Constructief glas

Ron Kruijs Glasimpex Schiedam

Apple store New York

Apple store New York

Grondslagen van het ontwerpFundamentele eisen

• Het ontwerp en de berekening van een toepassing met glas moet geschieden in overeenstemming met de NEN-EN1990.

Risicoklasse glastoepassingen

• RC1 omvat constructies alleen belast door sneeuw, regen , wind en afschermingen bij een niveau verschil van meer dan 1 m1 in de woningbouw. Overige constructies vallen in klasse RC2. Klasse RC3 is niet van toepassing op glas.

• RC1 (β=2,8) Ym = 1,35 (1,5 x 0,9 KFI)

• RC2 (β=3,8) Ym = 1,50

Problematische eisen uit Nen1990• Een constructie moet zodanig zijn ontworpen en uitgevoerd dat zij niet zal worden

beschadigd bij voorvallen als: de gevolgen van menselijke fouten.• Mogelijke schade moet worden vermeden of beperkt door de juiste keuze van één

of meer van de volgende maatregelen: - vermijden, uitsluiten of beperken van de bedreigingen, die de constructie te

verduren kan krijgen; - kiezen van een constructietype, dat een geringe kwetsbaarheid ten aanzien van

de bedreiging heeft; - kiezen van een constructietype en constructief onderwerp, die het optreden van

aanvaardbare lokale schade zonder bezwijken kunnen weerstaan;

- zoveel mogelijk vermijden van constructieve systemen die kunnen bezwijken zonder waarschuwing;

- koppelen van constructieve elementen.. De keuze van betrouwbaarheidsniveaus voor een bepaalde constructie behoort

rekening te houden met de van toepassing zijnde factoren, met inbegrip van: - de mogelijke gevolgen van het bezwijken in termen van levensgevaar, letsel,

eventuele economische verliezen.

Toetsing Aan de in NEN-EN1990 voorgeschreven fundamentele eisen is voldaan

wanneer;

a) het ontwerp overeenkomstig de grenstoestanden gebeurt, waarbij de methode van de partiële factoren is gebruikt samen met de in NEN-EN1990 voorgeschreven belastingcombinaties en de in NEN-EN1991 en in deze norm voorgeschreven belastingen .

b) het ontwerp rekening houd met de onder punt 5.5, per bereikbare zijde, vastgestelde schade.

c) het ontwerp rekening houd met de onder punt 5.5, aan beide zijde,

vastgestelde schade.

Materiaal eigenschap

• (1)P Lineair elastisch tot aan breuk (brosse breuk).

Constructieve berekening van een toepassing met glas

• (1)P De berekening moet zijn gebaseerd op berekeningsmodellen van de toepassing met glas die geschikt zijn voor de beschouwde grenstoestand.

• (2) Het berekeningsmodel en de fundamentele aanname voor de berekeningen behoren met een geschikte nauwkeurigheid het constructieve gedrag bij de relevante grenstoestand en het verwachte gedrag van de doorsneden, elementen en opleggingen weer te geven

Toetsing van een toepassing met glas

• 1e Gehele doorsnede op basis van de fundamentele combinaties.

• 2ae Beschadigde doorsnede op basis van de belastingcombinaties voor buiten gewone ontwerpsituaties.

• 2be Dubbel beschadigde doorsnede op basis van NEN8700.

Wanneer de beschadigde doorsnede niet direct kan

worden vervangen of er geen tijdelijke maatregelen kunnen worden getroffen dan geld 2b.

Evaluatie van de kwetsbaarheid van de toepassing met glas in relatie met de

bedreiging

• (1)P De kwetsbaarheid van de toepassing met glas moet in relatie met de te verwachten bedreiging moeten worden geëvalueerd. Vanuit deze evaluatie zal de hoeveelheid te verwachten schade en de kans op letsel tijdens de referentie periode moeten worden ingeschat.

• Bijlage .. van de Nen2608 geeft de mogelijkheid om dit in te schatten m.b.t. het model van Fine en Kinney.

Model Fine en Kinney

• Dit model geeft de mogelijkheid om het risico veroorzaak door een calamiteit in te schatten. Dit gebeurd op basis van de waarschijnlijkheid van het ontstaan van een schade, de blootstelling van de toepassing en de gevolgen van die schade. De hoogte van dit risico wordt in relatie gebracht met een niveau van schade aan het glaselement.

Model Fine en Kinney

Waarschijnlijkheid van breuk met opzet of zonder opzet   Blootstelling   Ernst  

virtueel onmogelijk 0,1 zeer zelden 0,5 eerste hulp 1

praktisch onmogelijk 0,2 enkele malen per jaar 1 licht letsel 3

beschouwbaar, maar zeer onwaarschijnlijk 0,5 maandelijks 2 zware letsel 7

alleen mogelijk op langer termijn 1 wekelijks 3 één dode 15

ongewoon, maar mogelijk 3 dagelijks 6 meerder doden 40

goed mogelijk 6 voordurend 10 catastrofe, vele doden 100

kan verwacht worden 10        

Gezien vanuit de bereikbare zijden  R=W x B x E      Risico

1 zijdig laterale breuk R<70

2 zijdig laterale breuk 70<R<400

complete breuk één constructief element (alleen indien al de componenten bereikbaar zijn) R>400

Luifel stadhoudersplein Rotterdam

DETAIL BEVESTIGING LIGGER

VoorbeeldGlazen luifel winkelcentrum

• Waarschijnlijkheid van breuk met opzet; ongewoon maar mogelijk 3

• Blootstelling; voortdurend 10• Ernst; meerdere doden 40• Totaal 3 x 10 x 40 = 1200• Complete breuk van één constructief component

(alleen indien al de componenten bereikbaar zijn).

