Arbeitskreis Verbundglas
Leitung: Prof. Frank Wellershoff (HafenCity Universität Hamburg)
Ziel
Der Einsatz von Verbundsicherheitsglas (VSG) ist im modernen Fassaden- und konstruktiven Glasbau unverzichtbar. Die Anwendung deckt verschiedene Bereiche ab, wie beispielsweise dekorative Gläser, Schallschutzglas, besondere statische Anforderungen, Einbruchhemmung, Absturzsicherung, Überkopfverglasungen, oder besonders anspruchsvolle Glasaufbauten wie Beschuss- und Explosionsschutz.
Zur Herstellung von VSG werden polymere Zwischenschichten mit zwei oder mehreren Gläsern zu einem VSG-Paket laminiert. Die Industrie bietet für diese Anwendungen eine Vielzahl von spezialisierten VSG- Zwischenlagen (z.B. PVB, Ionomere, EVA, PU) und entsprechenden VSG-Laminataufbauten an.
Im Arbeitskreis VSG sind Mitarbeiter von Universitäten und Hochschulen und der Zulieferindustrie wie VSG-Zwischenlagenhersteller vertreten. Ziel ist die Bearbeitung aktueller Themen und Fragestellungen mit einem möglichst ganzheitlichen Lösungsansatz. Die Ergebnisse sollten in der Anwenderpraxis umsetzbar sein. Diese können in aktuelle Bauprojekte einfließen, aber auch mittelfristig neue Standards setzen. Speziell die aktive Normungsmitarbeit (z.B. in DIN, EN und ISO Arbeitsgruppen) ist hier zu nennen.
Aktuelles Projekt des Arbeitskreis VSG ist die “Quantifizierung der Resttragfähigkeit von Verbundsicherheitsglas“. Als Resttragfähigkeit bezeichnet man dabei den Widerstand eines zerstörten Systems gegen vollständiges Versagen, um so für eine bestimmte Zeitdauer eine ausreichende Tragfähigkeit des Gesamtsystems sicherzustellen. Derzeit wird diese Eigenschaft durch aufwendige und kostenintensive Bauteilversuche überprüft. Rechnerische oder sonstige zerstörungsfreie Nachweisverfahren sind für den Zustand der Resttragfähigkeit nicht etabliert. Ziel ist es weitere, detaillierte Erkenntnisse über das Materialverhalten zu gewinnen und alternative Nachweisverfahren zu entwickeln. Dabei ist die Einstufung verschiedener Zwischenschichttypen in zu entwickelnde Anforderungskategorien bzw. Gruppen angedacht. Diese könnten dann in die Normungsarbeit einfließen.
In ersten Schritten werden Adhäsionstests und Belastungstests an vorgeschädigten VSG-Probekörpern durchgeführt. Insbesondere das Testverfahren “Through-Cracked-Bending Test“ (TCB) wird auf seine Verwendbarkeit hin untersucht. Weitere Arbeiten werden sich mit der rechnerischen Abbildung des Resttragverhaltens und der Korrelation mit Bauteilversuchen beschäftigen.
Zusätzlich zu diesem Projekt findet eine Kooperation mit dem Arbeitskreis Explosionsschutz statt. Ziel ist es bei den sich überlagernden Themen zusammenzuarbeiten, Erfahrungen auszutauschen und Synergieeffekte der beiden Arbeitskreise zu nutzen.
Arbeitskreis Kleben
Leitung: Dr. Mascha Baitinger (Contura Ingenieure GmbH)
Ziel
Die im Bauwesen seit langem bewährten Silikonklebungen haben sich einen großen Einsatzbereich auf dem Gebiet der Fassadenverglasung erobert. Sie dienen der Abdichtung von Wetterfugen und als Randverbund von Isolierglaseinheiten. Silikon hat das Potenzial, über diese Dichtwirkung hinaus tragende Funktionen z.B. bei Glasfassaden-Konstruktionen zu übernehmen. Die Europäische Technische Leitlinie ETAG 002 regelt derzeit konstruktive Randbedingungen und Bemessungsverfahren für Silikonfugen bei linienförmigen Verklebungen im Bereich des konstruktiven Glasbaus. Unsicherheiten beim Tragverhalten der Klebefugen werden bis heute durch Methodenfaktoren erfasst, die größtenteils eine geringe theoretische Ausnutzung von Silikonklebungen nach sich ziehen. Umfangreiche Forschungstätigkeiten auf dem Gebiet der Klebtechnik im konstruktiven Glasbau haben in den vergangenen Jahren zu exakteren Kenntnissen in Hinblick auf Tragprinzipien und Dauerhaftigkeiten von Silikonfugen geführt.
