Bemessung von Glaskonstruktionen in RFEM

Der Anteil an Glas nimmt bei der Planung eines Gebäudes immer mehr zu. Offene, lichtdurchflutete Gebäude sind ein Zeichen der Moderne. Dies stellt jedoch auch Fachingenieure bei ihrer Planung vor neue Herausforderungen. Raumhohe Glasfassaden, welche zugleich durch einen Handlauf belastet sind, stellen ein solches Beispiel dar. Der Einfluss dieser Belastung sowie die Berechnung der Verformung werden in diesem Beitrag gezeigt.

Die Belastung von Isolierglasscheiben auf Grund klimatischer Einwirkungen sind in der DIN 18008 klar geregelt. Diese Art der Belastung kann bei entsprechender Scheibengeometrie auch maßgebend für die Bemessung im Zustand der Tragfähigkeit werden. Eine FE-Bemessung am Gesamtsystem mit Abbildung des SZR als Gasvolumen liefert exakte Ergebnisse zur Analyse. Im Gegenzug gewinnt jedoch auch eine stichpunktartige Plausibilitätskontrolle immer mehr an Bedeutung. Nachfolgend werden verschiedene Optionen aufgezeigt, wie diese Kontrollen durchgeführt werden können.

Wie in Teil 1 des Beitrags erwähnt, besteht nach aktueller Norm DIN 18008-3 im Glasbau die Zulässigkeit, Punkthalter für Glasbauteile mittels FEM abzubilden, um die ausreichende Tragfähigkeit nachzuweisen. Die Regelungen zum Vorgehen findet man im Anhang B der Norm [1] beschrieben.

Im Zusatzmodul werden die zu bemessenden Flächen ausgewählt (z. B. per Pick-Funktion). Die Geometrie der Glasscheibe wird, genauso wie die Lasten, aus dem RFEM-Modell importiert.

Anschließend ist zu entscheiden, ob die Berechnung ohne den Einfluss der Umgebungsstruktur (lokale Berechnung) oder unter Berücksichtigung dieses Einflusses (globale Berechnung) stattfinden soll. Wird die Berechnungsart Lokal eingestellt, so wird jede für die Bemessung ausgewählte Fläche vom Modell abgelöst und einzeln berechnet. 

Bei der Berechnungsart Global wird die Gesamtstruktur einschließlich eingegebener Glasscheiben berücksichtigt. Sämtliche Daten zum Glasschichtaufbau und den Glaseigenschaften der einzelnen Schichten werden in den Eingabemasken von RF-GLAS festgelegt. Es können die Schichttypen Glas, Folie und Gas ausgewählt werden. Das gewünschte Material kann direkt aus der Bibliothek, die eine große Anzahl an Materialien enthält, übernommen werden. 

Alle Parameter der einzelnen Schichten können einschließlich ihrer Dicken bearbeitet werden. Zudem können etliche unterschiedliche Schichtaufbauten in RF-GLAS angelegt werden, sodass verschiedene Glasarten zusammen bemessen werden können.

Bei Isolierverglasung können äußere Lasten sowie Lasten aus Temperatur, atmosphärischem Druck und Höhenänderungen für die Berechnung berücksichtigt werden. Diese Lasten werden in RF-GLAS auf der Grundlage von klimatischen Lastparametern automatisch berechnet. Wurde die lokale Berechnungsart ausgewählt, so müssen Linienlager, Knotenlager und Randstäbe der Flächen in RF-GLAS festgelegt werden. Diese Lager und Stäbe werden nur in RF-GLAS berücksichtigt und beeinflussen das in RFEM erstellte Modell nicht.

Nach der Berechnung werden die Ergebnisse in übersichtlichen Ergebnisfenstern angezeigt. Mit einem Blick lässt sich der maximale Ausnutzungsgrad erkennen. Das Spannungsdiagramm hinsichtlich der Schichtaufbaudicken wird dort ebenso dargestellt.

Darüber hinaus zeigt RF-GLAS eine Stückliste an, für Isolierverglasung zudem den Gasdruck. Die Ergebnisse können grafisch im RFEM-Modell dargestellt werden. 

Sowohl die Eingabe- als auch die Ergebnistabellen von RF-GLAS können einschließlich Grafiken in das Ausdruckprotokoll von RFEM eingebunden werden. Es ist außerdem möglich, sämtliche Tabellen nach MS Excel zu exportieren.

• Bemessung von Einscheiben- oder Verbund-Sicherheitsglas sowie Isolierglas mit innenliegender Gasschicht
• Bemessung von gebogenem Glas
• Möglichkeit zur Auswahl einer lokalen Berechnung, die den Einfluss einer Umgebungskonstruktion nicht berücksichtigt oder einer globalen Berechnung, die den Einfluss einer Gesamtstruktur berücksichtigt
• Berechnung von Grenzspannungen gemäß DIN 18008:2010-12 oder TRLV:2006-08
• Einteilung von Lasten zu Klassen der Lasteinwirkungsdauer
• Umfangreiche Materialbibliothek mit allen üblichen Sorten von Glas, Folien und Gasen entsprechend der Normen DIN 18008:2010-12, E DIN EN 13474 und der Regelung TRLV:2006-08
• Optionale Berücksichtigung des Schubverbunds von Schichten
• Berücksichtigung von Klimalasten
• Berechnung nach Theorie I. Ordnung oder nichtlineare Analyse gemäß Theorie III. Ordnung
• Spannungsanalyse, Nachweis der Tragfähigkeit, Nachweis der Gebrauchstauglichkeit
• Grafische Darstellung aller Ergebnisse in RFEM
• Möglichkeit zum Filtern von Ergebnissen sowie Farbskalen in Ergebnistabellen
• Direkter Datenexport zu MS Excel