Die Verglasung im Bauwesen ist ein komplexes technisches Produkt, welches sich über die Jahre hinweg weiterentwickelt hat. Wo früher noch Einfachverglasungen den Raumabschluss und die Durchsicht gewährleistet haben, sorgen heutzutage
Multifunktions-Isoliergläser für zusätzliche Eigenschaften wie Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz, Wärmeschutz und Sonnenschutz. Diese Eigenschaften im Einklang mit den statischen Anforderungen zu bringen ist Ziel dieser Projektarbeit.
Anhand der Anforderungen aus dem Bereichen Einbruchschutz und Schallschutz ergeben sich ungünstige statische Aufbauten. In einer Größenmatrix, welche alle Anforderungen und Eigenschaften berücksichtigt, werden definierte Aufbauten untersucht und dargestellt. Es werden nur Gläser mit sicherem Bruchverhalten aufgeführt, da eine Änderung in der E DIN 18008-1:2018-05 einen vermehrten Einsatz solcher Gläser fordert.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1 Grundlagen Material, Statik, Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz und Wärmeschutz
1.1 Materialeigenschaften
1.1.1 Kalk-Natron-Silicatglas
1.1.2 Einscheibensicherheitsglas (ESG)
1.1.3 Verbundsicherheitsglas (VSG)
1.2 Statische Anforderungen nach DIN 18008
1.2.1 DIN 18008 Teil 1: Begriffe und allgemeine Grundlagen
1.2.2 Eurocode 1: Einwirkungen auf T ragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten
1.2.3 DIN 18008 Teil 1: Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit
1.2.4 DIN 18008 Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen
1.2.5 DIN 18008 Teil 4: Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasung
1.2.5.1 DIN 18008 Teil 4: Anforderungen an Kategorie A
1.3 Schalltechnische Anforderungen nach DIN 4109
1.3.1 Bewertetes Schalldämm-Maß Rw
1.3.2 Der Einfluss physikalischer Effekte auf die Schalldämmung
1.3.2.1 Bergersches Massengesetz
1.3.2.2 Asymmetrie
1.3.2.3 Doppelscheibenresonanz
1.3.3 Verbesserung der Schalldämmung bei Isoliergläsern
1.4 Einbruchschutz nach DIN EN 356
1.4.1 Widerstandsklassen
1.4.2 P4A Verglasung
1.5 Wärmeschutz nach DIN EN 673
1.5.1 Faktoren, welche den Ug-Wert beeinflussen
2 Gewichtung der Anforderungen
3 Erläuterung Größenmatrix
3.1 Festlegung der Probekörper
3.2 Eigenschaften der Probekörper
3.3 Berechnungsgrundlagen Größenmatrix
3.4 Ergebnisse der Größenmatrizen
3.4.1 Klimalasten bei kleinen Formaten
3.4.2 Nachweiserleichterung DIN 18008-2, Punkt 7.4
4 Zusammenfassung
Quellenverzeichnis
Literaturverzeichnis
Anlage 1 - 6 (Größenmatrizen)
Anlage 7 (Statik 8-12-6-12-66.4, WLZ1 klein)
Anlage 8 (Statik 8-12-6-12-66.4, WLZ4 klein)
Anlage 9 (Statik 8-12-6-12-66.4, WLZ1 groß)
Anlage 10 (Statik 8-12-6-12-66.4, WLZ4 groß)
Anlage 11 (Abschätzung VSG8-0,38-12-4-12-4)
Anlage 12 (Abschätzung 8-12-4-12-VSG 8-0,38 & 8-12-6-12-VSG10-0,76)
Anlage 13 (Abschätzung VSG 12-0,76-12-6-12-8)
Einleitung