Der Arbeitskreis Kleben unterstützt aktiv dabei, Berechnungs- und Bemessungsergebnisse aus der Forschung derart aufzubereiten, dass sie in der Praxis anwendbar sind und Eingang in die Normung und technischen Regelwerke finden können. Ziel ist, Bemessungsgrundlagen für ingenieurmäßig geplante, einfache und komplexere Fugengeometrien zu schaffen. Angestrebt wird die Möglichkeit, Klebefugengeometrien frei zu gestalten und sie hinsichtlich eines möglichst günstigen Versagensmechanismus zu optimieren. Für den Entwurf beliebiger Verklebungen sollen einfache Formeln und Kennwerte zur Verfügung stehen. Damit könnten auch die Versuchsreihen neuer Verbindungsgeometrien für innovative Glaskonstruktionen deutlich reduziert werden.
Darüber hinaus werden unter Heranziehen von Forschungsaktivitäten (SHM – Structural Health Monitoring) Monitoringkonzepte ausgearbeitet, mit deren Hilfe eingebaute Klebefugen zerstörungsfrei hinsichtlich ihrer Standsicherheit bewertet und somit Versagensrisiken mit hinreichender Genauigkeit vorhergesagt werden können.
Arbeitskreis Explosionsschutz
Leitung: Prof. Frank Wellershoff (HafenCity Universität Hamburg)
Ziel
Ziel des Arbeitskreises Explosionsschutz ist eine Verbesserung der Wettbewerbssituation der FKG-Mitglieder. Dies soll durch einen Kompetenz-Zugewinn auf dem Gebiet des Explosionsschutzes, der Entwicklung von konstruktiven Lösungen und der Bereitstellung von rechnerischen Ansätzen geschehen. Dies sind wichtige Voraussetzungen, um projektabhängig Optimierungspotentiale in den Bereichen Wirtschaftlichkeit und Sicherheit aufzeigen zu können.
Sowohl Menschen als auch Bauwerke sind durch Detonationen bedroht. Vor diesem Hintergrund hat sich der Fachverband Konstruktiver Glasbau im Arbeitskreis Explosionsschutz das Ziel gesetzt, Möglichkeiten aufzuzeigen, mit denen Menschen auch in Verbindung mit Glasfassaden vor Auswirkungen von Explosionen geschützt werden können.
Wesentliche Elemente der Tätigkeit des AK Explosionsschutz:
- Risikobeurteilung
- numerische Simulation unter Einbeziehung brechender Glasung
- Bewertung der erreichbaren Schutzfunktion und Optimierung derselben
- Gegebenenfalls finale Bestätigung im Versuch
Eine wichtige Rolle in der sicheren Auslegung von explosionsbelasteten Fassaden spielt die numerische Simulation. Damit werden reproduzierbare Ergebnisse und das Studium von unterschiedlichen Einflüssen möglich. Bisher durchgeführte Berechnungen zeigen im Vergleich mit durchgeführten Versuchen eine gute Übereinstimmung, was die Weiterarbeit in dieser Richtung fördert.
Die für die numerische Simulation notwendigen Eingangsgrößen werden mit Hilfe von Stoßrohrversuchen oder in gezielt entwickelten alternativen Versuchen mit folgenden Zielsetzungen ermittelt:
- Verhalten unterschiedlicher Glasarten
- Einfluss der Randbefestigung
- Einfluss des Interlayers
Mit diesen Grundlagen wird es möglich sein, die Auswirkung von Explosionen auf Fassaden zu beurteilen. Dies stellt eine wesentliche Erweiterung der gängigen Praxis dar, welche vielfach nur das einzelne Fenster beurteilt. So werden Möglichkeiten geschaffen, Optimierungspotentiale in den Bereichen Wirtschaftlichkeit und Sicherheit zu nutzen. Damit wird es auch gelingen, Versuche zur Qualifizierung einzelner Konstruktionen zielgerichtet vorzubereiten und in ihrer Aussagefähigkeit zu verbessern.
Arbeitskreis Isolierglas
Leitung: Dr. Peter Hof (TU Darmstadt), Dr. Frank Schneider (TU Darmstadt)
Ziel
Der Arbeitskreis Isolierglas beschäftigt sich zunächst mit der freien Isolierglaskante. Einflüsse, die auf den Randverbund bei freien, das heißt nicht ausgesteiften Ganzglasstößen wirken, sollen ermittelt und ein Zusammenhang zwischen Durchbiegung und Lebensdauer bei verschiedenen Isolierglasaufbauten festgestellt werden. Gestalterische Ziele sind das Streben nach Planität (Flächenbündigkeit), filigrane Konstruktionen, ein größeres Flächenverhältnis von transparentem Isolierglas zu lichtabschirmendem Rahmen sowie großflächige Verglasungen mit Glas im Vordergrund.
