Prüfingenieur 31 - BVPI - Bundesvereinigung der Prüfingenieure ...

Das als Verbund-Sicherheitsglas (VSG) bezeichnete
Glas wird unter Verwendung einer mit speziellen
Eigenschaften versehenen Polyvinyl-Butyral-
Folie (PVB) hergestellt. Aufgrund des großformatigen,
verzahnten Bruchbildes, das zu einer guten Resttragfähigkeit
führt, eignen sich vor allem TVG und
Floatglas für diese Anwendung [4], [5].
Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften
sind bei der Konstruktion mit dem Baustoff Glas einige
grundlegende Prinzipien zu beachten. So ist jeglicher
Kontakt zwischen Glas und Werkstoffen gleicher
oder größerer Härte unter Last oder Temperaturbeanspruchung
zu vermeiden. Daher müssen beispielsweise
im Auflagerbereich geeignete Zwischenmaterialien
verwendet werden, um einen Kontakt
zwischen Glas und der meist metallischen Unterkonstruktion
zu verhindern.
Weiterhin stellt die Glaskante eine besonders
sensible Stelle dar. Um sie vor harten Stoßbeanspruchungen
zu schützen, die ein Versagen der gesamten
Glasscheibe zur Folge hätten, sollte ein Kantenschutz
vorgesehen werden oder die Konstruktion
selbst die Kante so schützen, dass eine Beschädigung
an dieser Stelle nicht auftreten kann. Zudem
kann durch eine dem Zuschnitt nachfolgende Kantenbearbeitung
die Qualität und Festigkeit der Kante
gesteigert werden.
Sehr ungünstig wirken sich auch Zwangsbeanspruchungen
auf eine Glaskonstruktion aus. Diese
können beispielsweise durch Verformungen der Unterkonstruktion
oder Temperaturbeanspruchungen
entstehen. Je kleinformatiger und dicker und damit
steifer eine Glasscheibe ist, umso empfindlicher reagiert
sie auf Bewegungen der Unterkonstruktion. Eine
zwängungsarme Lagerung ist in jedem Fall anzustreben.
Bezüglich der Temperaturbeanspruchung
von Glaskonstruktionen stellt vor allem die plötzliche
Abkühlung, beispielsweise durch plötzlichen Schatteneinfall,
einer zuvor durch Sonneneinstrahlung erhitzten,
fest eingebauten Scheibe eine Gefahr dar, da
hierbei Zugspannungen in der Oberfläche der Scheibe
entstehen [4], [5], [6].
Die linienförmig geklemmte Lagerung von
Glasscheiben stellt eine materialgerechte Variante der
Auflagerung dar. Bei den zwei- bis vierseitig gelagerten
Scheiben wird in der Regel von einer gelenkigen
Lagerung, also einer freien Verdrehbarkeit über dem
Auflager, ausgegangen. Durch entsprechende Materialien
(beispielsweise Elastomerstreifen) als elastische
Unterlage kann diese Lagerung gewährleistet
werden. Da die Glasscheiben immer gegen abhebende
Lasten zu sichern sind, muss unter Umständen
auch eine teilweise Einspannung der Scheiben
berücksichtigt werden.
KONSTRUKTIVER GLASBAU
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Der Prüfingenieur Oktober 2007
Eine volle Einspannung der Glasscheiben ist
eher selten, da sie für das spröde Material Glas nicht
vorteilhaft ist. Sie kommt aber beispielsweise bei
Glasbrüstungen zur Anwendung, die an der Stirnseite
einer Geschossdecke durch Klemmung befestigt sind.
Da die linienförmige Lagerung oftmals durch
eine verformbare Unterkonstruktion realisiert wird,
stellt diese dann keine völlig starre Lagerung dar. Um
große Verformungen der Glaskante zu vermeiden und
keine zu hohen Zwangsbeanspruchungen in die Glasscheibe
einzutragen, muss daher auch die Verformung
der Unterkonstruktion begrenzt werden. Da
große Randverformungen bei Mehrscheiben-Isolierglas
(MIG) zu Undichtigkeiten des Randverbundes
führen können, ist auch hier eine Beschränkung der
Randverformung notwendig.
Vor allem bei Überkopfverglasungen werden
neben der reinen Tragfähigkeit auch die Schutzziele
der Verkehrssicherheit maßgebend. Hierfür sind konstruktive
Bedingungen einzuhalten, die das Herabfallen
der Gesamtverglasung und großer Bruchstücke
auf unterhalb gelegene Verkehrsflächen verhindern.
Die vierseitig linienförmige Lagerung bietet bei Verwendung
von VSG mit entsprechenden Glaseinständen
und entsprechend dicker PVB-Folie ein sehr gutes
Resttragfähigkeitsverhalten. Die PVB-Folie sorgt
nach dem Scheibenbruch für eine entsprechend gute
Splitterbindung [6], [7].
Die punktförmige Lagerung von Glasscheiben
(siehe Abb. 2) bietet gegenüber der linienförmigen
Lagerung den Vorteil einer filigraneren Glashaltekonstruktion.
Sie kann mit oder ohne Durchdringung der
Glasscheibe ausgeführt werden.
Häufiger anzutreffen ist die Variante mit Durchdringung
der Glasscheibe. Die Glasscheiben werden
durch Kunststoffzwischenhülsen oder ein Vergussmaterial
vor dem Kontakt mit den durchdringenden Bolzen
geschützt. Die Kraftübertragung erfolgt über
Lochlaibung. Die Punkthalter werden in unterschiedlichen
Ausführungen hergestellt. Prinzipiell kann man
zwischen starren und gelenkigen Punkthaltern unterscheiden.
Im Vergleich zu den linienförmig gelagerten
Scheiben ergeben sich bei den punktförmig gelagerten
deutlich kompliziertere Spannungszustände, die mit
aufwendigeren Berechnungen verbunden sind.
Die größten Hauptzugspannungen bilden sich
meist im Bereich der Bohrlöcher aus. Dies ist nicht
unproblematisch, weil derartige lokale Spannungsspitzen
vom Glas nicht umgelagert und plastisch abgebaut
werden können. Sie stellen dadurch oft den
Ausgangspunkt für ein Versagen der Glasscheibe dar.
Daher sollten für punktförmig gelagerte Gläser nur
vorgespannte Scheiben verwendet werden.