Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 05 okladka

 5/2019

wydanie dwujezyczne (pol-ang)

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

gpd2019 480x100  

 LiSEC SS Konfig 480x120

PlotComplex baner

 

 

Balustrady szklane zgodne z DIN 18008. Weryfikacja za pomocą symulacji MES
Data dodania: 03.06.13

     Przeszklenia fasad, balustrad i schodów muszą zapewnić ochronę przed upadkiem z wysokości. Do tej pory konieczne były zawsze laboratoryjne badania określające wytrzymałość na uderzenie, potwierdzające spełnienie wymogów bezpieczeństwa. W projekcie normy DIN 18008 jednak jest dopuszczona uproszczona procedura obliczeń na podstawie komputerowej symulacji MES (metoda elementów skończonych).

 

     Do tej pory balustrady szklane, jako przegrody zabezpieczające przed upadkiem, opierały się na następujących przepisach technicznych: zasady wykonywania przeszkleń z liniowym podparciem (TRLV), zasady w zakresie projektowania i realizacji przeszkleń mocowanych punktowo (TRPV) i zasady dla oszklenia zabezpieczającego przed upadkiem (TRAV). Obecnie przepisy te zostały zebrane i uzupełnione w normie DIN 18008 Szkło w budownictwie. Zasady projektowania i wykonania.

     Część 4 normy DIN 18008 (obecnie w wersji roboczej) zajmuje się konstrukcjami szklanymi oraz procedurami zaświadczającymi, że w danej konstrukcji spełnione są wymagania dotyczące bezpieczeństwa w razie awarii – rozbicia szkła. Zamiast metody opisanej w załączniku C TRAV (określanie naprężeń), norma DIN 18008 pozwala stosować uproszczoną metodę kalkulacji, w oparciu o równoważne obciążenie statyczne.

     Oprócz stosowanej dotychczas metody badań – technicznego testu za pomocą uderzenia wahadłem zgodnie z EN 12600* – w nowej normie wprowadzono możliwość stosowania: uproszczonej metody określania naprężeń wg załącznika C2 oraz metody symulacji MES w pełni uwzględniającej wpływ czynników dynamicznych, wg załącznika C3. Obecnie projekt normy jest w fazie uzgodnień, a zakończenie prac i publikacji gotowej normy oczekuje się w 2015 r. Niemniej jednak, korzystne jest zapoznać się już teraz z przyszłymi możliwościami stosowania „dowodów matematycznych” zamiast badań. W artykule opisano przykłady – możliwości stosowania normy E DIN 18008-4 – aby zapewnić projektantom i producentom wstępne informacje.

     Nowa norma dotycząca konstrukcji szklanych jest zgodna z zasadami i terminologią europejskich norm dotyczących projektowania, tzw. Eurokodów, które zostały oficjalnie wprowadzone w Niemczech w lipcu 2012 r.

 

 

Procedury wykazujące spełnienie wymogów bezpieczeństwa

     Zakres E DIN 18008-4 obejmuje szyby i balustrady, które mają spełnić wymogi dotyczące bezpieczeństwa podczas uderzenia. Poza samym szkłem, powinny być sprawdzone również podpory i cały system montażowy balustrady. Metodykę wykazywania, że przeszklenie posiada odporność na uderzenia oferuje także E DIN 18008-4 (projekt z 10.2011) – jak poprzednio (w TRAV) załączony jest uproszczony sposób tabelaryczny oraz możliwość wykonania badań wahadłem udarowym (załącznik A w E DIN 18008-4). Badania te muszą być wykonywane przez laboratorium akredytowane (notyfikowane).

     Badanie wahadłem udarowym jest uważane za „najlepszy sprawdzian” szklanej konstrukcji, a zatem jest często wymagane przez nadzór budowlany. W szczególności, jeżeli nie jest możliwe sprawdzenie poprawności działania szklanej konstrukcji w wyniku obliczeń statycznych (matematycznych) lub „podstawa naukowa” do matematycznego dowodu nie jest wiarygodna. Badanie doświadczalne jest szybkim i wiarygodnym testem udowadniającym, że badana konstrukcja stanowi właściwą ochronę przed upadkiem.

     Nową ideą jest możliwość wykonania sprawdzającego testu za pomocą dynamicznej symulacji MES. Metoda komputerowa jest jednak ograniczona do pewnych warunków obciążenia i kategorii konstrukcji.

 

 

Techniki symulacyjne ułatwiają sprawdzanie rozwiązań technicznych

     Obliczeniowy dowód, wykorzystujący komputerowe programy symulacyjne, oparty jest na metodzie elementów skończonych. Metoda ta, zwłaszcza w przypadku poszukiwania przez producentów nowych rozwiązań asortymentowych, pozwala na proste i niedrogie obliczenia sprawdzające różne warianty projektowanych elementów. Metoda symulacji w pierwszej kolejności jest wykorzystywana do sprawdzania różnych rodzajów przeszkleń. Struktura budynku i elementy złączne, stosowane do zamocowania konstrukcji przeszklonej do struktury budynku, nie są sprawdzane w takiej symulacji. Montaż szkła (mocowanie w ramie lub mocowanie punktowe) i elementy połączeniowe (np. do skręcania lub spawania) muszą być sprawdzane odrębnie w badaniu komponentów lub przez sprawdzenie obliczeniowe wg oficjalnie uznanej metody. Jednakże, można określić za pomocą „schematu przebiegu naprężeń” wpływ impulsu uderzeniowego, w taflę szklaną, przekazywanego na konstrukcję – obciążenie ramy, gdy typ mocowania i rodzaj elementów przyłączeniowych są określone.

