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Bernhard Sill

Bernhard Sill. 254.094 Wahlseminar Konstruktiver Glasbau . Entwurfsseminar Sommersemester 2004 Fachgebiet Hascher & Fachgebiet Rückert. Saleh Pascha, Khaled Univ.Ass . Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Jaksch, Stefan Univ.Ass Dipl.-Ing. Dr.techn . Hochhauser, Werner Projektass. Dipl.-Ing. Dr.techn .

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Presentation Transcript

  1. Bernhard Sill 254.094 Wahlseminar Konstruktiver Glasbau EntwurfsseminarSommersemester 2004Fachgebiet Hascher & Fachgebiet Rückert

  2. Saleh Pascha, KhaledUniv.Ass. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Jaksch, StefanUniv.Ass Dipl.-Ing. Dr.techn. Hochhauser, WernerProjektass. Dipl.-Ing. Dr.techn. 254.094 Wahlseminar Konstruktiver Glasbau Wahlfach Sommersemester 2012

  3. Übersicht Bedeutung in der Architektur Der Werkstoff Glas Fassadentechnik Konstruktiver Glasbau Bemessung und Nachweise Sicherheitskonzept Klima- und belichtungstechnische Grundlagen

  4. Wirkung von Glas

  5. Leichtigkeit und TransparenzBürohochhaus Berlin Friedrichstraße,Wettbewerbsentwurf 1921,Ludwig Mies van der Rohe

  6. lichtdurchlässige Wändeaus Glasbausteinen Maison de Verre,Paris 1932,Pierre Chareau, Bernard Bijvoet

  7. transluzente bis opake ErscheinungKunsthaus Bregenz,1997, Peter Zumthor

  8. Überblendung von Innen und AußenBauhaus DessauWerkstattflügel, 1926,Walter Gropius

  9. Glas „Glas ist ein anorganisches Schmelzprodukt,das im wesentlichen ohne Kristallisation erstarrt.“DIN 259-1: 1986 Glas, Begriffe für Glasarten und Glasgruppen. „Der Glaszustand ist dereingefrorene Zustand einer unterkühlten Flüssigkeit,die ohne zu kristallisieren erstarrt ist.“Gustav Tammann (1861 - 1938)

  10. Glasherstellung FloatverfahrenDie Rohstoffe und Scherben schmelzen zur Glasschmelze.Die Formgebung zum Flachglas erfolgt im Floatbad, wobei die 1100 °C heisse Glasschmelze aufflüssigem Zinn schwimmt.Das endlose Glasband wird durch Rollen auf gewünschte Glasdicke gebracht und anschliessend abgekühlt.Anschliessend erfolgt der Zuschnitt, in der Regel 321  600 cm und der Transport zu den glasverarbeitenden Betrieben. Ziehverfahren1850 als maschinelles Ziehverfahren entwickelt.Vereinzelt noch Herstellung von ‚Fensterglas‘.Heute fast vollständig vom Floatverfahren abgelöst. Giessverfahren1688 durch einen französischen Glasmacher eingeführt.Wird bis heute noch angewendet. Blasen und StreckenIn phönizischen Werkstätten kurz vor Christi Geburt erfunden. Vor ca. 5 000 Jahren in Mesopotamien entdeckt.Erste überlieferte Rezept findet man auf einer Tontafel des assyrischen Königs Assurbanipalca. 650 v.Chr.

  11. Der Werkstoff Glas Optische Eigenschaften- Transparenz und Transluzenz bei geringer Lichtreflexion im sichtbaren BereichChemische Zusammensetzung- chemische Beständigkeit gegenüber sehr vielen Medien Bruchmechanik, Festigkeit- linear-elastisches Werkstoffverhalten bis zum Bruch- geringe Zugfestigkeit- hohe Sprödigkeit

