Wprowadzenie do projektowania szkła konstrukcyjnego według aktualnych norm europejskich

Autor

DOI:

https://doi.org/10.24425/ace.2022.140634

Keywords

konstrukcja szklana, szkło konstrukcyjne, szkło laminowane, projektowanie, EN 16612, CEN/TS 19100, Eurokod 10

Abstrakt

Szkło jest materiałem powszechnie stosowanym w budownictwie. Rozwój jego technologii oraz wzrost wiedzy dotyczącej właściwości mechanicznych i wytrzymałościowych sprzyja również możliwościom stosowania szkła jako materiału konstrukcyjnego. Konstrukcyjne zastosowanie szkła jest szczególnie istotne dla kształtowania rozwiązań architektonicznych, w których transparentność stanowi szczególną cechę estetyczną. Wraz z rozwojem konstrukcji szklanych są opracowywane metody ich projektowania oraz wytyczne i normy w tym zakresie. W artykule scharakteryzowano podstawowe właściwości szkła jako materiału konstrukcyjnego. Ponadto omówiono główne założenia wytycznych niemieckich TRxV, serii niemieckich norm DIN 18008 oraz norm europejskich (mających również status polskich norm) PN-EN 16612 wraz z EN 16613. Artykuł przedstawia także koncepcję projektowania szkła konstrukcyjnego zawartą w projekcie normy CEN/TS 19100, która stanowi podstawę opracowania zharmonizowanej normy Europejskiej - Eurokodu 10 dotyczącego projektowania konstrukcji szklanych. Zgodnie z tą prenormą szklane elementy konstrukcyjne będą weryfikowane ze względu na ich bezpieczeństwo w oparciu o cztery stany graniczne w zależności od tzw. klasy konsekwencji pęknięć. Oprócz klasycznych stanów granicznych, tj. stanu granicznego nośności i stanu granicznego użytkowalności, zakłada się również wprowadzenie stanu granicznego pęknięcia i stanu granicznego po pęknięciu. W artykule poruszono także kwestię pracy szkła laminowanego w elementach konstrukcyjnych. W zależności od stopnia zespolenia tafli szklanych i międzywarstw polimerowych lub jonomerowych, można wyróżnić szkło laminowane całkowicie zespolone, lub niezespolone, a także pracujące w sytuacjach pośrednich. Biorąc pod uwagę charakter pracy szkła laminowanego, przy jego projektowaniu oblicza się tzw. grubość efektywną. W artykule omówiono metody wyznaczania grubości efektywnej zawarte w europejskich normach i wytycznych.

Bibliografia

[1] C.J. De Lima, F. Veer, O. Çopuroglu, R. Nijsee, “Advancements and Challenges in Glass Concepts, Manufacturing and Applications”, presented at 13th International Congress on Advances in Civil Engineering, 12-14 Sep. 2018, Izmir, 2018.

[2] Ch. Schittisch, “Glass Pavilion at Broadfield House in Kingswinford Architecture”, in Auf Den Zweiten Blick / Architecture and the Test of Time, K. Arima, et. al. Munich: Detail, 2012.

[3] M. Marchewka, “Advances in the Use of Structural Glass”, in Challenging Glass 2: Conference on Architectural and Structural Applications on Glass, J. Bos, Ch. Louter, R. Veer, Eds. Delf, 2010.

[4] J. O’Callaghan, “Adventures with Structural Glass”, Glass Performance Days, South Africa, 2012.

[5] Ch. Bedon, M. Santarsiero, “Transparency in Structural Glass Transparency Via Mechanical Adhesive and Laminated Connections - Existing Research and Developments”, Advanced Engineering Materials, 2018, vol. 20, no. 5, pp. 1-18, DOI: 10.1002/adem.201700815.

[6] M. Teich. Ch. Bauchinger, “Aktuelle Entwicklungen und Konstruktionstechniken für Glasfassaden”, Bautechnik, 2020, vol. 97, pp. 338-343, DOI: 10.1002/bate.202000014.

[7] A. Józwik, “O możliwościach zastosowania szkła w elementach konstrukcyjnych”, Inżynieria i Budownictwo, 2017, vol. 9, pp. 459-462.