Die Verglasung im Bauwesen ist ein komplexes technisches Produkt, welches sich über die Jahre hinweg weiterentwickelt hat. Wo früher noch Einfachverglasungen den Raumabschluss und die Durchsicht gewährleistet haben, sorgen heutzutage Multifunktions-Isoliergläser für zusätzliche Eigenschaften wie Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz, Wärmeschutz und Sonnenschutz. Diese Eigenschaften im Einklang mit den statischen Anforderungen zu bringen ist Ziel dieser Projektarbeit. Anhand der Anforderungen aus dem Bereichen Einbruchschutz und Schallschutz ergeben sich ungünstige statische Aufbauten. In einer Größenmatrix, welche alle Anforderungen und Eigenschaften berücksichtigt, werden definierte Aufbauten untersucht und dargestellt. Es werden nur Gläser mit sicherem Bruchverhalten aufgeführt, da eine Änderung in der E DIN 18008-1:2018-05 einen vermehrten Einsatz solcher Gläser fordert. „Ein sicheres Bruchverhalten liegt vor, wenn die Bruchstücke zusammengehalten werden und nicht zerfallen oder wenn ein Zerfall in eine große Anzahl kleiner Bruchstücke erfolgt. Anmerkung 1 zum Begriff: Das Bruchverhalten von Glas gilt als sicher, wenn es die Normen für Sicherheitsglas erfüllt, z. B. Einscheibensicherheitsglas (DIN EN 12150 und DIN EN 14179) und Verbundsicherheitsglas (DIN EN 14449). Drahtglas besitzt kein sicheres Bruchverhalten.“ (E DIN 18008-1,05-2018)
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Mechanische und physikalische Eigenschaften von Kalk-NatronSilicatglas nach EN 572-1
Abbildung 2: Spannungszone im ESG (eigene Abbildung)
Abbildung 3: Spannungsverlauf im Glasquerschnitt ohne Belastung (eigene Abbildung)
Abbildung 4: Beispiel für VSG-Aufbauten (eigene Abbildung)
Abbildung 5: Windlastzonen Deutschland nach DIN EN 1991-1-4/NA
Abbildung 6: Geländekategorien nach DIN EN 1991-1-4/NA
Abbildung 7: Formel Grenzzustand der Tragfähigkeit nach DIN 18008-1; 8.3.3
Abbildung 8: Formel Bemessungswert Tragwiderstand vorgespannte Gläser nach DIN 18008-1; 8.3.6
Abbildung 9: Formel Bemessungswert Tragwiderstand nicht vorgespannte Gläser nach DIN 18008-1; 8.3.7
Abbildung 10: Modifikationsbeiwerte nach DIN 18008-1; 8.3.7
Abbildung 11 : Formel Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nach DIN 18008-1; 8.4.1
Abbildung 12: Beispiele: Winddruck, Über- bzw. Unterdruck nach DIN 18008-2
Abbildung 13: Vorgaben Kategorie A, B, C nach DIN 18008-4
Abbildung 14: Auszug Tabelle B. 1 nach DIN 18008-4
Abbildung 15: Spektrum-Anpassungswerte nach DIN EN ISO 717-1:2013-06
Abbildung 16: Ug-Werte in Anhängigkeit des SZR's nach DIN EN 673 bestimmt (eigene Abbildung)
Abbildung 17: Einflusskriterien auf die Anforderungen (eigene Abbildung)
1 Grundlagen Material, Statik, Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz und Wärmeschutz
Die folgenden Punkte beziehen sich auf die Grundlagen der geltenden Regelwerke hinsichtlich Material, Statik, Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz und Wärmeschutz
1.1 Materialeigenschaften
1.1.1 Kalk-Natron-Silicatglas
Floatglas aus Kalk-Natron-Silicatglas wird am häufigsten für die Glasproduktion verwendet.