Veiligheidsysteem• Dakruit heeft zes bevestigingspunten, vier op de

glazen ligger en twee op de stalen koker. Bij een complete breuk van één vin blijft de dakruit, onder een hoge verplaatsing, bevestigd.

• Indien van de ligger de twee buitenste ruiten of de middelste ruit breekt kunnen de belastingen worden gedragen met een belastingfactor van één.

• Indien van de ligger één zijruit en de middelste ruit breekt kunnen de belastingen worden gedragen met een belastingfactor van 0,5.

2e draagweg werkt

Tweede draagweg door toevoeging van polycarbonaat tussen de glasliggers

Inbouwen van extra draagvermogen

De middelste ruit van het laminaat ligt terug en is dus bijna niet te beschadigen. Deze ruit moet dan voldoende draagvermogen hebben voor een bijzondere belastingcombinatie.

Invloedsfactoren glassterkte

Betrouwbaarheid index (RC 1 of 2)Tijd onder belasting (constant of niet constant) Oppervlakte onder trekspanningThermisch voorgespannen of versterkt Randen/ gaten/oppervlakte

Plaat of balk toepassing

Analytische benadering van de sterkte van een oppervlakte defect.

• Fmt = Kic/(f x √a)

• Fmt = trekspanningen aan de oppervlakte van de ruit• Kic = breuktaaiheid

• f = vormfactor defect (voor een lange rechte ondiepe kras f=1,99)

De breuktaaiheid (belastbaarheid) is afhankelijk van de snelheid waarmee het defect zich uitbreid en het omringend medium.

Relatie σc met diepte kras

Testresultaten voor PrEn13474

Karakteristieke waarde

• fr;5% = 28,41N/mm2 (A0=0,24m2 )

• Kans op breuk relateren aan betrouwbaarheidsindex

• fr;(β=2,8);t=5sec =24,62N/mm2

• fr;(β=3,8);t=5sec =22,34N/mm2

Ke factor voor rand

Oppervlakte effect

Aeff;2 = Ao =0,24M2σmax;2 = fr;(β) b = 25

Relatie sterkte met tijd (constant belast)

Kz waarde voor de zone van de ruit

Uiterst opneembare trekspanning Fmt;u;d Nen2608

Fmt;u;d = Ke x Ka x Kmod x Ksp x fgk;refglas + Ke x Kz x Kv Yb(β) Yv

Ke = factor voor randkwaliteitKa = reductie factor oppervlakte onder spanningK;mod = factor reductie sterkte onder invloed van belastingstijdKsp = factor voor oppervlakte structuurfg;kref = karakteristieke waarde uiterst opneembare trekspanning Yb(β) = materiaal factor floatglas afhankelijke van βKz = waarde voor een zone van de ruitKv = karakteristieke waarde voorgespandeel sterkteYv = materiaal factor thermisch voorgespannen of versterkt glas.

Sterkte eigenschappen glasoppervlakte Nen2608 (N/mm2)

• Tijd Float Thermisch versterkt Thermisch gehard• 5 sec 22,73 43,56 85,23• 10 sec 21,76 42,60 84,26• 46sec (wind) 21,50 42,34 84,00• 1 minuut 19,46 40,29 81,96• 5 minuut 17,60 38,43 80,10• 1 uur 15,07 35,90 77,57• 24 uur 12,35 33,18 74,85• 48 uur 11,83 32,66 74,33• 7x24uur 10,94 31,77 73,44• maand 9,97 30,80 72,47• 50 jaar 6,69 27,52 69,19

Samenwerking van gelaagd glas• Opbouwlaminaat (Glasdikten en positie PVB)

Wanneer de PVB zich bevindt in het hart van de samenstelling is deze het meest effectief. Samenstellingen met relatief dunne ruiten geven meer samenwerking.

• Opleggingcondities van de ruit Tweezijdig vrij opgelegde ruit onder een gelijkmatig verdeelde belasting geeft meer samenwerking in het laminaat dan een rondom ingeklemde variant.

• Type belasting (gelijkmatig verdeeld, geconcentreerd, enz.) Gelijkmatig verdeelde belasting geeft meer samenwerking dan een geconcentreerde belasting.

• Temperatuur en tijd Geven beide hetzelfde effect. Een hogere temperatuur en langere belastingduur geven een mindere samenwerking

Tijd- en temperatuurafhankelijkheid PVB