[8] TU0905 - Structural Glass - Novel design methods and next generation products. [Online]. Available: https://www.cost.eu/actions/TU0905/. [Accessed: 10.07.2021].

[9] M. Feldman, R. Kasper, et al., Guidance for European Structural Design of Glass Components. 2014.

[10] M. Kozłowski, Balustrady szklane. Analizy doświadczalne obliczeniowe, podstawy projektowania. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2019.

[11] H. Zobel, “Normalizacja w procesie projektowania w budownictwie”. [Online]. Available: https://www.piib.org.pl/aktualnosci/informacje-biezace/4472-normalizacja-w-procesie-projektowania-w-budownictwie. [Accessed: 10.07.2021].

[12] M. Haldimann, A. Luible, M. Overen, Structural use of glass. Zürich: IABSE, 2008.

[13] N.I. Min’ko, V.M. Nartsev, “Factors Affecting the Strength of the Glass”, Middle-East Journal of Scientific Research, 2013, vol. 18, no. 11, pp. 1616-1624.

[14] A.A. Griffith, “The phenomena of rupture and flow in solids”, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1921, vol. 221, no. 582-593, DOI: 10.1098/rsta.1921.0006.

[15] EN 572-1:2012+A1:2016 Glass in building - Basic soda lime silicate glass products - Part 1: Definitions and general physical and mechanical properties.

[16] EN 1863-1:2011 Glass in building - Heat strengthened soda lime silicate glass - Part 1: Definition and description.

[17] EN 12150-1:2015+A1:2019 Glass in building - Thermally toughened soda lime silicate safety glass - Part 1: Definition and description.

[18] EN 12337-1:2000 Glass in building - Chemically strengthened soda lime silicate glass - Part 1: Definition and description.

[19] M. Martin, X. Centelles, A. Solé, C. Barreneche, A.I. Fernández, L.F. Cabeza, “Polymeric interlayer materials for laminated glass: A review”, Construction and Building Materials, 2020, vol. 230, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116897.

[20] J. Schneider, “Performance Comparision of Structural Interlayers”, in Challenging Glass 6: Conference on Architectural and Structural Applications on Glass, Ch. Louter, et al., Eds., 2018, vol. 6, DOI: 10.7480/cgc.6.2202.

[21] Trosifol® Architectural Glazing for architects, designers, engineers and consultants. [Online]. Available: https://www.trosifol.com/fileadmin/user_upload/TROSIFOL/support/downloads/product_brochures/pdf_documents/architecture/Trosifol_SentryGlas_Architectural-Glazing.pdf. [Accessed: 10.07.2021].

[22] SentryGlas® Ionoplast Interlayer. [Online]. Available: https://www.trosifol.com/fileadmin/user_upload/technical_information/downloads/sentryglas/150129_Kuraray_TM_Datenblatt_SG.pdf. [Accessed:10.07.2021].

[23] W.M. Stevels, P.D. Haene, P. Zhang, S. Haldeman, “A Comparison of Different Methodologies for PVB Interlayer Modulus Characterization”, in Challenging Glass 5: Conference on Architectural and Structural Applications on Glass, vol. 5, J. Belis, F. Bos, Ch. Louter, Eds. Ghent, 2016, DOI: 10.7480/cgc.5.2266.

[24] W.M. Stevels, “PVB Interlayer Modulus Properties in Contemporary European Standards”, Glass Performance Days. Tampere, 2019, pp. 56-60.

[25] M. Gwózdź, Konstrukcje szklane i aluminiowo-szklane. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2020.

[26] J. Belis, J. Depauw, D. Callewaert, D. Delincé, R. Van Impe, “Failure mechanisms and residual capacity of annealed glass/SGP laminated beams at room temperature”, Engineering Failure Analysis, 2009, vol. 16, no. 6, pp. 1866-1875, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2008.09.023.

[27] A. Kott, “Zum Trag- und Resttragverhalten von Verbundsicherheitsglas”, Doctoral Thesis ETH Zürich, 2006, Prof. T. Vogel, Prof. Dr. K. Begmeister, DOI: 10.3929/ethz-a-005170632.

[28] G. Siebert, “Aktueller Stand der Glasnormung”, Stahlabu, 2015, vol. 84, no. S1, pp. 21-29, DOI: 10.1002/stab.201590079.

[29] T. Wüest, A. Luible, “Glass Design in Switzerland”, in Challenging Glass 7, vol. 7, J. Belis, F. Bos, Ch. Louter, Eds. Ghent, 2020, DOI: 10.7480/cgc.7.4610.

[30] TRLV Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen (Technical rules for the use of glazing with linear supports), DIBt, August 2006.

[31] TRPV Technische Regeln für die Bemessung und Ausführung punktförmig gelagerter Verglasungen (Technical rules for the use of glazing with supports at individual points), DIBt, August 2006.

[32] TRAV Technische Regeln für die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen (Technical rules for the use of safety-barier glazing), DIBt, January 2003.

[33] A. Haese, G. Siebert, “DIN 18008 - Experience after one year of applying the new German glass design standard”, in Challenging Glass 5: Conference on Architectural and Structural Applications on Glass, J. Belis, F. Bos, Ch. Louter, Eds. Ghent, 2016, DOI: 10.7480/cgc.5.2288.

[34] DIN 18008-1:2010-12 (currently DIN 18008-1:2020-05) Glass in building - Design and construction rules - Part 1: Terms and general bases.

[35] DIN 18008-2:2010-12 (currently DIN 18008-1:2020-05) Glass in building - Design and construction rules - Part 2: Linearly supported glazing.

[36] DIN 18008-3:2013-07 Glass in building - Design and construction rules - Part 3: Point fixed glazing.

[37] DIN 18008-4:2013-07 Glass in building - Design and construction rules - Part 4: Additional requirement for safety-barrier glazing.

[38] DIN 18008-5:2013-07 Glass in building - Design and construction rules - Part 5: Additional requirement for walk-on glazing.

[39] DIN 18008-6:2018-02 Glass in building - Design and construction rules - Part 6: Additional requirement for walk-on glazing in case of maintenance procedures and for fall-through glazing.

[40] G. Siebert, “Comparison of IGU-design according to German and European Standards”, Engineered Transparency 2018: Glass in Architectural Engineering, 2018, vol. 2, no. 5-6, pp. 81-92, DOI: 10.1002/cepa.912.

[41] G. Siebert, M. Botz, M.A. Kraus, “Comparison of LSG-design according to German and European Standards”, in: Engineered Transparency 2018. Glass in Architecture and Structural Engineering, J. Schneider, B. Weller, Eds. Berlin: Ernst und Sohn, 2018, vol. 2, no. 5-6, pp. 93-102, DOI: 10.1002/cepa.913.

[42] A. Piekarczuk, “Projektowanie konstrukcji ze szkła budowlanego. Dokumenty normatywne”, Budownictwo i Prawo, 2018, vol. 21, no. 2, pp. 10-13.

[43] M. Feldmann, P. Di Biase, “The CEN-ST "Structural Glass - Design and Construction" as pre-standard for the Eurocode”, Ce/papers, 2018, vol. 3, no. 1, pp. 73-82, DOI: 10.1002/cepa.1001.

[44] CEN/TS 19100-1:2021 Design of glass structures - Part 1: Basis of design and materials.

[45] CEN/TS 19100-2:2021 Design of glass structures - Part 2: Design of out-of-plane loaded glass components.

[46] CEN/TS 19100-3:2021 Design of glass structures - Part 3: Design of in-plane loaded glass components and their mechanics joints.

[47] EN 1990:2002+A1:2005 Eurocode - Basis of structural design.

[48] EN16612:2019 Glass in building - Determination of the lateral load resistance of glass panes by calculation.

[49] EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures.

[50] P. Foraboschi, “Analytical modeling to predict thermal shock failure and maximum temperature gradients of a glass panel”, Material & Design, 2017, vol. 134, pp. 301-319, DOI: 10.1016/j.matdes.2017.08.021.

[51] J. Schijve, Fatigue of Structures and Materials. Dordrecht: Springer, 2009.

[52] N. Pourmoghaddam, J. Schneider, “Finite-element analysis of the residual stresses in tempered glass plates with holes or cut-outs”, Glass Structural Engineering, 2018, no. 3, pp. 17-37, DOI: 10.1007/s40940-018-0055-z.

[53] G. Šaučiuvenas, T. Gečys, A. Mudrov, L. Ustinovichius, Cz. Miedzialowski, “The analysis of stress distribution in tempered structural glass with stress concentrators under tension and compression”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2020, vol.20, no. 3, pp. 66-77, DOI: 10.1007/s43452-020-00067-5.

[54] EN 13830:2015+A1:2020 Curtatin walling - Product standard.

[55] J. Kuntsche, M. Schuster, J. Schneider, “Engineering design of laminated safety glass considering the shear coupling: a review”, Glass Structural Engineering, 2019, vol. 4, pp. 209-228, DOI: 10.1007/s40940-019-00097-3.

[56] EN 16613:2019 Glass in building - Laminate glass and laminated safety glass - Determination of interlayer viscoelastic properties.

[57] M.A. Kraus, M. Botz, G. Siebert, “Structural Design of Laminated Glass Under Consideration of the Shear Coupling According to German, European an US Standards”, Conference paper GlassCon Global, Chicago, 2018.

[58] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “Enhanced Effective Thickness of multi-layered laminated glass”, Composites Part B: Engineering, 2014, vol. 64, pp. 202-213, DOI: 10.1016/j.compositesb.2014.04.018.

[59] E.Wölfel, “Nachgiebiger Verbund Eine Näherungslösung und deren Anwendungsmöglichkeiten”, Stahlbau, 1987, vol. 56, no. 6, pp. 173-180.

[60] S.J. Bennison, I. Stelzer, “Structural properties of laminated glass. Short course”, Glass Performance Days, Tampere, 2009.

[61] I. Calderone, P.S. Davies, S.J. Bennison, H. Xiaokun, L. Gang, “Effective laminated thickness for the design of laminated glass”, Glass Performance Days, Tampere, 2009, pp. 1-3.

[62] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “The effective thickness of laminated glass plates”, Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2012, vol. 7, no. 4, pp. 375-400, DOI: 10.2140/jomms.2012.7.375.

[63] M. Gwóźdź, P. Woźniczka, “New static analysis methods for plates made of monolithic and laminated glass”, Archives of Civil Engineering, 2020, vol. 66, no. 4, pp. 593-603, DOI: 10.24425/ace.2020.135239.

[64] EN 13474-1:1999 Glass in building - Design of glass panes - Part 1: General basis of glass.

[65] CNR-DT 201:2013 Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Costruzioni con Elementi Strutturali di Vetro (Guide for the Design, Construction and Control of Buildings with Structural Glass Elements).

[66] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “Effective thickness of laminated glass beams: New expression via a variational approach”, Engineering Structures, 2012, vol. 38, pp. 53-67, DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.12.039.

[67] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “Practical expressions for the design of laminated glass”, Composites: Part B, 2013, vol. 45, no. 1, pp. 1677-1688, DOI: 10.1016/j.compositesb.2012.09.073.

[68] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “The effective thickness of laminated glass: Inconsistency of the formulation in proposal of EN-standards”, Composites: Part B, 2013, vol. 55, pp. 109-118, DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.05.025.

[69] L. Galuppi, G. Royer-Carfagni, “Enhanced effective thickness (EET) of curved laminated glass”, Annals Solid Structural Mechanics, 2015, vol. 7, pp. 71-92, DOI: 10.1007/s12356-015-0043-9.

[70] A. Nizich, L. Galuppi, “Enhanced Effective Thickness method for Cantilevered Laminated Glass Balustrades”, Glass Performance Days, Tampere, 2019, pp. 398-401.

[71] J. Schneider, “Next generation ionoplast for improved lamination”, Glass Performance Days, Tampere, 2019, pp. 61-63.

Pobrania

Opublikowane

2022-06-30

Jak cytować

Jóźwik, Anna. „Wprowadzenie Do Projektowania szkła Konstrukcyjnego według Aktualnych Norm Europejskich”. Archives of Civil Engineering, t. 68, nr 2, czerwiec 2022, s. 147-70, doi:10.24425/ace.2022.140634.

Numer

Tom 68 Nr 2 (2022)

Dział

Articles
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Podobne artykuły

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.