FAGSTOFF

Glasset i fasaden på restaurant Hoven i Loen er dimensjonert for vindlast som er «fem ganger» høyere enn orkan. Isolerrutene er trykkjustert under produksjon for montering i 1010m høyde over havet. Foto: Ann-Helen Blakset

Ny standard for dimensjonering av glass

NS-EN 16612:2019 Bygningsglass – Bestemmelse av kapasitet ved beregning for ruter belastet normalt på glassplanet, er den første norske og felles europeiske standarden for dimensjonering av glass. Den er utviklet av arbeidsgruppe CEN/TC 129/WG8 i den europeiske standardiseringsorganisasjonen.

  • Tekst: Nils Landa, teknisk leder Bolseth Glass. Medlem av CEN/TC 129/WG8 og CEN/TC 250/SC11

NS-EN 16612 omhandler bygningsglass brukt som utfyllingselement i vinduer, fasader, glasstak og dører belastet med en jevnt fordelt last normalt på glassplanet som vind-, snø- og egenlast. Glassruten må være kontinuerlig opplagt på alle sider, for eksempel montert inn i et profilsystem av metall eller tre.

Arbeidet med EN 16612 startet i 1989 og ble avsluttet i 2019. Foreløpige utgaver har vært tilgjengelig og brukt av glassbransjen i noen år, blant annet ved utarbeidelsen av NS 3510:2015 Sikkerhetsruter i byggverk – Krav til prosjektering og klasser for ulike bruksområder. Standarden var første gang på høring i år 2000, da med betegnelsen EN 13474. Men det skulle altså ta 30 år å fullføre og få godkjent den endelige utgaven. CEN/TC 129/WG8 har fått fram en god standard som gir brukeren grundig innsikt i glassets egenskaper.

Økt behov for glass-standard

Norsk og europeisk glassbransje har forandret seg svært mye de siste 30 årene. Bruk av 3-lags glass, store glassformater, utstrakt bruk av herdet og laminert sikkerhetsglass samt større handel på tvers av grensene i Europa er typisk for denne utviklingen.

Samtidig er nye produkter utviklet og kravene til dokumentasjon skjerpet. Standarden for dokumentasjon av bæreevne må derfor være generell og fleksibel i forhold til produkter og løsninger, og gi det sikkerhetsnivået som kreves for å bli akseptert i markedet.

Dimensjonerende strekkfasthet

En helt sentral forutsetning for å kunne utarbeide standarder for dimensjonering er å vite hvor sterkt materialet er. Tidlig i prosessen utviklet arbeidsgruppen derfor en ny metode for testing av glassets bøyestrekkfasthet, og det ble gjennomført et omfattende testprogram basert på den nye standarden EN 1288-2 Bygningsglass – Bestemmelse av bøyestyrke i glass – Del 2: Prøving med to konsentriske ringer på plane prøvelegemer med store prøveflater:

  • 771 stk. 6 mm tykke floatglass med dimensjon 1x1m, fra 11 europeiske glassverk, ble testet.
  • Resultatene viste veldig stor spredning i strekkfastheten, fra 30 til 116 N/mm2, også på glass fra samme verk.
  • Etter en statistisk analyse ble karakteristisk strekkfasthet satt til 45 N/mm2 og dimensjonerende fasthet til 25 N/mm2 for vindlast basert på materialfaktor 1,8. Dette gir et risikonivå på 5 x10-5 som betyr at bare 1 av 20.000 glassruter statistisk sett har fasthet som er lavere enn 25 N/mm2.

Lastvarighet påvirker strekkfasthet

Overflaten til glass er hydrofil, det vil si at den tiltrekker seg vannmolekyler som fester seg ved hjelp av intermolekylære krefter. Selv når det tilsynelatende er tørt, har glass et overflatelag med vannmolekyler på seg.

Noen kjemiske bindinger i glasset kan skades av dette vannet og føre til en effekt som kalles statisk utmattelse, som mer korrekt kan betegnes spenningskorrosjon. Når glassoverflaten blir utsatt for strekkspenninger vil vannet bryte de kjemiske bindingene rundt mikroriss hvor spenningene er størst. Denne nedbrytingen skjer over tid helt til man når et visst grense nivå. Enkelt sagt betyr dette at når lastvarigheten øker vil styrken til glasset reduseres. Glass er derfor sterkest mot korttidslaster som vind og svakest mot langtidslaster og permanente laster som snø- og egenlast. Standarden angir dette med faktoren for lastvarighet kmod. Se diagram 1 for typiske verdier av strekkfasthet etter NS-EN 16612 for vanlig float glass og herdet glass for ulike last-typer.

Når strekkspenningene i glasset reduseres etter en belastning, vil mekanismen som styrer spenningskorrosjonen ha en «helbredende» effekt på glasset. Skadede partier med mikroriss etter belastningen tilbakeføres til sin mer stabile form og glassets styrke gjenopprettes.

Siden glassets strekkfasthet i stor grad er avhengig av lastens varighet er det en utfordring å kombinere laster med ulik varighet når man utfører beregninger. Standarden angir tre metoder for hvordan dette kan gjøres.

Illustrasjon av Dimensjonerende strekkfasthet

Diagram 1

Eurokode setter sikkerhetskrav til glass

Etter innføring av Eurokode for konstruksjoner på starten av 2000 tallet ble det et generelt krav at alle materialer skal dimensjoneres etter samme grunnlag for å sikre likt sikkerhetsnivå. Dette er definert i NS-EN 1990, Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner.

