vorlesung leichtbau

TECHNISCHE REGELN UND

NORMEN

- DIN 18008-1, DIN 18008-2

Vorlesung Leichtbau – Konstruktiver Glasbau

Dipl.-Ing. Marvin Matzik

M+W Ingenieurbüro

für konstruktiven Glasbau GmbH

www.mw-ing.de

TUHH Vorlesung Leichtbau

Wintersemester 13/14

Technische Regeln und Normen

Beschreibung Zukünftig Stand heute

Begriffe und allgemeine Grundlagen DIN 18008 Teil 1 TRLV, DIN 1249,

DIN EN ISO 12543

Linienförmig gelagerte Verglasungen DIN 18008 Teil 2 TRLV

Punktförmig gelagerte Verglasungen DIN 18008 Teil 3 TRPV

Zusatzanforderungen an

absturzsichernde Verglasungen

DIN 18008 Teil 4 TRAV


begehbare Verglasungen

DIN 18008 Teil 5 DIBt-Mitteilung,

TRLV


zu Reinigungs-und

Wartungsmaßnahmen betretbare

Verglasungen

DIN 18008 Teil 6 GS-Bau 18

Sonderkonstruktionen DIN 18008 Teil 7 -

Produktnorm – Vorhangfassaden DIN EN 13830

Außenwandbekleidungen, hinterlüftet

aus Einscheiben-Sicherheitsglas

Wird zurückgezogen DIN 18516-4

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Nachweisformen

Nachweise zur Tragfähigkeit

Nachweis der Gebrauchstauglichkeit

Nachweis der Resttragfähigkeit

Konstruktive Vorgaben und Nachweise

Dienen zur Sicherung der Annahmen für

statische Nachweise und die Resttragsicherheit

Mit Versuchen kann davon abgewichen werden

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Resttragfähigkeit

Um Leib und Leben zu schützen !

C:/

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Konstruktive Vorgaben

Kantenverletzung

Elastische Zwischenlagen (kein Glas Metall-Kontakt)

Glaseinstände

Bohrungen

Randabstände

Foliendicke

Durchbiegungsbeschränkung der Unterkonstruktion

Abstände und Abmessungen

usw.

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Anwendungsbereich

Die DIN 18008 brauchen nicht angewendet werden für

• Dachflächenfenster in Wohnungen und Räumen ähnlicher Nutzung (z.B.

Hotelzimmer, mit einer Lichtfläche (Rahmen-Innenmaß) bis zu 1,6 m²

• Verglasungen von Kulturgewächshäusern

• Alle Vertikalverglasungen, deren Oberkante nicht mehr als 4 m über

einer Verkehrsfläche liegt (z.B. Schaufensterverglasungen), mit

Ausnahme von Verglasungen mit zusätzlichen Anforderungen

Verglasungen werden nach Ihrer Neigung zur Vertikalen unterschieden in

• Horizontalverglasungen: Neigung > 10°

• Vertikalverglasungen: Neigung ≤ 10°

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Vertikalverglasungen

Nachweiserleichterung durch Wind und Eigengewicht allseitig linienförmig gelagerte

Vertikalverglasungen aus Isolierglas:

• Glasprodukt: Floatglas, TVG, ESG/ESG-H, VSG

• Fläche: < 1,6 m2

• Scheibendicke: ≥ 4 mm

• Differenz der Scheibendicken: ≤ 4 mm

• Scheibenzwischenraum: < 16 mm

• Charakteristischer Wert der Windlast: ≤ 0,8 kN/m2

• Einbauhöhe: ≤ 20 m

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Einwirkungen

Alle Einwirkungen nach EN 1991-1 (EC1)

Zusätzliche klimatische Einwirkungen bei

Isolierglasscheiben

Quelle: TRLV

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Klimatische Einwirkungen

Für alle üblichen Füllgase und Gasgemische

gilt die allgemeine Gasgleichung:

p Vconst.