Von der technischen Seite sind eine einfache Montage, der winterliche Wärmegewinn aufgrund lichtdurchlässiger Bauteile, die Minimierung von Schwachstellen, wie Silikon- und Dichtfugen sowie Eckverbindungen- und stöße bei großen Verglasungen und ein minimierter Reinigungsaufwand bei großflächigen Verglasungen anzustreben. Es muss geklärt werden, ob ein Zusammenhang zwischen der Durchbiegung der freien Isolierglaskante und der Lebensdauer nachweisbar ist, ob erhöhte Durchbiegungen vertretbar und eine Neudefinition der qualitativen Eigenschaften des Randverbundes notwendig sind. Von Interesse ist, ob diese Erkenntnisse in statische Berechnungen umgesetzt werden können, so dass die Glasdickenbemessung beeinflusst werden kann.
Um diese Fragestellungen zu beantworten, müssen in Form einer Recherche Erkenntnisse und Erfahrungen der praktischen Umsetzung gesammelt, bestehende Verglasungen statisch nachgerechnet und Alterserscheinungen bewertet werden. Prüfkörperversuche sollen helfen, den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Lebensdauer von Isoliergläsern bewerten zu können. Zu diesen Faktoren zählen die Qualität der Randentschichtung sowie des Versiegelungsmaterials und der Dichtung, das Material des Abstandhalters, die Dimension des Randverbundes, die Verträglichkeit der verwendeten Materialien, das Randemaille sowie Klima-, Wind- und Holmlasten. Außerdem soll der Einfluss von vorgegebenen Verformungen auf die Dauerhaftigkeit der Mehrscheiben-Isolierverglasungen untersucht werden. Hierzu laufen Langzeitversuche.
In den begleitenden und nachfolgenden statischen Bemessungen werden insbesondere die maximale Glasspannung betrachtet sowie die maximalen Haftungsangaben der Dichtstoffhersteller unter Berücksichtigung der Prüfkörperversuche überprüft. Klimalasten spielen in den Berechnungen eine wichtige Rolle. Bauteilversuche unter Berücksichtigung realitätsnaher Bedingungen sollen die experimentelle Überprüfung der Berechnungen und der aus den Kleinteilversuchen gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen.
Nach den gewonnenen Erkenntnissen verbunden mit den neuen Fragestellungen hinsichtlich des immer weiter im Markt verbreiteten Dreifach-Isolierglases kommen neue Fragen hinsichtlich des Verhaltens und des möglichen Modellierung eines Randverbundes hinzu. Hierzu sind derzeit an verschiedenen Stellen öffentlich geförderte Forschungsprojekte in Bearbeitung.
Arbeitskreis Gebogenes Glas
Leitung: Michael Elstner (INTERPANE Glasgesellschaft mbH)
Ziel
Der Arbeitskreis Gebogenes Glas setzt sich zum Ziel bisher bestehende Hemmnisse, die der Anwendung gebogener Gläser entgegen stehen, abzubauen. Damit wird ein Beitrag zum Normungsgeschehen geleistet sowie ein intensiver Erfahrungsaustausch aller Beteiligten in fachlichen, technischen und wissenschaftlichen Fragen zu gebogenen Gläsern ermöglicht.
Thermisch gebogene Gläser sind nicht geregelte Bauprodukte, welche zur Anwendung besondere Verwendungsnachweise erfordern. Inhalt dieser Nachweise (allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, Zustimmungen im Einzelfall oder in Zukunft Nachweis der Verwendbarkeit von Bauprodukten im Einzelfall) sind Festigkeitsangaben für die Bemessung. Diese müssen im Vergleich zu) sind Festigkeitsangaben für die Bemessung, welche für den anspruchsvollen Baustoff Glas im Vergleich zu anderen, duktilen Baustoffen unter besonderer Berücksichtigung des spröden Materialverhaltens ermittelt werden müssen. Für gebogenes Glas ist ein normativ erfasstes Prüfverfahren zur Ermittlung der Biegezugfestigkeit nicht vorhanden. Ein solches Prüfverfahren ist Grundlage für einen Produktvergleich unter gleichen Voraussetzungen sowie notwendige Bedingung für eine mögliche Produktnormung. Somit kann derzeit nicht von einem einheitlich hohen Sicherheitsniveau ausgegangen werden.