Folgende Eigenschaften werden nach DIN EN 572 Teil 1 festgelegt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1 : Mechanische und physikalische Eigenschaften von Kalk-Natron-Silicatglas nach EN 572-1
Diese Rohmaterialien werden zur Herstellung verwendet:
- 60 % Quarzsand
- 19 % Soda + Sulfat
- 15 % Dolomit + Kalk
- 6 % weitere Rohstoffe
Das Gemenge wird in der Schmelzwanne auf ca. 1550 °C erhitzt und in der Floatkammer auf ein ca. 1050°C heißes Zinnbad geleitet. Dort schwimmt (engl.: to float) die geschmolzene Glasmasse aufgrund seines geringeren spezifischen Gewichtes oben auf. Somit weist das Glaserzeugnis eine gleichmäßig plane Oberfläche auf. Im Kühlkanal wird das Erzeugnis auf 100 °C abgekühlt und anschließend in 3,21 m x 6,00 m große Bandmaße zugeschnitten. Die Dicke des Glases wird dabei durch die Zufuhr in der Floatkammer reguliert. Herstellbare Dicken sind 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19 und 25 mm. Je nach Hersteller können 3,21 m x 15,00 m Mehrscheibenisolierverglasungen produziert werden. Als Größenbeschränkung für die angefertigte Größenmatrix in dieser Projektarbeit werden allerdings nur 3,21 m x 6,00 m Mehrscheibenisolierverglasungen berücksichtigt.
1.1.2 Einscheibensicherheitsglas (ESG)
Einscheibensicherheitsverglasung ist ein weiterer Veredelungsprozess von (meist) Kalk-Natron-Silicatglas. Dabei wird das Basisglas auf die Transformationstemperatur (620 - 670°C) erneut erhitzt und schlagartig abgekühlt. Dadurch wird am Kern des Glases eine Zugspannungszone erzeugt, während an der Außenhaut des Glases eine Druckspannungszone entsteht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Spannungszone im ESG (eigene Abbildung)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Spannungsverlauf im Glasquerschnitt ohne Belastung (eigene Abbildung)
Aufgrund dieses Prozesses weist das Glas ein höheres Biegezugverhalten und eine höhere Temperaturwechselbeständigkeit im Gegensatz zum Basisglas auf. Durch das dadurch entstehende charakteristische Bruchbild (kleine Krümel) besitzt Einscheibensicherheitsglas ein sicheres Bruchverhalten.
1.1.3 Verbundsicherheitsglas (VSG)
Verbundsicherheitsglas besteht aus meist zwei gleich- oder unterschiedlich dicken Glasscheiben. Diese werden mit einer hochreißfesten und zäh-elastischen Folie (meist Polyvinylbutyral-Folie; 0,38mm Dick) miteinander dauerhaft verbunden. Es können die einzelnen Glasscheiben aus Floatglas, Einscheibensicherheitsglas oder teilvorgespanntes Glas bestehen. Aufgrund der Resttragfähigkeit und dem damit verbundenem sicherem Bruchverhalten wird in dieser Projektarbeit allerdings nur Verbundsicherheitsglas aus Floatglas berücksichtigt. Durch Überlagerung mehrerer PVB-Folien (0,76mm, 1,14mm, 1,52mm ...) können zusätzliche Eigenschaften wie Schallschutz und Einbruchschutz erzielt werden (vgl. Kapitel 2.3 und 2.4)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: Beispiel für VSG-Aufbauten (eigene Abbildung)
1.2 Statische Anforderungen nach DIN 18008
Seit 2015 ist die DIN 18008 in allen deutschen Bundesländern öffentlich-rechtlich eingeführt. Die vor 2015 geltenden Richtlinien TRLV, (technische Richtlinie für linienförmig gelagerte Verglasung), TRPV (technische Richtlinie für punktförmig gelagerte Verglasungen) und TRAV (technische Richtlinie für absturzsichernde Verglasung) wurden durch die DIN 18008 Teil 1- 6 ersetzt. Die Teile 1-6 sind folgendermaßen gegliedert:
- Teil 1: Begriffe und allgemeine Grundlagen
- Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen
- Teil 3: Punktförmig gelagerte Verglasungen
- Teil 4: Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasungen
- Teil 5: Zusatzanforderungen an begehbaren Verglasungen
- Teil 6: Zusatzanforderungen an zu Instandhaltungsmaßnahmen betretbare Verglasungen und an durchsturzsichere Verglasungen
1.2.1 DIN 18008 Teil 1: Begriffe und allgemeine Grundlagen
Der Teil 1 der DIN 18008 definiert die Grundlagen für alle Normenteile. In den aufgeführten Berechnungsformeln wird erstmalig das Konzept der Teilsicherheitsbeiwerte und Kombinationsbeiwerte zur Glasbemessung definiert. In Punkt 4.1.1 steht folgender Satz: „ Verglasungskonstruktionen müssen so bemessen und ausgebildet sein, dass sie mit angemessener Zuverlässigkeit allen Einwirkungen, die planmäßig während ihrer vorgesehenen Nutzung auftreten, standhalten und gebrauchstauglich bleiben." (DIN 18008-1,2010) Die Einwirkungen, wie Wind- Schnee- und Erdbebenlasten, werden durch die DIN EN 1991-1-1/NA: Einwirkungen auf Tragwerke; Allgemeine Einwirkungen auf Tragwerke- Wichten, Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau geregelt.
