Funktionsweise

In verglasten Stahlglaswerken, wie zum Beispiel Glasdächern und Treppen mit Ganzglasbrüstungen, haben die Glasscheiben keine global lastabtragende Funktion. Die erstaunlich hohe Druckbeanspruchbarkeit bleibt ungenutzt. Bei der Stahlglasbauweise hingegen wird sie konsequent genutzt, wie der Vergleich des verglasten Stahlträgers mit dem funktionsgleichen Stahlglasträger zeigt.

Tragverhalten
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Verglaster Stahlträger
(Stahlträger mit Ganzglasbrüstung)
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Stahlglasträger
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Statisches System des Stahlglasträgers
(Fachwerk)
  Druckstäbe (Glas)     
  Zugstäbe (Stahl)

Der Stahlglasträger verhält sich wie ein Fachwerkträger, bei dem die Brüstungsscheiben die Funktion der Obergurtstäbe und der Diagonalstäbe übernehmen. Gegenüber dem verglasten Stahlträger kommen die zwischen den Scheiben liegenden Pfostenstäbe hinzu, der Stahlträger selbst wird zum Untergurt. In die Glasscheiben werden die Kräfte ausschließlich über Kontakt eingetragen, so dass die Scheiben in ihrer Ebene nur durch Druckkräfte beansprucht werden.

Ebene Tragwerksformen
In Fortführung der Idee vom Fachwerk lässt sich aus einzelnen Scheiben aus Glas eine beliebig große Scheibe aus Stahlglas erzeugen. Es entsteht eine Scheibe mit hoher Schubsteifigkeit und geringer Biegesteifigkeit - wie ein Blatt Papier.
Modell Stahlglasscheibe


Stahlglasscheibe
Durch Knicken erhält man Faltwerke
Papiermodelle
Papiermodelle, durch Falten aus Stahlglasscheiben entstanden
Man kann die Stahlglasscheibe aber auch unterspannen, aufhängen oder als Druckgurtebene eines Raumfachwerks verwenden
Gekrümmte Tragwerksformen

Aus einzelnen Glasscheiben lassen sich auch räumlich gekrümmte Flächen fügen. Es entstehen Stahlglasschalen, mit denen man ähnlich verfahren kann wie mit den Stahlglasscheiben.

 

Tragwerkselemente

Ein Stahlglastragwerk besteht im wesentlichen aus

tl_files/images/Stahlglas_Prinzip/element1.jpg Verbundglasscheiben
Die Verbundglasscheiben von Stahlglastragwerken werden einem besonderen, auf den Tragwerkstyp abgestimmten Qualitätssicherungsverfahren unterworfen.

tl_files/images/Stahlglas_Prinzip/element2.jpg Bewehrungsstäbe
Es werden vorzugsweise normalfeste und hochfeste Rundstäbe verwendet. Aber auch Seile, Bänder oder Drähte können in bestimmten Fällen vorteilhaft sein.

tl_files/images/Stahlglas_Prinzip/element3.jpg Scheibenverbinder
dienen zur Koppelung der Scheiben mit den Bewehrungsstäben und untereinander.

Unter den Einwirkungen verformen sich die Glasscheiben und verändern ihre Lage zueinander. In den Scheibenverbindern sorgen lastzentrierende und lastdosierende Elemente dafür, dass dadurch nur geringe zusätzliche Beanspruchungen der Glasscheiben entstehen.

 

So verhalten sich Stahlglastragwerke duktil, obschon die Glasscheiben ausgeprägt sprödes Verhalten zeigen. Die damit verbundene Fähigkeit zur Beanspruchungsumlagerung ist insbesondere im Falle von Scheibenbeschädigung und Scheibenausfall unverzichtbar.

 

Hinzu kommen können weitere Verbinder, z. B.

 

Kantenverbinder


Bei manchen Tragwerkstypen ist es zweckmäßig, benachbarte Scheiben an den Kanten biegesteif miteinander zu verbinden.

Vorteile von Stahlglastragwerken

Transparenz

Ins Auge fallend ist die fast vollständige Transparenz - keine störenden Stahlprofile wie bei verglasten Stahltragwerken. Beim schrägen Blick auf Stahlglasdächer wird das besonders deutlich. Die Stahlbewehrung liegt zwischen den Scheiben und wird kaum wahrgenommen. Beim schrägen Blick auf Stahlglasdächer wird dies besonders deutlich.

Unbeschränkte Tragwerksabmessungen

Bei Ganzglastragwerken werden die Abmessungen durch die verfügbaren Scheibengrößen, bzw. die Lochschwächungen der Verbindungen und die fehlende Duktilität beschränkt. Tragwerke aus Stahlglas können grundsätzlich aus nahezu beliebig vielen Scheiben zusammengesetzt werden.

Hohe Robustheit

Bei Glaskonstruktionen muss im Allgemeinen mit Beschädigung einzelner Scheiben durch unplanmäßige Nutzung, zum Beispiel mit harten Gegenständen, gerechnet werden. Auch milder Vandalismus kann im Allgemeinen nicht unberücksichtigt bleiben. Im Gegensatz zur Zugfestigkeit wird die Druckfestigkeit der Scheiben durch Risse nur wenig reduziert.

Aufgrund der durch die Scheibenverbinder bewirkten Duktilität des Tragwerks können die Steifigkeitsänderungen im Falle von Beschädigungen durch Beanspruchungsumlagerungen aufgefangen werden.