Vorhandene Forschungsaktivitäten haben gezeigt, dass das grundsätzliche Vorgehen zur Biegezugfestigkeitsprüfung nach dem Vierschneiden-Verfahren (DIN EN 1288-3) auf gebogenes Glas übertragbar ist. Dazu ist der Versuchsstand zu verändern und das vereinfachte Auswerteverfahren, welches sich für Flachglas bewährt hat, unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte für zylindrisch gebogenes Glas anzupassen.
Das Institut für Baukonstruktion der TU Dresden hat beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) ein Forschungsvorhaben beantragt, welches darauf abzielt die wissenschaftlichen Grundlagen für die Standardisierung eines Verfahrens zur Bestimmung der Biegezugfestigkeit thermisch gebogener Gläser als Arbeitsgrundlage für eine Normung zu schaffen. Ein Konsortium aus vier Projektpartnern, namentlich polartherm GmbH, HERO Glas-Veredelungs GmbH, Finiglas Veredelungs GmbH und Flintermann Glasveredelungs GmbH sowie dem FKG e.V. beteiligten sich an dem Forschungsvorhaben.
Das Projekt begann Anfang 2016 mit umfangreichen experimentellen Biegeversuchen, begleitenden numerischen Studien und weiteren analytischen Betrachtungen. Das Forschungsvorhaben wurde Anfang 2018 fertiggestellt. Des Weiteren wurde ein Normungsantrag beim Deutschen Institut für Normung e.V. in Berlin gestellt, sowie ein erster Normentwurf erarbeitet, der nun über das DIN in die Europäischen Normungsauschüsse eingebracht wird.
Arbeitskreis Kantenfestigkeit
Leitung: Dr. Johannes Franz (OKALUX Glastechnik GmbH)
Ziel
Der thermische Bruch von entspanntem Floatglas geht zumeist von der zugbelasteten Glaskante aus. Aber auch bei anderen statischen Belastungszuständen kann das Maximum der Hauptzugspannung an der Glaskante auftreten. Um eine optimale Projektplanung hinsichtlich technischer Realisierung und Wirtschaftlichkeit zu erzielen, ist daher die genaue Kenntnis der Kantenfestigkeit zwingend erforderlich.
Der Widerstand der Glaskante, also die Kantenfestigkeit, hängt maßgebend vom Prozess des Glaszuschnitts ab, bei dem die Glaskante entsteht. In der Regel erfolgt der industrielle Glaszuschnitt von Floatglas mit modernen Schneidanlagen in zwei Prozessschritten. Zunächst wird das Glas gezielt mittels eines kleinen Schneidrädchens unter Anwesenheit von Schneidöl angeritzt. Im Anschluss wird beim Brechvorgang der eingebrachte Oberflächenriss über die Kante geöffnet. Die optischen und mechanischen Merkmale der entstandenen Kanten sind von vielen Parametern abhängig: Schneidradgeometrie, Schneidöl, Druck und Geschwindigkeit. Es entstehen optische Unterschiede der Kanten bei hohem und niedrigem Schneiddruck nach anschließendem identischem Brechvorgang.
Da ein statistisch abgesicherter Wert der Kantenfestigkeit bis heute nicht existiert, darf bei der Bemessung von Gläsern ohne thermischer Vorspannung nach DIN 18008-1 für eine unter planmäßig Zug stehende Kante pauschal lediglich 80 % der charakteristischen Biegezugfestigkeit des Floatglases angesetzt werden. Der Arbeitskreis Kantenfestigkeit beschäftigt sich daher seit 2010 mit der empirischen Bestimmung der charakteristischen Kantenfestigkeit von Floatglas sowie der Identifizierung der maßgebenden Schneidparameter. Es wurden bisher mehr als 1000 Probekörper mit unterschiedlichsten Schneidparametern untersucht. Bei den Untersuchungen wurde unter anderem festgestellt, dass eine gute visuelle Kantenqualität nicht zwangsläufig auf eine hohe Kantenfestigkeit schließen lässt. Die Ergebnisse wurden in zahlreiche Veröffentlichungen in Fachzeitschriften publiziert und auf Konferenzen präsentiert. Zielsetzung des Arbeitskreises ist es, den Glasveredlern verlässliche Parameter für den industriellen Glaszuschnitt an die Hand zu geben, mit denen ein Bemessungswert der Kantenfestigkeit dauerhaft sichergestellt ist.