In dieser Projektarbeit wird genauer auf die DIN EN 1991-1-4: Windlasten eingegangen, da diese als Grundlage für die angefertigte Größenmatrix verwendet wird.
1.2.2 Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten
Zum besseren Verständniss der Größenmatrix werden die Windlastzonen und Geländekategorien erläutert, nicht aber auf die Bemessungsformeln eingegangen. Der Eurocode 1 zur Windlastbemessung regelt in Deutschland vier Windlastzonen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 5: Windlastzonen Deutschland nach DIN EN 1991-1-4/NA
Je nach Region in Deutschland können unterschiedliche Geschwindigkeitsdrücke auf eine Verglasung treffen. Windlastzone 4 hat den höchsten Geschwindigkeitsdruck und die höchste Basiswindgeschwindigkeit.
Der „Einfluss von Geländerauigkeit, Topographie und vorübergehenden Zuständen auf die Windeinwirkungen" (DIN EN 1991-1-4/NA, 12-2010) des Geländes wird in den Geländekategorien berücksichtigt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6: Geländekategorien nach DIN EN 1991-1-4/NA
Geländekategorie I ist am kritischsten zu werten, da der Winddruck ungehindert direkt auf die Verglasung trifft. Bei Geländekategorie IV hingegen wird der Winddruck durch die umliegende Bebauung daran gehindert, maximal auf die Verglasung zu treffen.
1.2.3 DIN 18008 Teil 1: Grenzzustand der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit
Für die Glasbemessung sind die Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit nachzuweisen. Die Beanspruchung durch Einwirkungen muss immer kleiner als der Materialwiderstand sein.
In Punkt 8.3.3 wird folgende Formel für die ausreichende Tragfähigkeit aufgeführt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
R,¡ der Bemessungswert des Tragwiderstands (hier Spannungen). Abbildung 7: Formel Grenzzustand der Tragfähigkeit nach DIN 18008-1 ; 8.3.3
Durch einen höheren Materialwiderstand von vorgespannten Gläsern sind diese auf der Tragwiderstandseite gesondert nachzuweisen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 8: Formel Bemessungswert Tragwiderstand vorgespannte Gläser nach DIN 18008-1; 8.3.6
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 9: Formel Bemessungswert Tragwiderstand nicht vorgespannte Gläser nach DIN 180081; 8.3.7
Der Modifikationsbeiwert der Einwirkungsdauer wird für nicht vorgespannte Gläser berücksichtigt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 10: Modifikationsbeiwerte nach DIN 18008-1 ; 8.3.7
Wenn ein Verbundsicherheitsglas verwendet werden soll, können die Bemessungswerte des Tragwiderstandes pauschal um 10 % erhöht werden. Allerdings darf ein positiv wirkender Schubverbund der Verbundsicherheitsgläser nicht angesetzt werden.
Es ist erkennbar, dass ein Glas mit sicherem Bruchverhalten (ESG, VSG) einen positiven Einfluss auf die statischen Anforderungen nach DIN 18008 hat.