 

     W niemieckich przepisach budowlanych na potwierdzenie spełnienia wymagań dotyczących ochrony przed upadkiem z wysokości wymagana jest następująca dokumentacja:

  • szczegółowe rysunki (1:1) z pełnym zwymiarowaniem;
  • dokładna identyfikacja wszystkich składników, takich jak łączniki, profile, systemy uszczelnień, elementy konstrukcji;
  • obliczenia statyczne z dokładnym rozplanowaniem wymienionych składników;
  • aprobata techniczna lub podobne atesty dla poszczególnych składników i typów mocowań, które powinny być określone i muszą posiadać odpowiednie dopuszczenia do stosowania w danych konstrukcjach;
  • potwierdzenia spełnienia dodatkowych wymagań przez poszczególne elementy (np. dotyczących ochrony przeciwpożarowej).

     Jeżeli nie mogą być przedstawione atesty dotyczące konstrukcji przeszklonej zmontowanej w całości, może być również przeprowadzone badanie wahadłem udarowym zgodnie z EN 12600, które zostanie wykonane na miejscu budowy określonego budynku.

     Symulacja komputerowa badania wahadłem udarowym z pełnym odwzorowaniem dynamicznych (impulsowych) oddziaływań z wykorzystaniem MES może być przedmiotem niezależnego audytu. Oprogramowanie do symulacji MES odwzorowujące uderzenie musi zostać uprzednio zweryfikowane. Oznacza to, że symulowane przebiegi naprężeń (wykres zależności przyspieszenie-czas dla wahadła i wykres naprężenia główne-czas dla szyby), wykonane przez odpowiednie oprogramowanie, są zgodne z normatywnymi wykresami, czyli nie przekraczają określonych zakresów tolerancji.

 

 

2013-04-17-1

Metoda badania wahadłem udarowym, wykonywana w laboratorium zgodnie z EN 12600, w tym możliwości wykrywania dla poszczególnych elementów schematu przepływu naprężeń.

 

 

     Podstawą weryfikacji oprogramowania do wykonywania komputerowych symulacji jest porównywanie wyników z rzeczywistymi badaniami wahadłem udarowym. Producenci oprogramowania muszą uzyskać taką weryfikację w wyniku współpracy z uznanymi i niezależnymi instytutami badawczymi.

     Instytut IFT Rosenheim wraz z Uniwersytetem Technicznym w Rosenheim rozpoczęli projekt badawczy w celu opracowania metodyki do weryfikacji takich programów komputerowych. Głównym zadaniem jest wyjaśnienie wpływu ustawień parametrów, modelowanie zachowań wahadła i tafli szklanej na wykresach do weryfikacji oprogramowania. Powinny też być oceniane: niezawodność aplikacji i powtarzalność wyników testów symulacyjnych.

     Ważnym wymogiem Niemieckiego Instytutu Techniki Budowlanej (DIBt) i komisji normalizacyjnej DIN jest to, że symulacja może być przeprowadzona przez „zwykłych” użytkowników, a nie tylko przez ekspertów od symulacji komputerowych. Oznacza to, że nieprawidłowe działanie oprogramowania musi być w dużej mierze wykluczone, a jego producent musi to zapewnić przez wewnętrzne mechanizmy kontrolne.

 

 

2013-04-17-2

Wykres pokazuje naprężenia w przekroju płyty szklanej po uderzeniu, na podstawie obliczeń symulacji komputerowych wykonanych metodą MES.

 

 

     Przy stosowaniu oprogramowania tylko wstępny projekt jest możliwy do wykonania przez niedoświadczonych użytkowników. Uznając właściwe kompetencje potrzebne do wykonywania projektów budowlanych, określone przez przepisy budowlane, należy podkreślić, że ostateczny projekt techniczny musi być autoryzowany przez uprawnionego inżyniera budowlanego. Projekt taki wymaga dogłębnej znajomości mechaniki budowli i określania obciążeń statycznych, zrozumienie metodyki obliczeń nieliniowych i doświadczenie w obliczeniach MES. Ponadto są konieczne: znajomość charakteru przepływu naprężeń i poprawnej interpretacji wyników symulacji komputerowej.

     Jeśli proces weryfikacji oprogramowania nie został zakończony, to symulacja może być używana tylko w fazie projektu wstępnego. Tylko po urzędowej weryfikacji oprogramowania przez niezależny notyfikowany instytut badawczy, wyniki symulacji mogą być uznawane. W instytucie IFT Rosenheim obecnie trwają prace badawcze nad metodyką weryfikacji oprogramowania oraz możliwością porównania wyników symulacji komputerowych i „prawdziwych” testów laboratoryjnych.

 

mgr inż. Harald W. Krewinkel
IFT Rosenheim

 

*) PN-EN 12600:2004 Szkło w budownictwie. Badanie wahadłem. Udarowa metoda badania i klasyfikacja szkła płaskiego. Zakres normy: Opisano metodę badania wahadłem udarowym pojedynczych tafli szkła płaskiego, stosowanego w budownictwie w celu zaklasyfikowania wyrobów szklanych do jednej z trzech głównych klas po uderzeniu i ocenie sposobu pękania.

 

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 4/2013

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik