Baunetz_Wissen

Stabilität

Der Werkstoff Glas eignet sich neben dem Lastabtrag senkrecht zur Plattenebene, beispielsweise bei begehbarer Verglasung oder Windeinwirkung, auch zum Lastabtrag in Scheibenebene. Beispiele hierfür sind Glasstützen, -balken oder -schwerter sowie aussteifende Elemente (schub- und druckaussteifende Scheiben).

Im Gegensatz zu herkömmlichen Werkstoffen (Beton, Stahl, Holz) ermöglicht Glas bei der Verwendung im Primär- und Sekundärtragwerk die Transparenz zu erhöhen. Allerdings ist für Glas aufgrund der spröden Materialeigenschaft das Nachbruchverhalten besonders zu bewerten. Da Tragelemente aus Glas in der Regel sehr schlank ausgebildet sind, müssen bei der Bemessung Stabilitätsprobleme besonders beachtet werden. In der Regel sind hierfür folgende Versagensmechanismen relevant:

Biegeknicken (seitliches Ausweichen der Stabachse oder Balkenachse),
Drillknicken (Verdrehen des Stab- bzw. Balkenquerschnitts),
Biegedrillknicken (seitliches Ausweichen der Stabachse oder Balkenachse und Verdrehen des Stab- bzw. Balkenquerschnitts) und
Plattenbeulen.

Beim Einsatz von sehr schlanken Bauteilen (üblich im konstruktiven Glasbau), die auf Druck beansprucht werden, kann ein Nachweis der Stabilität erforderlich sein. Für Nachweise nach Theorie II. Ordnung müssen insbesondere Vorverformungen aus Maßtoleranzen (z.B. Vorkrümmung von Scheiben bei der Herstellung von thermisch vorgespanntem Glas), Verbindungen und der Schubverbund bei Verbundgläsern berücksichtigt werden. Bereits bei der Modellbildung ist sicherzustellen, dass dabei keine lokalen Überbeanspruchungen auftreten (z.B. im Bereich von Verbindungen und Lagerung) und ein Kontakt von Glas mit Werkstoffen, deren Elastizitätsmodul oder Härte höher als die des Glases sind, vermieden wird.

Das Stabilitätsverhalten wurde mittlerweile in vielen Forschungstätigkeiten bewertet. Dazu wurden intensive Untersuchungen zu gängigen Tragelementen aus Glas, Biegekippen von Glasträgern, Beulverhalten von Glasscheiben und dem Schubverbund von Scheiben durchgeführt. Da Bemessungsansätze für derartige Konstruktionen noch nicht in einer Norm erfasst sind, ist geplant, diese Konstruktionen in der derzeit in Entwicklung stehenden DIN 18008-7 Glas im Bauwesen - Bemessungs- und Konstruktionsregeln zu regeln.