Forside: Bakgrunn Pilkington Planar, Flytogterminalen, Oslo Lufthavn Gardermoen

Detaljer fra venstre Glassbro, glasstec 2004, Düsseldorf

TESA forskyvningsmåler, forsøk, NTNU, Trondheim UV-herding, Pilkington Norge AS, Trondheim Stålwire, forsøk, NTNU, Trondheim

FORORD

Forord Høst- og vårsemesteret 2002/03 hadde jeg et utvekslingsår ved Universität Karlsruhe i Tyskland. Her fulgte jeg blant annet faget Tragwerke aus Glas und Stahl, som omhandlet konstruksjoner i glass. Glass som materiale, er spennende og gir mange muligheter arkitektonisk så vel som konstruktivt. Jeg ønsket å jobbe videre med glass etter at jeg kom tilbake til NTNU, og dette resulterte i prosjektoppgaven Bærende glass som jeg skrev våren 2004. Masteroppgaven er en naturlig fortsettelse av prosjektoppgaven. Å skrive disse to oppgavene har på mange måter føltes som å trå i nysnø. Fagområdet glass er stort, og selv om jeg skulle ha ønsket det, har jeg ikke hatt mulighet til å avdekke alt. Jeg har satt spor et sted ikke så mange ved NTNU har vært før meg. Jeg håper jeg har klart å lage dem dype og tydelige nok til at noen vil følge etter meg, for så å gå lenger enn jeg har gjort. Jeg vil gi en stor takk til professor Karl Vincent Høiseth som har vært veileder under denne masteroppgaven og prosjektarbeidet fra våren 2004. Jeg vil også takke Per Pettersen og Arne S. Hansen fra Glassbransjeforbundet i Norge for tur til glasstec 2004 i Düsseldorf og Sebastian Brage Hansen for utarbeiding av for- og bakside, kapittelsider, skisser og generelle råd vedrørende layout.

Alexander Brage Hansen Trondheim 08/03/2005

iii

BÆRENDE GLASS

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET, NTNU Institutt for konstruksjonsteknikk Gruppe for betong

MASTEROPPGAVE HØSTEN 2005

Oppgave for stud. techn. Alexander Brage Hansen

Bærende glass

Loadcarrying glass

INNLEDNING

I bruddmekanisk sammenheng regnes glass som et såkalt ideelt sprøtt materiale. Det betyr at materialet kun frigjør elastisk tøyningsenergi og kinetisk energi ved brudd. Når glassets strekkfasthet overskrides oppstår dermed momentant brudd. Ved dimensjonering av bærende konstruksjoner ønsker en mest mulig duktil (seig) oppførsel, der store deformasjoner gir muligheter for spenningsomlagring og forvarsel om brudd. Dette er bakgrunnen for at man normalt kun aksepterer at glass belastes med sin egenlast og eventuelt vindlast. Glass er derfor vanligvis ikke et aktuelt materiale til bruk i bærende komponenter i vanlig forstand. Dersom glass skal utnyttes til bærende komponenter kreves det en svært streng sikkerhetsfaktor, ikke bare på grunn av den sprø oppførselen, men også fordi strekkfastheten er ømfindtlig selv for mikroskopiske initialriss. Dette kan en kompensere for ved å forspenne glasset slik at det under belastning ikke opptrer strekkspenninger. Oppgaven retter seg mot å undersøke om det er praktisk gjennomførbart å forspenne glass med metalliske materialer. Masteroppgaven er en videreføring av kandidatens prosjektoppgave med samme tittel.

iv

OPPGAVETEKST

OPPGAVE Oppgaven består av følgende deler:

1) Lineær-elastisk bruddmekanikk-Litteraturstudium basert på [1-3]. Det skal lages en kortfattet beskrivelse av begrepene: bruddenergi (modus I), spenningsintensitetsfaktor og kritisk lengde. Beskrivelsen skal baseres på en konkret bruddmenkanisk problemstilling. Typiske bruddmekaniske egenskaper for glass skal sammenlignes med tilsvarende verdier for betong.

2) Beskrivelse av fotoelastisitet/optisk spenningsanalyse og hvordan teknikken kan brukes til å bestemme spenningskonsentrasjonsfaktor.

3) Teoretiske beregninger for å undersøke spenningsfordeling i limte T-bjelker i glass, spesielt i overgangen flens – steg.

4) Beskrive og gjennomføre bøyeforsøk med limte T-bjelker i glass. Oppgavens del 3 og 4 krever samarbeid med glassbransjen. Det er derfor viktig at kandidaten viser initiativ og tar kontakt bransjemedlemmer, spesielt når det gjelder utforming og produksjon av prøvestykker.

LITTERATUR [1] Modéer M, A fracture mechanics approach to failure analyses of concrete

materials, Report TVBM-1001, Lund Sweden 1979. [2] Hellan K, Bruddmekanikk, ISBN 82-519-0310-6, Tapir forlag 1979. [3] Knott J F, Fundamentals of Fracture Mechanics, ISBN 0-408-70789-5,

Butterworths 1979. [4] Hart M, Manual of scientific glass-blowing, ISBN 0-9518216-0-1, British Society

of Scientific glass-blowers.

GJENNOMFØRING

Oppgaven gjennomføres ved Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU. Oppgaven er utlevert 07.09.2004 og besvarelsen skal leveres inn til Institutt for konstruksjonsteknikk innen 25.01.2005. NTNU, 07.09.2004 Karl Vincent Høiseth Faglærer

v

BÆRENDE GLASS

Sammendrag Glass blir gjerne omtalt som et ideelt sprøtt materiale og blir derfor sjelden brukt i bærende konstruksjoner. Høyfast betong blir omtalt som et kvasi sprøtt materiale, har stor kapasitet i rent trykk, men tilnærmet ingen i strekk. Glass med sine større trykkfastheter, vil ved forsvarlig bruk tillate bygging i enda større dimensjoner enn dagens høyfaste betong. Den lave strekkfastheten til glass skyldes primært feil i glassoverflaten som sprekker og fremmedpartikler. I tillegg til overflatefeil kan feil i molekylstrukturer, utfelling av krystaller, bobler, andre urenheter og ujevn masse, bidra til senkning av fasthetene. Det er svært vanlig med indre spenninger i glass. Spenninger kan både øke og senke materialfasthetene og må derfor tas hensyn til ved dimensjonering. Glass har teoretisk strekkfasthet 72,7 – 93,6 MN/m2, bruddseighet 6,7 – 10,2 N/m, kritisk lengde 18,8 · 10-6 – 40,5 · 10-6 m og spesifikk bruddenergi 0,72 – 0,82 MN/m3/2. Spontanbrudd kan inntreffe i termisk herdet glass. Glasset granuleres tilsynelatende uten ytre påvirkninger. Fenomenet skyldes spenningskonsentrasjoner skapt av nikkelsulfidkrystaller. Disse spenningskonsentrasjonene kan sammen med overflatefeil, materialfeil og andre spenninger i glasset, gi brudd. Glass blir midlertidig dobbeltbrytende når det utsettes for skjærpåkjenninger. Hvis lys sendes gjennom et dobbeltbrytende materiale, får det ulik faseendring i strekk- og trykkretning. Fotoelastisk spenningsanalyse bruker disse faseendringene til å finne opptredende spenninger i materialet. Et polariskop kan benyttes for å gi et bilde av spenningsforløpet i et dobbeltbrytende materiale. Det er mulig å produsere limte T-bjelker i glass. Kapasiteten av en slik samvirkekonstruksjon vil avhenge av glassets og limets fastheter, samt limets evne til å overføre skjærspenninger mellom flens og steg. Det er utledet en funksjon (L’) for raskt å bestemme om glassets strekkfasthet eller limets skjærfasthet er dimensjonerende for fritt opplagrede bjelker. Har limet høy skjærfasthet vil strekkspenninger i stegets underkant normalt være dimensjonerende. Det er gjennomført et forsøk for å påvise skjærfastheten av UV-682-T lim. Skjærfastheten ble bestemt til 15,5 N/mm2 og er i rimelig samsvar med teoretiske verdier. Indikasjoner tyder på at bruddet oppstod i glasset og ikke i limet. I løpet av masteroppgaven er det opparbeidet et kontaktnett for faglig veiledning. Kontaktnettet kan være til nytte ved videre arbeid.

vi

SAMMENDRAG / ABSTRACT

Abstract Glass is often classified as an ideally brittle material and therefore seldom used in load carrying structures. High strength concrete is noted quasi brittle, it has great capacities in stress but close to nothing in strain. Glass with its much greater compressive strength would in safe use allow constructions with even more impressive dimensions than today’s high strength concrete structures. The low tensile strength of glass is mainly caused by surface defects like cracks and foreign particles that have adhered to the surface. In addition; molecular structure defects, crystals, bubbles, other impurities and cords or strings contribute to lowering of strengths. Internal stresses are quite usual in glass. Stresses can increase or decrease mechanical strengths and must therefore be taken into consideration before dimensioning. Glass has a theoretical tensile strength of 72.7 – 93.6 MN/m2, critical strain energy release rate 6.7 – 10.2 N/m, critical length 18.8 · 10-6 – 40.5 · 10-6 m and fracture toughness 0.72 – 0.82 MN/m3/2. Spontaneous fracture can occur in tempered glasses. The glass cracks seemingly without external influences. The phenomenon is connected to occurrence of nickel sulphide inclusions in the glass. Inclusions combined with surface defects, flaws in the bulk and internal stresses can generate fracture. Glass becomes temporarily double-refractive when subjected to shear stresses. When light exits a double-refractive material, its phase in direction of principle compression and tension, differs from when it entered the material. Photo-elastic stress analysis uses these phase changes to calculate occurring stresses in the material. A polariscope can be used to show stress distribution in double-refractive materials. It is possible to produce glued T-beams in glass. The capacity will depend on mechanical strengths of the glass and the glue, as well as the glues capabilities in transmitting shear stresses between flange and web. It has been derived a function (L’) to quickly decide if the tensile strength of the glass, or the shear strength of the glue, will be decisive for the capacity of the beam. If the glue has a high shear strength, the tensile stresses in the lower part of the web normally will be decisive. A test to estimate the shear strength of UV-682-T has been done. The shear strength was found to be 15.5 N/mm2 and in reasonable accordance to theoretical values. There are indications that suggest the fracture starting in the glass instead of the glue. Throughout this master’s thesis, contact with persons that have technical knowledge, has been established. These contacts can be of use in future thesis’.

vii

BÆRENDE GLASS

Innhold FORORD............................................................................................................................................................ iii

OPPGAVETEKST ................................................................................................................................................iv

SAMMENDRAG...................................................................................................................................................vi

ABSTRACT....................................................................................................................................................... vii

INNHOLD ........................................................................................................................................................ viii

TERMER OG DEFINISJONER ...............................................................................................................................x

SYMBOLREGISTER .......................................................................................................................................... xii

FIGURER......................................................................................................................................................... xiii

TABELLER.......................................................................................................................................................xiv

LIGNINGER......................................................................................................................................................xiv

1 INNLEDNING..............................................................................................................................................1 1.1 Bakgrunn............................................................................................................................................. 2 1.2 Omfang ............................................................................................................................................... 3 1.3 Henvisninger ....................................................................................................................................... 4

2 BRUDDMEKANIKK.....................................................................................................................................5 2.1 Lineær elastisk bruddmekanikk .......................................................................................................... 6

2.1.1 Klassisk fasthetslære.................................................................................................................. 6 2.1.2 Virkelig fasthetslære .................................................................................................................. 8

2.2 Essensielle bruddmekaniske uttrykk ................................................................................................. 14 2.2.1 Sprekkmodus............................................................................................................................ 14 2.2.2 Spenningsintensitetsfaktor ....................................................................................................... 14 2.2.3 Bruddseighet............................................................................................................................ 14 2.2.4 Kritisk lengde........................................................................................................................... 14 2.2.5 Bruddenergi............................................................................................................................. 15 2.2.6 Spesifikk bruddenergi .............................................................................................................. 15

2.3 Glass og bruddmekanikk................................................................................................................... 16 2.3.1 Overflatefeil ............................................................................................................................. 16 2.3.2 Materialfeil .............................................................................................................................. 18 2.3.3 Indre spenninger...................................................................................................................... 19

2.4 Spontanbrudd .................................................................................................................................... 20 2.4.1 Opphav til spontanbrudd ......................................................................................................... 20 2.4.2 Preventive tiltak....................................................................................................................... 21

2.5 Karakteristiske bruddmekaniske verdier ........................................................................................... 22 2.5.1 Glass versus høyfast betong..................................................................................................... 22

3 FOTOELASTISK SPENNINGSANALYSE .....................................................................................................23 3.1 Kort om lys........................................................................................................................................ 24

3.1.1 Lyshastighet og forplantningshastighet ................................................................................... 24 3.1.2 Planpolarisert lys .................................................................................................................... 25 3.1.3 Hvitt lys.................................................................................................................................... 25 3.1.4 Monokromt lys ......................................................................................................................... 25

