Bauproduktenrichtlinie (BPR) und Bauproduktengesetz (BauPG) 13212.2.2 Bauproduktenverordnung (BauPVO) 13312.3 Musterbauordnung (MBO) 13412.4 Bauregelliste 13612.4.1 Allgemeines 13612.4.2 Bauprodukte und Bauarten aus Glas 13812.5 Musterliste der Technischen Baubestimmungen 13912.5.1 Allgemeines 13912.5.2 Technische Regeln für Glas 14112.6 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis 14312.7 Zustimmung im Einzelfall 14512.8 Europäische technische Zulassung (ETA) 14612.9 Ausblick 14613 Entwurf und konstruktive Details 14713.1 Allgemeines 14713.2 Anwendungsbereich und Glasauswahl 14713.3 Fertigungstechnische Grenzen 14813.4 Lagerung von Glasbauteilen 14913.4.1 Allgemeines 14913.4.2 Mechanische Verbindungen 15013.4.3 Klebeverbindungen 16014 Berechnung und Bemessung 16614.1 Allgemeines 16614.2 Linienförmig gelagerte Verglasungen 16714.3 Punktförmig gelagerte Verglasungen 16714.3.1 Allgemeines 16714.3.2 Nachweis der Verwendbarkeit 16714.3.3 Ausblick 17214.4 Klebeverbindungen 17214.4.1 Allgemeines 17214.4.2 Bemessung nach ETag 002 17314.5 Versuchsgestützte Bemessung 17414.5.1 Allgemeines 17414.5.2 Resttragfähigkeit 17514.5.3 Weitere Bereiche 17515 Überblick zu Bemessungskonzepten und Nachweisen unterschiedlicher Regelungen 17615.1 Allgemeines 17615.1.1 Einleitung 17615.1.2 Nachweiskonzepte 17615.1.3 Zeitliche Entwicklung der Regelungen im Konstruktiven Glasbau 17915.2 Nachweis auf Basis des zul-σ-Konzepts 18215.2.1 Allgemeines 18215.2.2 DIN 18516-4:1990: Außenwandbekleidungen aus ESG, hinterlüftet 18315.2.3 Technische Regeln des DIBt: TRLV 18415.2.4 Technische Regeln des DIBt: TRAV 18515.2.5 Technische Regeln des DIBt: TRPV 18615.3 Verfahren der Teilsicherheitsbeiwerte und (sichtbare) Anwendung der Bruchmechanik 18615.3.1 Allgemeines 18615.3.2 Wissenschaftliche Arbeiten 18715.3.3 Din 18008 19315.3.4 Önorm B 3716 19615.3.5 En 13474 19815.3.6 Nen 2608 19915.4 Vergleich der Regelungen für ausgewählte Anwendungen 20116 Konstruktion und Bemessung nach TRLV, TRAV und TRPV 20416.1 Trlv 20416.1.1 Geltungsbereich, Bauprodukte und Anwendungsbedingungen 20416.1.2 Nachweisformat, Ermittlung der vorhandenen und zulässigen Werte 20716.1.3 Anhänge 21016.2 Trav 21016.2.1 Geltungsbereich, Bauprodukte und Anwendungsbedingungen 21016.2.2 Einwirkungen und Nachweisführung 21116.2.3 Anhänge 21216.3 Trpv 21316.3.1 Geltungsbereich, Bauprodukte und Anwendungsbedingungen 21316.3.2 Nachweisführung und Ermittlung der vorhandenen Werte 21316.3.3 Hilfsmittel auf Basis der TRLV 21417 Konstruktion und Bemessung nach DIN 18008 21517.1 DIN 18008 Teil 1 – Begriffe und allgemeine Grundlagen 21717.1.1 Allgemeines, Einwirkungen 21717.1.2 Sicherheitskonzept und Konstruktionswerkstoffe 21717.1.3 Einwirkungen 21817.1.4 Ermittlung von Spannungen und Verformungen 21817.1.5 Nachweis der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit 21917.1.6 Nachweise der Resttragfähigkeit 22117.1.7 