  12. optische Eigenschaften Transparenz und Transluzenzbei geringer Lichtreflexion im sichtbaren Bereich:Transmission Sonnenstrahlen, Licht wird vom Glas entweder durchgelassen ...Reflektion ... zurückgestrahlt ...Absorption ... oder im Glas aufgenommen und in Wärme umgewandelt.LichtbrechungLichtstrahlen werden beim Übergang aus einem Stoff in einen anderen mitunterschiedlicher optischer Dichte (im allgemeinen) gebrochen, und zwarum so stärker, je flacher sie auf die Grenzfläche beider Stoffe auftreffen.Treibhauseffektspektrale Abhängigkeit der Durchlässigkeit von Glas:Glas lässt kurzwellige Sonnenstrahlung durch, die beim Auftreffen auf die Wände inlangwellige Wärmestrahlung umgewandelt und damit vom Glas zurückgestrahlt wird.Die Wärme kann somit nicht wieder entweichen.

  13. Glasarten Floatglas(Spiegelglas) durch Floatprozess gewonnenes GlasESGEinscheibensicherheitsglas,thermische Vorspannung Sicherheitsglas: höhere Festigkeit und Bruchstruktur kann nachträglich nicht mehr bearbeitet werdenunsichtbare Einschlüsse können Spontanbruch verursachen  Heat-Soak-Test (künstliches Altern)TVGteilvorgespanntes Glasthermische Vorspannung, geringere Festigkeit als ESG aber günstigere Bruchstruktur, Heat-Soak-Test,nur bis zu einer Stärke von 12 mm, kein Sicherheitsglas kann nachträglich nicht mehr bearbeitet werdenchemisch vorgespanntes GlasGlas wird in heiße Salzschmelze getaucht  Ionenaustausch, Vorspannungszone nur dicht an Oberfläche hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und thermische Belastungen kann nachträglich geschnitten werden, geschnittene Kante hat jedoch Festigkeit von normalem GlasVSG, VG- VSG: Verbundsicherheitsglas: mehrere Gläser mit PVB-(Polyvinylbutyral)-Folie verbunden- VG: Verbundsglas: mehrere Gläser mit Gießharz verbunden Sicherheitsglas: Splitterbindung, Resttragfähigkeit bei Glasbruch auch als durchwurf-, durchbruch-, durchschußhemmende VerglasungGußglas tranluzent, keine klare Durchsicht, strukturierte Oberfläche möglich, auch als DrahtglasGlassteineHohlglaskörper, Einfärbung und Strukturiereung möglich  Gestaltungselement, Glasdecken

  14. Funktionsgläser Wärmeschutzglas - Isolierverglasung mit zum Zwischenraum beschichteten Oberfläche(n)Sonnenschutz- reflektierende Beschichtung- reflektierende oder absorbierende Folien- Isolierverglasung mit innenliegenden SonnenschutzlamellenSchalldämmung- Isolierverglasung wirkt mit den Gläsern und dem Zwischenraum als Masse-Feder-Masse-Systemlichtstreuende oder lichtlenkende Gläser- durch rauhe Oberfläche oder Gußgläserphotochrome oder schaltbare Gläserbeheizbares GlasPhotovoltaikz.B. im Zwischenraum zwischen 2 GlasscheibenGlas als InformationsträgerBrandschutzgläser- G-Gläser: verhindern Flammen- und Brandgasdurchtritt, Brandhitze kann sich ausbreiten- F-Gläser: verhindern darüberhinaus auch Hindurchtreten der Wärmestrahlungdurchwurf-, durchbruch-, durchschußhemmend

  15. Der konstruktive Glasbau setzt auf den Baustoff Glasseiner optischen Qualitäten undästhetische Wirkung wegen undnutzt dabei die hohe Festigkeit zur Lastabtragungunter Beachtung seines spröden Verhaltens.

  16. Konstruieren mit Glas Hülle oder tragende Funktion? Den Konstrukteur fasziniert dieGeradlinigkeit des Werkstoffes,der aufgrund seiner Sprödigkeitkeine Fehler verzeiht und dementsprechendäußerst sorgfältiges Konstruieren verlangt.Spezialkenntnisse sind hierbei erforderlich oder aberdie Zusammenarbeit mit kompetenten Fachplanern.