In Punkt 8.4.1 wird der Nachweis für den Grenzzustand der Gebrauchtauglichkeit geregelt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 11: Formel Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit nach DIN 18008-1 ; 8.4.1
Wenn beide Nachweise erfüllt sind, ist der statische Nachweis für Glas im Bauwesen erbracht.
1.2.4 DIN 18008 Teil 2: Linienförmig gelagerte Verglasungen
Für die Größenmatrix werden nur allseitig linienförmig gelagerte vertikal Verglasungen berücksichtigt. Im Punkt 6 der DIN 18008-2 werden zusätzliche Regelungen für Vertiaklverglasungen getroffen. „Monolithische Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)- Verglasungen, deren Oberkante mehr als 4 m über Verkehrsflächen liegt, sind in heißgelagertem Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG-H) auszuführen. Dies gilt auch für monolitisches ESG in Mehrscheiben-Isolierglas." (DIN 18008-2, 12-2010) Da die Einbauhöhe nicht bekannt ist, wird in der Größenmatrix nicht explizit auf Punkt 6.2 hingewiesen.
Eine weitere Einwirkung auf eine Mehrscheibenisolierverglasung wird im Teil 2 der DIN 18008 gergelt. Die Klimalast besteht aus der Höhendifferenz zwischen Produktionsort und Einbauort , Temperaturänderungen und Luftdruckänderungen. Das eingeschlossene Edelgas im Scheibenzwischenraum eines Mehrscheibenisolierglases schließt gleichzeitig den Umgebungsluftdruck des Produktionsortes hermetisch mit ein. Je nachdem wie hoch der Höhenunterschied zwischen Produktionsort und Einbauort ist, Atmosphäre anpassen. Diese Druckdifferenzen müssen in der statischen Berechnung berücksichtigt werden. Folgende Faktoren sind aufgrund der Klimalasten als kritisch anzusehen:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 12: Beispiele: Winddruck, Über- bzw. will sich das Edelgas der umgebenden Unterdruck nach DIN 18008-2
- Große Scheibenzwischenräume (Je mehr Volumen man einschließt, desto mehr will sich ausdehnen)
- Dreifach-Isolierglas (zwei Scheibenzwischenräume)
- „Handtuchformate“ (Steife Systeme, erhöhtes Bruchrisiko)
- Asymmetrischer Glasaufbau (ungleiche Lastverteilung)
- Ortshöhendifferenz
1.2.5 DIN 18008 Teil 4: Zusatzanforderungen an absturzsichernde Verglasung
Die DIN 18008 Teil 4 regelt den Grenzzustand der Tragfähigkeit für stoßartige Einwirkungen. Die Nachweise der Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit nach DIN 18008 Teil 1 Punkt 8.3 müssen außerdem geführt werden. Für die stoßartigen Einwirkungen, welche den stumpfen Menschenanprall regelt, werden drei Kategorien definiert. Als Grundlage der Größenmatrix wird Kategorie A - allseitig linienförmig gelagert - berechnet.
1.2.5.1 DIN 18008 Teil 4: Anforderungen an Kategorie A
In Mehrscheibenisolierverglasungen muss mindestens eine Scheibe aus Verbundsicherheitsglas bestehen. Auf der Angriffsseite (meist die Innenscheibe) darf nur ein Glas mit sicherem Bruchverhalten (ESG, VSG) verwendet werden. Die Verglasungen nach Kategorie A müssen außerdem horizontale Nutzlasten nach DIN EN 1991-1-1/NA aufnehmen, je nach Einbausituation 0,5 KN/m - 2,0 KN/m. In der Größenmatrix wird eine horizontale Nutzlast von 1,0 KN/m angenommen. Für den Nachweis der Stoßsicherheit werden Aufbauten nach Tabelle B.1 gewählt. Die angegebenen Scheibenzwischenräume müssen mindestens 12 mm und höchsten 20mm betragen.