Siden Eurokode ikke definerer egen konsekvensklasse for ikke-konstruktivt glass, ble det en utfordrende og tidkrevende prosess å få godkjent prinsippet om å sette lavere sikkerhetskrav til glass enn for eksempel til søyler og bjelker av betong og stål i et bygg.

Saken ble til slutt løst ved at NS-EN 16612 er gjeldende for glass i utfyllingselementer som defineres å være i en lavere konsekvensklasse enn CC1-CC3 i NS-EN 1990. I praksis medfører det at partiell lastfaktor for nyttelast (som vind og snø) og egenlast i bruddgrensetilstand reduseres til 1,1 i NS-EN 16612 fra henholdsvis 1,5 og 1,2 i NS-EN 1990.

Forslag til revidert NS-EN 1990 har med ny konsekvensklasse CC0 som er tilpasset glass brukt som utfyllingselement.

Lastfordeling i forseglede ruter

Det luft- og gassfylte hulrommet i 2- og 3-lags forseglede ruter er som en elastisk pute som overfører spenninger slik at de ytre lastene fordeles mellom glasslagene. Standarden viser hvordan denne kompliserte lastfordelingen kan beregnes, og sier samtidig at spenningene i hvert glasslag i en forseglet rute skal beregnes og kontrolleres.

Varierende trykkforhold

I forseglede ruter vil det på grunn av variasjon i atmosfærisk trykk og temperatur samt høydeforskjell mellom produksjon- og montasjested oppstå spenningsforskjeller mellom det forseglede hulrommet og omgivelsen. Dette kan gi store spenninger i glasset og kan beregnes etter NS-EN 16612. Man skal være oppmerksom på at små og stive glassruter kan bryte sammen på grunn av disse spenningene.

Lineær og ikke-lineær beregning

Standarden angir at spenning og deformasjon skal beregnes etter geometrisk lineær plateteori basert på bøyespenninger.

For glassruter som er fritt opplagt på alle sider, og hvor deformasjonen forårsaket av lastene overstiger rundt halve glasstykkelsen, vil geometrisk lineær plateteori basert på bøyespenninger overestimere spenninger og deformasjoner. I slike situasjoner skjer det en gradvis overgang fra kun bøyespenning til en kombinasjon av bøye- og membranspenning i glassruten. Beregninger kan da utføres etter geometrisk ikke-lineær plateteori som vil kunne gi lavere spenninger og deformasjoner.

Beregningsmetoder for laminert glass

Laminert glass produseres ved at to eller flere lag glass limes sammen med ett eller flere lag laminatfolier. Den mest brukte folien er av polyvinylbutyral (pvb). Nye typer laminatfolier gir bedre konstruktivt samvirke, blant annet folier av ionoplast. Det er viktig at man kjenner egenskapene og har beregningsregler for å utnytte potensialet til hver enkelt type.

For å løse det besluttet CEN/TC 129/WG8 å utvikle en ny testmetode: NS-EN 16613:2019 Bygningsglass – Laminert glass og laminert sikkerhetsglass – Bestemmelse av viskoelastiske egenskaper til laminatfolier.

Samtidig utarbeidet arbeidsgruppen en forenklet metode for å beregne ekvivalent tykkelse av laminert glass basert på en ω-verdi (omega) som er funksjon av 12 ulike lastforhold, definert ved lastvarighet og temperatur, og kategori laminatfolie definert ved stivhetsfamilie 0, 1 og 2.

Laminatfoliers evne til å hindre at glasslagene sklir fritt i forhold til hverandre når ruten belastes, med andre ord hvor effektivt konstruktivt samvirke det blir i det laminerte glasset, varierer med lastvarighet og temperatur. Egenskapen angis med skjærmodulen G, og er best ved kort lastvarighet og lave temperaturer. Det må understrekes at den forenklede metoden med ekvivalent tykkelse kun er gjeldende for glassruter kontinuerlig opplagt på alle sider og belastet med en jevnt fordelt last normalt på glassplanet. For alle andre situasjoner kan beregning av laminerte ruter utføres ved hjelp av finit-element program hvor verdien for foliens skjærmodul benyttes.

Ny Eurokode

Arbeidet med Eurokode for konstruktivt glass, med konsekvensklasser om dekkes av NS-EN 1990, er godt i gang. Standarden vil bestå av tre deler og er ment å dekke bruk av glass som ikke er omfattet av NS-EN 16612. Typiske komponenter er avstivende glassfinner, søyler, bjelker, selvbærende glasstak, punktfestet glass, rekkverk og gulv. Arbeidet utføres av CEN/TC 250/SC11.

NS-EN 16612 og de andre standardene som omtales er tilgjengelige hos Standard Norge, www.standard.no.

Siste saker fra nyhetsrommet

Foto av Benjamin HjortlandGF
bransjeregisteret 2018. Illustrasjon.
Harald Aase. Foto: ©Adam Stirling

Harald Aase
Kommunikasjonsrådgiver

e-post: aase@gffn.no
tlf: + 47 950 84 298

Abonner på vårt nyhetsbrev

Få det siste fra glass- og fasadebransjen rett i innboksen.