  17. Befestigung von Glas KontaktÜbertragung von Druckkräften senkrecht zur Kontaktfläche,elastische Zwischenschicht notwendig, Kontakt Glas-Glas oder Glas-Stahl vermeiden!- Verklotzung: Material Hartholz oder geeignete Kunststoffe- Preßleiste: Aluminium oder Stahl mit elastischer Zwischenschicht- Klemmen: Stahl mit elastischer Zwischenschicht- Punkthalter: starre Befestigung oder mit Gelenk, auf zwängungsfreie Lagerung achten!ReibungÜbertragung von Kräfte durch Verzahnung der Mikrorauhigkeiten der Kontaktflächen und Adhäsionskräfte,ähnlich der hochfesten Schraubverbindung im Stahlbau.elastische und dauerstandfeste Zwischenschicht wichtig:z.B. Aluminium, faserverstärkte Kunststoffe, Leder.KlebenStofflicher Verbund zur Übertragung von Kräften senkrecht oder parallel zur Verbindungsfläche,flächen-, linien- oder punktförmige Verklebungen.In Deutschland sind Klebeverbindungen bisher nur mit zusätzlicher mechanischer Sicherung zulässig. - elastische Kleber: PVB-Folie, Silikon (2-Komponenten)- starre Kleber: Glaszement, Acrylat, Polyurethan, Epoxidharz (alle 3 transparent)

  18. Punkthalterungmit Bohrung starre Befestigung- ungünstige Einspannung des Glases (Zwängungen) Gelenk ausserhalbder GlasscheibeRodan:- Kunstharz in Glasbohrung eingegossen zur Lastverteilung,- erneut aufgebohrt zur Aufnahme des Bolzens und Toleranzausgleich,- nicht flächenbündig Gelenk innerhalbder GlasscheibeRFR / Saint-Gobain: - Stahlbolzen mit Kugelkopf in 2-teiligem Gegenstück,- Kontakt zum Glas: duktiles Aluminium, - aussen flächenbündig

  19. Glastafeln von oben abgehängt, Befestigung mit Punkthalter

  20. Seilhinterspannung für Windlasten

  21. Sicherheitskonzepteim konstruktiven Glasbau Glas ist hart aber spröde.Bei Überbeanspruchung erfolgt der Bruch sofort und ohne Ankündigung.Der Werkstoff Glas bietet also keine Sicherheitsreserven wie z.B. Stahl,der sich vor dem Bruch plastisch verformt.Darüberhinaus kann vorgespanntes Glas auch ohne äussere Einwirkung brechen,z.B. infolge unsichtbarer Einschlüsse.• Zugbeanspruchungen vermeiden, wegen ungünstigen Auswirkung von Rissen, Lastabtragung über Druck dagegen sehr effektiv.• Spannungskonzentrationen vermeiden. Diese können infolge der fehlenden plastischen Verfombarkeit nicht wegfliessen. Dieses Problem ist besonders bei der konstruktiven Ausbildung von Krafteinleitungsbereichen zu beachten.

  22. Klima- und belichtungstechnische Grundlagen

  23. Klima- und belichtungstechnische Grundlagen

  24. Glasgerechtes Entwerfen und Konstruieren • Lastabtragung über Druck, Biegung/Zug vermeiden Überdrücken von Rissen, Ausnutzung der Druckfestigkeit,•höhere Festigkeit durch Vorspannen,• Splitterbindung durch Folien bzw. Gussharz,• Schutz vor stossartigen Belastungen Verschleißschicht, tragende Glasschicht zurückversetzt, Kantenschutz• Duktilität tragende Bauteile aus zähem Material oder Glas mit auflaminierten duktilen Streifen, -netzen.• Redundanz Lastumlagerung auf mehrere Bauteile bei Glasbruch.

