1. Grundlagen der Tragfähigkeitsberechnung
Die Tragfähigkeit von Glas wird oft mithilfe der Biegezugfestigkeit berechnet. Diese ist eine wichtige Materialeigenschaft, die die maximale Spannung beschreibt, die das Glas aushalten kann, bevor es bricht. Die Biegezugfestigkeit von Standardfloatglas liegt beispielsweise bei etwa 45 MPa (Megapascal), variiert aber je nach Glasart und kann bei gehärtetem Glas deutlich höher sein.
2. Biegespannungsberechnung
Die Biegespannung σ\sigmaσ im Glas lässt sich berechnen mit:
M: Das Moment der Belastung, berechnet durch das Produkt der Belastung und des Abstandes.
W: Das Widerstandsmoment, das von der Glasgeometrie abhängt.
Das Widerstandsmoment für rechteckige Glasscheiben ist:
b: Breite des Glases
d: Dicke des Glases
3. Einfluss der Glasdicke
Je dicker das Glas, desto höher ist das Widerstandsmoment WWW und damit die Tragfähigkeit des Glases. Beispielsweise ist 10 mm dickes Glas viel tragfähiger als 4 mm Glas, was für größere Spannweiten und höhere Belastungen von Bedeutung ist.
4. Berücksichtigung von Lastarten
Belastungen können sowohl dynamisch (z. B. Windlasten) als auch statisch (z. B. Eigengewicht oder feste Auflasten) sein. Bei der Berechnung der Tragfähigkeit für unterschiedliche Lastfälle ist darauf zu achten, welche Belastungsdauer und -richtung zu erwarten ist.
5. Thermische Spannungen
Temperaturschwankungen erzeugen thermische Spannungen, die die Tragfähigkeit beeinträchtigen können. Besonders bei großflächigen Verglasungen oder in Regionen mit starken Temperaturunterschieden ist dies relevant.
6. Beispielberechnung
Angenommen, eine Glasplatte ist 1000 mm breit, 2000 mm hoch und 10 mm dick, und es wirkt eine gleichmäßige Belastung (z. B. Windlast) auf die Glasoberfläche. Um die Belastbarkeit zu berechnen, müssen Faktoren wie die Windlasten und die Montagesituation (z. B. 4-seitig eingespannt) in die Berechnung einfließen.
In der Praxis werden oft Berechnungssoftware und Normen wie die DIN 18008 („Glas im Bauwesen – Bemessungs- und Konstruktionsregeln“) genutzt, um die genauen Lasten und Tragfähigkeiten für Verglasungen zu ermitteln.
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