Die bisherigen Erkenntnisse des Arbeitskreises Kantenfestigkeit dienen auch dazu, weiterführende Forschungsvorhaben zu initiieren. Die hieraus entstehenden Erkenntnisse sollen die im Arbeitskreis Kantenfestigkeit gewonnenen Ergebnisse in qualitativer und quantitativer Hinsicht ergänzen und absichern. Damit können die Qualitätsmerkmale der Kante und die daraus resultierenden mechanischen Kantenfestigkeiten in einer zukünftigen Normung einfließen. Sowohl die Planer als auch die glasveredelnde Industrie haben somit die Möglichkeit, die Kantenqualität richtig einzuordnen und prozesssicher herzustellen.
Arbeitskreis Fassadentechnik
Leitung: Ulrike Jakob (Josef Gartner GmbH)
Ziel
Der Begriff der „Anisotropie" in Verbindung mit thermisch vorgespannten Architekturgläsern beschäftigt Architekten, Glasveredler, Gutachter, Fassadenbauer und Bauherren. Auf nationalen und internationalen Fachtagungen bildet dieser Begriff, der optische Erscheinungen der gläsernen Fassaden in Form von grauen, weißen oder regenbogenfarbigen Flecken, Ringen oder auch Streifen bezeichnet, einen Schwerpunkt bei Seminaren und Vorträgen. Grund hierfür sind die seit längerem zum Teil sehr hohen Anforderungen von Bauherrn, Fassadenberatern und Architekten an die Transparenz von thermisch vorgespannten Gläsern in Fenstern und Fassaden. Neuartige Online-Messmethoden (Scanner) erlauben zudem die Erfassung und Visualisierung von Anisotropien.
Ziel der Arbeitsgruppe „Anisotropien“ im Arbeitskreis Fassadenbau des Fachverbandes Konstruktiver Glasbau e. V. ist, eine erste Orientierungshilfe für das komplexe Thema Anisotropien zu erarbeiten, und damit Architekten, Glasveredlern, Gutachtern, Fassadenbauer und Bauherren ein Werkzeug an die Hand zu geben, in dem zum einem die Randbedingungen und Einflussparameter als auch deren Auswirkung auf die Bewertung von Anisotropien beschrieben sind. Darüber hinaus soll erarbeitet werden, wodurch Anisotropie-Effekte verstärkt werden, sowie welche Faktoren im Herstellungsprozess und welche vom Produktionsprozess unabhängigen Faktoren zur visuellen Wahrnehmbarkeit dieser Effekte beitragen.
Dafür wurden von den im Arbeitskreis beteiligten Forschungseinrichtungen weit über 100 monolithische Glasscheiben von FKG-Mitgliedern mit geeigneten, statistisch quantifizierbaren Messmethoden basierend auf den physikalischen Grundlagen der Spannungsoptik und der Weiterentwicklung der digitalen Bildverarbeitung vermessen und anschließend vom Arbeitskreis visuell bewertet. Die Messmethoden beinhalten die pixelgenaue Erfassung des Gangunterschieds (Verzögerung) in der Glasfläche und die Auswertung mithilfe statistischer Methoden. So soll Schritt für Schritt der Weg zur objektiven Bewertung von Anisotropien ermöglicht werden. Darüber hinaus soll die Vermessung der Glasmuster den Glasveredlern ermöglichen, eine Korrelation zwischen den Prozessparametern und dem Vorhandensein von Anisotropien zu evaluieren und an einer Modifizierung der entsprechenden Prozessparameter zu arbeiten.
Arbeitskreis Nachhaltigkeit
Leitung: Michael Elstner (AGC Glass Europe), Stefan Göddertz (Herzog de Meuron)
Ziel
Der Arbeitskreis „Nachhaltigkeit“ beschäftigt sich im Kontext der Kreislaufwirtschaft mit dem Thema der Wiederverwendung und/oder weiteren Verwendung von eingebautem Glas. Im Vordergrund stehen dabei die Themen „Energetische Ertüchtigung von Fenstern und Fassaden", die Wiederverwendung von Glaspanelen/-verbünden und die grundsätzlichen Anwendungen und Möglichkeiten (Re-Use, Upcycling, Recycling, Downcycling, etc.).
Ziel des Arbeitskreises ist es, technische Kriterien zu erarbeiten, die bereits eingebautes Glas für Anwendungen qualifiziert.
Im Arbeitskreis sind Mitarbeiter von Universitäten, Hochschulen, Fassadenbauer, planenden Unternehmen und der Zulieferindustrie vertreten.