  25. geklebte Verglasungen - Arten geklebter Glaskonstruktionen, nach ETAG 002: Typ I mech. Übertrag. Eigengewicht, mech. Sicherung, Verklebung für Wind Typ II mech. Übertrag. Eigengew., ohne mech. Sicherung, Verklebung für Wind Typ III mechanische Sicherungssysteme, Verklebung trägt alle Lasten Typ IV ohne mechanische Sicherungssysteme, Verklebung trägt alle Lasten- Klebstoffe: in der Regel 2-Komponenten Silikone,- Verklebung linienförmig- Verklebung unter definierten Bedingungen (klimatisch, rein)- Verglasungen mit Neigung bis zu 10° (20°) gegen Vertikale,- in der Regel keine absturzsichernde Verglasung,- Eigengewicht der Verglasung unabhängig von Verklebungüber Klotzung auf Unterkonstruktion abtragen,- ab 8,00 m über Gelände mechanische Soghalterung,- in der Regel nur 2-Komponenten-Silikon,

  26. Stösse bei Glasschwertern Reibverbindung Lochleibungs- verbindung Verbindung über Kontakt

  27. Bemessungund Nachweised = ?............... Bemessung- lineare Analyse (Kirchhoff‘sche Plattentheorie), nichtlineare Analyse (Berücksichtigung der Membranwirkung), bei Verformungen > Glasdicke- Berechnung der Spannungen, Durchbiegungen mit Tabellen für linienförmig gelagerte Verglasungen- FEM-Analyse für punktgelagerte Verglasungen,- bei VSG darf der Schubverbund nicht berücksichtigt werden. Berechnung wie aufeinandergelegte Glasplatten, Aufteilung der Belastung nach Steifigkeit,- Bemessungskonzept mit zulässigen Spannungen u. vorh. Maximaler Spannung:max  zulStoßsicherheit= Widerstand der Verglasung gegen Stoßbelastungen,wird durch Versuche mit weichen bzw. harten Stoßkörpern nachgewiesen.Resttragfähigkeit= Tragverhalten nach Glasbruch,wird durch Versuche nachgewiesen, bei denen die zerstörte Verglasung noch eine bestimmte Standzeit unter Auflast standhalten muss.

  28. Holz-Glas Forschungsprojekt

  29. Holz-Glas Forschungsprojekt

  30. Literatur Rice, Peter; Dutton, Hugh: Le VerreStructurel. Paris: Le Moniteur, 1990.(deutschsprachige Ausgabe: Transparente Architektur – Glasfassaden mit strucuralglazing. Basel: Birkhäuser, 1995)Glasbauatlas Knaack: Konstruktiver Glasbau 1 u. 2 (neue Entwicklungen)Blank, K.: Dickenbemessung von Glasscheiben unter gleichförmiger Flächenlast mit besonderer Berücksichtigung der Wind- und Schneelasten. in: Seinarbeitrag – Konstruktionen mit Glas, Darmstadt 1993. Sedlacek, Blank, Laufs, Güsgen: Glas im konstruktiven Ingenieurbau. (Grundlage für die Bemessung von Glaskonstruktionen) Wörner, Schneider, Fink: Glasbau. Grundlagen, Berechnung, Konstruktion. in Stahlbau 4/1998 (guter Gesamtüberblick über Konstruktion und Bemessung) Buçak, Ömer: Glas im konstruktiven Ingenieurbau. Kapitel 6 im Stahlbaukalender 1999. (Zusammenfassung der Bemessungsmethoden)Shen, X.; Wörner, J.-D.: Entwicklung eines Bemessungs- und Sicherheitskonzeptes für den Glasbau. in: Bauingenieur, Berlin 1998. Shen, X.; Techen, H.; Wörner, J.-D.: Sicherheit von Glasfassaden. Bauforschung für die Praxis. Band 20, Stuttgar: IRB Verlag 1996.Sagmeister: Tragende Bauteile aus Glas – Berechnung und Ausführung. DissertationGüsgen: Bemessung tragender Bauteile aus Glas. DissertationTechen: Fügetechnik für den konstruktiven Glasbau. Dissertation

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