Tabelle B.1 — Linienförmig gelagerte Verglasungen mit nachgewiesener Stoßsicherheit
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 14: Auszug Tabelle B. 1 nach DIN 18008-4
Da in der Größenmatrix nur Dreischeiben-Isoliergläser berechnet werden, ist folgender Satz maßgebend:
„Die in den Zeilen 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 18, 20 und 28 der Tabelle B.1 aufgeführten Mehrscheibenisoliergläser dürfen ohne weitere Prüfung als ausreichend stoßsicher angesehen werden, wenn sie um eine oder mehrere ESG- oder ESG-H-Scheiben im Scheibenzwischenraum ergänzt werden." (DIN 18008-4, 2013)
Die Zeilen 5, 6 und 10 werden nicht berücksichtigt, da nicht explizit erwähnt wird, dass diese Varianten als Dreischeiben-Isolierverglasungen ausreichend stoßsicher geprüft sind.
1.3 Schalltechnische Anforderungen nach DIN 4109
Die DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau" stellt Anforderungen an den Schallschutz im Hochbau, um die Bewohner vor erhöhten Belästigungen der Außenwelt zu schützen. Schallschutzverglasungen reduzieren die Schallübertragung in den Innenraum. Diese Maßnahmen werden durch den Aufbau der Isolierverglasung und der absoluten Dichtheit der Verglasung bzw. des Fensters gewährleistet.
1.3.1 Bewertetes Schalldämm-Maß Rw
Das Schalldämm-Maß R beschreibt die Schalldämmung von Bauteilen. Dabei wird unter Prüfungsbedingungen der Frequenzbereich von 100 bis 5000 Hz untersucht. Berechnet wird R aus dem 10-fachen logarithmischen Verhältnis der auftreffende Schallwelle und der transmittierten Schallwelle. Das bewertete Schalldämm-Maß Rw ist ein Wert, welches von einer Bezugskurve zur Messkurve ermittelt wird. Die Bezugskurve zählt nur für den Bereich von 100 bis 3150 Hz. Rw wird bei 500 Hz (an der Bezugskurve) abgelesen. Da verschiedene Geräuschquellen unterschiedliche Lärmquellen erzeugen können, werden die Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr mit dem bewerteten Schalldämm-Maß angegeben: Rw (C; Ctr) dB.
Tabelle A.1 — Entsprechende Spektrum-Anpassungswerte für verschiedene Arten von
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 15: Spektrum-Anpassungswerte nach DIN EN ISO 717-1:2013-06
1.3.2 Der Einfluss physikalischer Effekte auf die Schalldämmung
Verschiedene physikalische Effekte sind positiv für die Schalldämmung eines Bauteils zu bewerten.
1.3.2.1 Bergersches Massengesetz
Das Bergersche Massengesetz beschreibt den Zusammenhang der Flächenmasse zur Frequenz. Ein Gegenstand (einschalige Wand) wird durch den Schalldruck in Vibration versetzt und strahlt den Schall ab. Umso mehr Masse als Widerstand gegenüber dem Schall fungiert, umso weniger Übertragung des Schalls in den Raum gibt es. Dabei sind biegeweiche Materialien besser zu bewerten als biegesteife Materialien. Glas zählt zu den biegesteifen Materialien. Durch elastische Verbundmaterialien in einem Verbundsicherheitsglas kann eine erhöhte Schalldämmung erzielt werden.
1.3.2.2 Asymmetrie
Ein asymmetrischer Glasaufbau verringert den Einfluss der Eigenfrequenzen des Glases. Durch Einbrüche der Koinzidenz bei verschiedenen Frequenzen, verbessert sich die Schalldämmung deutlich.
1.3.2.3 Doppelscheibenresonanz
Bei einem Mehrscheibenisolierglas hat der Scheibenzwischenraum eine positive Federwirkung. Umso größer der Scheibenzwischenraum ist, umso besser die Federwirkung. Einen positiven - aber geringen - Einfluss kann man auch durch die Edelgasfüllung erkennen.