T

p Druck

V Volumen

V Volumenveränderung

T Temperatur

q Flächenlast

F Einzel- bzw. Flächenlast

Quelle: Feldmeier, Stahlbau 75 (2006), Heft 6

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Der Innendruck durch klimatische Einwirkung entsteht

durch die Unterschiede am Herstellungsort gegenüber

der Einbausituation und ist deshalb abhängig von der

Temperaturdifferenz

Ortshöhendifferenz

Änderung des atmosphärischen Drucks

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Die Klimalast (Innendruck) wird wie folgt berechnet.

1 geo met add2

kNp p p 0,34 T T

K m

geo 2

kNp 0,012 H m

m mit

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Für Mehrscheiben-Isoliergläsern können im

Allgemeinen folgende Werte angenommen werden

Einwirkungs-

kombination

Temperatur-

differenz

ΔT in K

Änderungen des

atmosphärischen

Drucks

Δpmet in kN/m²

Ortshöhen-

differenz

ΔH in m

Druck im

SZR

p1 in kN/m²

Sommer +20 -2,0 +600 +16,0

Winter -25 +4,0 -300 -16,1

Besondere Temperaturbedingungen am Einbauort sind vereinfacht in der DIN 18800-1

aufgeführt.

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1 3

2

1

3

2

1 Innenscheibe nur unter Holmlast

2 Innenscheibe nur unter Innendruck

aufgrund der Holmlast

3 Innenscheibe eines Isolierglases

unter Holmlast

Quelle: Feldmeier, Stahlbau 75 (2006), Heft

6

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1

3

2

2 3

1

1 Innenscheibe unter Holmlast

2 Innenscheibe nur unter Innendruck

aufgrund von Klimalast, Holmlast und Windsog

3 Innenscheibe eines Isolierglases

unter Klimalast, Holmlast und Windsog


6

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Bemessungstafeln Schwarzer Bereich: Nicht zulässig

Dunkelgrauer Bereich: bis 0,5 kN/m²

Hellgrauer Bereich: bis 0,8 kN/m²

Weißer Bereich: bis 1,1 kN/m²

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Einwirkungskombinationen

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Widerstandswerte

Widerstandswert für thermisch vorgespannte Gläser

Widerstandswert für Basisgläser (z.B. Floatglas)

c kd

m

k fR

c mod kd

m

k k fR

cKonstruktionsbeiwert k

kBiegezugfestigkeit f

mMaterialsicherheitsbeiwert 1,5

kBiegezugfestigkeit f

mMaterialsicherheitsbeiwert 1,8

modModifikationsbeiwert k

cKonstruktionsbeiwert k

Glas wird stets nur auf Zug bemessen!

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Widerstandswerte

cThermisch vorgespannt k 1,0

Konstruktionsbeiwert für linienförmig gelagert Verglasungen

cThermisch nicht vorgespannt k 1,8

Modifikationsbeiwert Basisgläser kmod

Erhöhung bei Verbund-Sicherheitsglas oder Verbundglas

d,neu dR R 1,1

Widerstandswert an der Scheibenkante von Glas ohne

thermische Vorspannung

d,neu dR R 0,8

Einwirkungsdauer Beispiele kmod

Ständig Eigengewicht 0,25

Mittel Schnee, Klimalasten 0,40

Kurz Wind, Holmlast 0,70

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Widerstandswerte

* Biegezugfestigkeiten nach Produktnormen

** Bei planmäßig unter Zugbeanspruchung stehenden Kanten dürfen nur 80 % der

Zugfestigkeit angenommen werden

Glaserzeugniss charakteristische (Widerstands-)Bemessungswerte

Zugfestigkeit** Einwirkungsdauer

alle Angaben in N/mm² kurz mittel ständig

Gussglas* 25 17,5 10,0 6,3

Drahtglas* 25 17,5 10,0 6,3

Float* 45 31,5 18,0 11,3

Emailliertes TVG 45 30,0 30,0 30,0

TVG 70 46,7 46,7 46,7

Emailliertes ESG-Glas

ESG aus Gußglas

70

90

46,7

60,0

46,7

60,0

46,7

60,0

ESG 120 80,0 80,0 80,0

VSG aus

Gussglas* 25 19,3 11,0 6,9

Drahtglas* 25 19,3 11,0 6,9

Float* 45 34,7 19,8 12,4

Emailliertes TVG 45 33,0 33,0 33,0

TVG 70 51,3 51,3 51,3

Emailliertes ESG-Glas 70 51,3 51,3 51,3

ESG aus Gußglas 90 66,0 66,0 66,0

ESG 120 88,0 88,0 88,0

Für linienförmig gelagerte Verglasungen

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Schubverbund

Ohne

Verbund:

* 3 331 2d d d ...

