Berechnung und Verwendung von Verbundglas

Fachbeitrag

Im Bereich des Glasbaus gibt es verschiedene Gläser und Schichtaufbauten, die zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden. Im klassischen Fall sind diese: Floatglas, TVG (Teilvorgespanntes Glas) und ESG (Einscheibensicherheitsglas).

Floatglas ist ein Basisglasprodukt, welches nach seinem Verfahren der Herstellung bezeichnet wird. Diese Gläser besitzen keine Eigenspannung und können deshalb auch als technisch entspanntes Glas bezeichnet werden. Zur Anwendung kommen diese Gläser beispielsweise im Fensterbau, Fassadenbau, Innenausbau sowie im Möbelbau.

TVG und ESG hingegen sind Erzeugnisse, die durch Veredelung von Floatglas hergestellt werden. Durch nachträgliches Erhitzen des Glases und anschließenden definierten Abkühlprozess entstehen Produkte, die einen Eigenspannungszustand aufweisen. Durch den Prozess entsteht ein parabelförmiges Vorspannungsprofil über den Querschnitt hin gesehen, wodurch diese Gläser höhere Festigkeiten aufweisen und größere Biegezugspannungen aufgenommen werden können.

Unterschieden wird dabei zwischen einer teil- oder vollen Vorspannung des Querschnitts. Dabei werden natürlich unterschiedliche Biegesteifigkeiten erreicht, jedoch ändern sich auch andere Eigenschaften wie zum Beispiel das Bruchbild. ESG weist dabei ein kleinkrümeliges Bruchbild auf, wodurch die Schnittgefahr deutlich verringert wird. TVG hingegen weist, ähnlich Floatglas, ein grobes Bruchbild auf, welches beispielsweise für die Resttragfähigkeit von Überkopfverglasungen entscheidend sein kann.

Verbund- und Verbundsicherheitsglas

Verbundgläser sind eine Kombination mehrerer Gläser, die durch eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Je nach den benötigten Anforderungen an die Glasscheibe können unterschiedliche Eigenschaften abgebildet werden.

Verbundsicherheitsglas stellt zudem noch größere Anforderungen an die Zwischenschicht dar. Dabei soll im Falle des Bruches die geforderte Sicherheit erfüllt werden und dadurch ein Verletzungsrisiko vermindert werden.

Bei der Berechnung der Spannungen und Verformungen darf gemäß DIN 18008-1 ein Schubverbund nicht berücksichtigt werden, wenn dieser begünstigend für die Konstruktion wirkt, muss jedoch berücksichtigt werden, wenn daraus größere Spannungen oder Verformungen resultieren.

Berücksichtigung bei der Berechnung

Die einfachsten Vorgehensweisen zur Anwendung der Norm sind für den Fall ohne Schubverbund:

  • Berechnung einer Einzelscheibe mit halber Belastung
  • Berechnung der äquivalenten Dicke des Querschnitts
    $\mathrm d^\ast\;=\;\sqrt[3]{{\mathrm d^3}_1}\;+\;{\mathrm d^3}_2$

und der Fall mit Schubverbund:

  • Berechnung der Scheibe mit doppelter Dicke (starrer Verbund)

Bei computergestützten Berechnungen wie in RFEM sind komfortablere Lösungen implementiert.

Speziell in RF-GLAS kann der Schichtaufbau über eine Datenbank ausgewählt und gemäß den reellen Vorgaben aufgebaut werden.

Bild 01 - Eingabe Schichtaufbau

Die Option zur Berücksichtigung des Schubverbunds zwischen den Scheiben kann über eine Checkbox in den "Details" ausgewählt werden. Als Zusatz steht bei aktiviertem Schubverbund noch die Möglichkeit einer 2D- beziehungsweise 3D-Berechnung zur Verfügung. Hintergrund dieser beiden Optionen ist, dass bei einer 2D-Berechnung automatisch ein äquivalenter Querschnitt gebildet und das System mit Plattentheorie berechnet wird.

Bild 02 - Details zum Schichtaufbau

Bei der 3D-Berechnung werden Volumenelemente von den einzelnen Schichten erzeugt, wodurch die Wirkung des Schubverbundes anhand der definierten Steifigkeit exakt abgebildet wird. Diese Option bildet die realsten Ergebnisse, benötigt jedoch auch die meiste Rechenzeit.

Fazit

Die computergestützte Berechnung unterstützt den Ingenieur mit ihren vorhandenen Möglichkeiten, um Systeme abzubilden, welche per Handrechnung unter Umständen zu aufwändig oder gar nicht bearbeitbar wären.

Schlüsselwörter

Verbundglas VSG Schubverbund PVB Folie

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