1.3.3 Verbesserung der Schalldämmung bei Isoliergläsern
Folgende Faktoren sind in Bezug auf Schallschutzisoliergläser positiv zu bewerten:
- Gewicht (mehr Masse)
- Asymmetrie (Einbrüche der Frequenzen)
- Breite des Scheibenzwischenraums (Federwirkung)
- Steifigkeit (elastische Verbundmaterialien)
- Edelgasfüllung
1.4 Einbruchschutz nach DIN EN 356
Der Einbruchschutz wird in der heutigen Gesellschaft immer wichtiger. Nach der Polizeilichen Kriminalstatistik der Bundesländer wurde 2017 in ca. 116.540 deutsche Haushalte eingebrochen (Bundeskriminalamt, 2017). Viele dieser Einbrüche geschehen durch die Fenster bzw. die Verglasung.
1.4.1 Widerstandsklassen
Die Prüfung des Fensterprofils erfolgt nach der DIN EN 1627. In dieser Norm werden die Widerstandsklassen RC 1 N bis RC 6 definiert. Für die Anfertigung der Größenmatrix wird ein Fensterprofil mit der Klasse RC 2 angenommen. Diese Maßnahme hindert Gelegenheitstäter, welche versuchen mit „einfachen Werkzeugen wie Schraubendreher, Zange und Keile, das Bauteil „ für 3 Minuten durchzubrechen (DIN EN 1627, 09-2011). Für die angestrebte Widerstandklasse RC 2 fordert die DIN EN 1627 in Tabelle 1 eine P4A Verglasung nach DIN EN 356.
1.4.2 P4A Verglasung
Eine P4A Verglasung steht nach der DIN EN 365 für eine durchwurfhemmende Verglasung. Bei der Prüfung dürfen drei Probekörper einem Fallkörper aus 9 Meter Höhe (+/- 50 mm) und drei Würfen nicht durchbrechen. Herstellerunabhängig erfüllt meist folgender Aufbau diese Kriterien:
- 4 mm FL - 1,52 mm PVB Folie - 4 mm FL
1. 5 Wärmeschutz nach DIN EN 673
Die Wärmedämmung eines Bauteils wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) definiert. Heutige Dreifach-Isolierverglasungen erreichen Wärmedurchgangskoeffizienten von Ug ≤ 0,7 W/m2K.
1.5.1 Faktoren, welche den Ug-Wert beeinflussen
Der Ug-Wert einer Verglasung wird durch folgende Faktoren beeinflusst:
- Beschichtung
- Scheibenzwischenraum Breite
- Gasfüllung
Die Dicke der Verglasung spielt nur eine untergeordnete Rolle und beeinflusst den Ug- Wert nicht maßgeblich. Für die Größenmatrix wird einheitlich eine Wärmeschutzbeschichtung mit einem Emissionsvermögen £ von 3 % gerechnet. Das Emissionsvermögen des beschichteten Glases wird nach DIN EN 12898 errechnet. Abbildung 16 zeigt die Abhängigkeit der Scheibenzwischenraum (SZR) Breite und des Gasfüllung zum Ug-Wert.
Ug-Werte von Wärmedämmisolierglas 4/SZR/4/SZR/4 in Abhängigkeit der Breite und Gasfüllung des SZR's
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 16: Ug-Werte in Anhängigkeit des SZR's nach DIN EN 673 bestimmt (eigene Abbildung)
Erkennbar ist, dass eine Krypton Edelgasfüllung bei kleiner Scheibenzwischenräumen einen höheren Ug-Wert erzielt. Ab einer SZR Breite von 18 mm ergibt sich kein
Unterschied zur Argon Gasfüllung. Für die Größenmatrix wird eine 90 % Argon Gasfüllung angenommen.