Mit Verbund:

*

1 2d d d ...

Berücksichtigung des

Verbundes:

z.B. FEM- Berechnung

Trägheitsmoment

** 2 221 2d d d ... Widerstandsmoment

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Schubverbund

Quelle: Dupont

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Schubverbund

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Gebrauchstauglichkeit

Wird über die Durchbiegungen der Verglasungen festgelegt:

Bauteil Zul. Durchbiegung Norm

Linienförmig

gelagerte

Verglasungen

1/100 der Stützweite * DIN 18008-2

Punktförmig gelagerte

Verglasungen

1/100 der Stützweite DIN 18008-3

* Bei Vertikalverglasungen darf darauf verzichtet werden, wenn nachgewiesen

ist, dass infolge Sehnenverkürzung eine Mindestauflagerbreite von 5 mm

auch dann nicht unterschritten wird, wenn die gesamte Sehnenverkürzung

auf nur ein Auflager gesetzt werden. Auf zusätzliche Anforderungen der

Isolierglashersteller wird hingewiesen.

Nur charakteristische Einwirkungen gemäß EN 1991

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Beispiel I

Vertikalverglasungen unter Windbeanspruchung

L = 1000 mm wk = 0,8 kN/m² wd = 1,2 kN/m²

10 mm VSG

4 mm ESG

Nachweis der Tragfähigkeit und

Gebrauchstauglichkeit

Hilfestellung: E-Modul Glas 70000 N/mm² 4ql

w76,8 EI

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Beispiel I

L = 1000 mm wk = 0,8 kN/m² wd = 1,2 kN/m²

10 mm VSG = 18 N/mm² < 34,7

aus Float w = 7,1 mm < L/100

4 mm ESG = 57,7 N/mm² < 80

w = 28,1 mm > L/100

Auf die Begrenzung der Durchbiegung kann

verzichtet werden, sofern nachgewiesen wird, dass

unter Last ein Glaseinstand von 5 mm nicht

unterschritten wird.

Abschätzung der Sehnenverkürzung:

2 216l s l l w 2,08mm

3

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Berechnungsverfahren

Theorie 1.Ordnung

• Analytisch lösbar

• Keine Berücksichtigung der Membraneffekte

• Bei Isolierglas ist rechnerisch die Kopplungen im

Scheibenzwischenraum ohne numerische

Berechnungen möglich

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Berechnungsverfahren

Theorie II. Ordnung

• Führt bei Durchbiegungen die größer als die

Scheibendicke sind zu günstigeren Ergebnissen,

da die Membraneffekte berücksichtigt werden

• Erheblicher Mehraufwand bei Berechnungen von

Isoliergläsern

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Beispiel II - TH I.

4

f3

paf B

Ed

2

s2

paB

d

4

V3

paV bh B

Ed

qq pa B

Durchbiegung

Spannung

Volumen

Randlast


6

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Beispiel II - TH II.

Quelle: Schneider Bautabellen, 16. Auflage

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Beispiel II

k 2

kNq 0,6

mSchneelast

TH. 1

d = 6 mm

TH. 1I

d = 6 mm

TH. 1

d = 10 mm

TH. 1I

d = 10 mm

Spannungen in

N/mm²

21,11 16,83 7,60 7,59

Verformungen in

mm

9,17 8,12 1,98 1,97

Gewählt: Monolithisches Floatglas

Widerstandswert:

Durchbiegungs-

begrenzung: grenz

1200u 12mm

100

Rd 2

N18

mm (Lasteinwirkungsdauer

Mittel)

d 2

kNq 0,9

m

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Membranwirkung

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