Generelle Konstruktionsvorgaben 22117.2 DIN 18008 Teil 2 22217.2.1 Allgemeines, Anwendungsbedingungen 22217.2.2 Zusätzliche Regelungen für Horizontal- und Vertikalverglasungen 22217.2.3 Nachweise der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit 22317.3 DIN 18008 Teil 3 22417.3.1 Allgemeines 22417.3.2 Anwendungsbedingungen und Konstruktion 22417.3.3 Zusätzliche Regelungen für Vertikal- und Horizontalverglasungen 22417.3.4 Einwirkungen und Nachweise 22517.3.5 Anhänge 22517.4 DIN 18008 Teil 4 22517.5 DIN 18008 Teil 5 22717.6 DIN 18008 Teil 6 22717.7 DIN 18008 Teil 7 22718 Tragelemente 22818.1 Allgemeines 22818.2 Stabilität und Lasteinleitung 22818.3 Ausblick 229Teil III Beispiele19 Beispiele 23019.1 Beispiel 1: Vordach mit 2-seitig linienförmig gelagerten Glasscheiben 23019.1.1 Allgemeines, System und charakteristische Einwirkungen 23019.1.2 Nachweis nach „zul-σ-Konzept“ – TRLV 23219.1.3 Nachweis nach Konzept der Teilsicherheitsbeiwerte – DIN 18008 23319.2 Beispiel 2: Linienförmig gelagerte Isolierverglasung 23519.2.1 Allgemeines 23519.2.2 Charakteristische Einwirkungen 23619.2.3 Verteilung der charakteristischen Einwirkungen auf die einzelnen Scheiben des Isolierglaselementes 23719.2.4 Nachweis nach TRLV 24219.2.5 Nachweis nach DIN 18008 24519.3 Beispiel 3: Punktgehaltene, vertikale Windfangverglasung 25019.3.1 Allgemeines 25019.3.2 Einwirkungen 25119.3.3 Berechnung von Spannungen und Durchbiegungen 25119.3.4 Beanspruchbarkeiten (zulässige Werte) und Nachweise nach TRPV 25319.3.5 Beanspruchbarkeiten und Nachweis nach DIN 18008 25319.4 Beispiel 4: Punktgehaltene Überkopfverglasung 25519.4.1 Allgemeines und Systemdaten 25519.4.2 Berechnung und Nachweis mittels aufwendigem FE-Modell 25619.4.3 Vereinfachtes Verfahren nach DIN 18008-3 25719.4.4 Nachweis mittels abZ 26119.5 Beispiel 5: Absturzsichernde Einfachverglasung der Kategorie A 26319.5.1 Allgemeines 26319.5.2 Grenzzustände für statische Einwirkungen 26419.5.3 Grenzzustand für stoßartige Einwirkungen 26519.6 Beispiel 6: Absturzsichernde Isolierverglasung der Kategorie A 26719.6.1 Allgemeines 26719.6.2 Nachweis unter stoßartigen Einwirkungen nach TRAV 26819.6.3 Nachweis unter stoßartigen Einwirkungen nach DIN 18008-4 26919.7 Beispiel 7: Absturzsichernde Brüstungsverglasung der Kategorie B 27219.7.1 Allgemeines 27219.7.2 Grenzzustände für statische Einwirkungen 27319.7.3 Grenzzustand für stoßartige Einwirkungen 27619.8 Beispiel 8: Vierseitig linienförmig gelagerte begehbare Verglasung 27719.8.1 Allgemeines 27719.8.2 Grenzzustände für statische Einwirkungen 27719.8.3 Grenzzustände für stoßartige Einwirkungen und Resttragfähigkeit 28119.9 Hilfsmittel für linienförmig gelagerte Verglasungen 28119.9.1 Allgemeines 28119.9.2 Rechteckige zweiseitig linienförmig gelagerte Verglasungen 28219.9.3 Rechteckige vierseitig linienförmig gelagerte Verglasungen 284Literaturverzeichnis 290Stichwortverzeichnis 306