2 Gewichtung der Anforderungen
Da sich bei den Grundlagen aus Statik, Absturzsicherung, Schallschutz, Einbruchschutz und Wärmeschutz unterschiedliche Einflusskriterien ergeben haben, werden die relevantesten Anforderungen hier aufgeführt:
1. Statik nach DIN 18008 (Teil 1,2 und 4)
2. Schallschutz nach DIN EN 4109
3. Wärmeschutz nach DIN EN 673
4. Einbruchschutz nach DIN EN 356
Die Reihenfolge wurde so gewählt, da die DIN 18008 und die DIN EN 4109 in der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVVTB) genannt werden. Da eine Gefahr von Leib und Leben durch eine unterdimensionierte Scheibe (im Falle des Versagens) besteht, stehen die Anforderungen nach DIN 18008 an erster Stelle. Die Wärmeschutzeigenschaften werden in der Energieeinsparverordnung (EnEV) gefordert und haben mindestens einen gleichwertigen Stellenrang wie die Schallschutzanforderungen nach DIN EN 4109. Der Einbruchschutz wird in keinem Regelwerk explizit gefordert, sondern sind Bauherren Wünsche. Abbildung 17 fasst die Einflusskriterien der einzelnen Regelwerke zusammen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 17: Einflusskriterien auf die Anforderungen (eigene Abbildung)
Legende:
3 Erläuterung Größenmatrix
Die Größenmatrizen werden in den folgenden Punkten erläutert. (vgl. Anlage 1-6)
3.1 Festlegung der Probekörper
Die erforderlichen Glasdicken wurden nach DIN 18008-4 Tabelle B.1 Zeilen 1,2, 3, 4, 7, 8 und 9 ermittelt. Unter Einhaltung der Vorgegeben minimalen und maximalen Abmessungen wurde eine statische Auswertung nach DIN 18008-1 bzw. Teil 2 vorgenommen. Folgende Aufbauten wurden untersucht: (von innen nach außen)
1. ESG 4 / 12 / ESG 4 / 12 / VSG 8 - 1,52 PVB
2. ESG 8 / 12 / ESG 4 / 12 / VSG 8 - 1,52 PVB
3. ESG 8 / 12 / ESG 6 / 12 / VSG 10 - 1,52 PVB
4. ESG 8 / 12 / ESG 6 / 12 / VSG 12 - 1,52 PVB
5. ESG 4 / 16 / ESG 4 / 18 / VSG 8 - 1,52 PVB
6. ESG 8 / 16 / ESG 4 / 18 / VSG 8 - 1,52 PVB
7. ESG 8 / 16 / ESG 8 / 18 / VSG 10 - 1,52 PVB
8. ESG 8 / 16 / ESG 4 / 128/ VSG 12 - 1,52 PVB
3.2 Eigenschaften der Probekörper
Die VSG Aufbauten auf der Absturzseite (Außenscheibe) erfüllen durch eine 1,52 mm Dicke PVB-Folie und einer Mindeststärke von 8 mm die Eigenschaften einer P4A Verglasung. Des Weiteren wurden mit einem symmetrischen Scheibenzwischenraum von 12 mm gerechnet, welche einen Ug-Wert von 0,7 W/m2K aufweisen. Ein asymmetrischer Scheibenzwischenraum von 16 mm und 18 mm wurde gewählt, um dadurch einen Ug-Wert von 0,5 W/m2K zu erzielen. Schalltechnisch erzielen die Aufbauten folgende Werte (Abschätzungen der SWA Aachen vgl. Anlage 11-13):
1. Rw = ca. 39 (-2; -6) dB
2. Rw = ca. 39 dB
3. Rw = ca. 42 dB
4. Rw = ca. 43 dB
Für genauere Werte müsste man eine Schallschutzprüfung nach DIN EN ISO 101401:2016-12 durchführen. Da die Aufbauten mit einem asymmetrischen SZR nicht geprüft oder abgeschätzt sind, kann man nach Aussage des ift Rosenheim eine Verbesserung von ca. 1 - 2 dB erwarten. Somit wären folgende Schalltechnische Eigenschaften gegeben:
5. Rw = ca. 40 - 41 dB
6. Rw = ca. 40 - 41 dB
7. Rw = ca. 43 - 44 dB
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