3.2 Enkel bølgeteori ................................................................................................................................ 26 3.3 Dobbeltbrytning ................................................................................................................................ 27 3.4 Fotoelastisk spenningsanalyse........................................................................................................... 28 3.5 Polariskop ......................................................................................................................................... 30

viii

INNHOLD

4 LIMTE T-BJELKER.................................................................................................................................. 31 4.1 Kapasitetsbegrensende faktorer .........................................................................................................32 4.2 Kort om UV-lim ................................................................................................................................33

4.2.1 UV-682-T .................................................................................................................................33 4.2.2 Glass som UV-filter..................................................................................................................33

4.3 Bjelker i bygg ....................................................................................................................................34 4.4 Spenningsfordelinger .........................................................................................................................36

4.4.1 Skjærkapasitet ..........................................................................................................................36 4.4.2 Momentkapasitet ......................................................................................................................36

4.5 L’........................................................................................................................................................37 4.5.1 Generelt profil ..........................................................................................................................37 4.5.2 Forenklinger.............................................................................................................................38 4.5.3 Profildata .................................................................................................................................38 4.5.4 Skjærfasthet ..............................................................................................................................39 4.5.5 Strekkfasthet .............................................................................................................................40 4.5.6 L’ for system I...........................................................................................................................40 4.5.7 L’ for system II .........................................................................................................................41

4.6 Grafisk fremstilling av L’ ..................................................................................................................42 4.6.1 System I ....................................................................................................................................42 4.6.2 System II ...................................................................................................................................43 4.6.3 Andre tykkelser.........................................................................................................................43 4.6.4 Konklusjon ...............................................................................................................................44

4.7 L’ merket som verktøy.......................................................................................................................45 4.8 T-bjelke sammenlignet med tidligere forsøk .....................................................................................46 4.9 Glassdekker .......................................................................................................................................48

4.9.1 L’ ..............................................................................................................................................49 4.9.2 Dimensjonering av steghøyde ..................................................................................................49

4.10 Diskusjon – bruk av glassdekker...................................................................................................52

5 FORSØK .................................................................................................................................................. 55 5.1 Utarbeiding av prøveprogram............................................................................................................56

5.1.1 Usikre faktorer .........................................................................................................................56 5.1.2 Endelig prøveprogram .............................................................................................................57

5.2 Skjærprøving av UV-682-T ...............................................................................................................60 5.2.1 Kommentarer............................................................................................................................60

5.3 Diana spenningsanalyser....................................................................................................................62 5.3.1 Modell ......................................................................................................................................62 5.3.2 Strekkspenninger ......................................................................................................................63 5.3.3 Skjærspenninger.......................................................................................................................64

6 NETTVERKSBYGGING............................................................................................................................. 65 6.1 Kontaktnett ........................................................................................................................................66

7 REFERANSELISTE ................................................................................................................................... 67

VEDLEGG........................................................................................................................................................... I Vedlegg A: Norsk – engelsk – tysk ordliste............................................................................................III Vedlegg B: Utregninger...........................................................................................................................V Vedlegg C: Utsnitt fra Bærende Glass ................................................................................................. VII Vedlegg D: L’ Grafer i full størrelse.......................................................................................................IX Vedlegg E: Bestilling av prøvestykker (telefaks) ................................................................................XIII Vedledd F: Forsøksrapport – Skjærprøving av lim ........................................................................... XVII Vedlegg G: Alfabetisk kontaktregister ............................................................................................. XXIII Vedlegg H: Elektroniske filer .............................................................................................................XLV

ix

BÆRENDE GLASS

Termer og definisjoner Nedenfor står termer og definisjoner brukt i denne oppgavebesvarelsen. Se for øvrig også ”Prosjektarbeid 2004 – Bærende glass” som ligger vedlagt (vedlegg H), for utfyllende informasjon om glassprodukter, terminologier og definisjoner.

Byggevare Ethvert produkt som er produsert for permanent innføring i et byggverk.

Glass Materialet glass i ”fast” form

Glassmelte Materialet glass i flytende form

Kalksodasilikatglass Glass i hovedsak bestående av silisiumoksid, kalsiumoksid og natriumoksid. Det er i hovedsak denne glasstypen som brukes i byggebransjen

Borsilikatglass Glass i hovedsak bestående av silisiumoksid, boroksid og natriumoksid. Glasset har høyere kjemisk bestandighet og lavere varmeledningsevne enn kalksodasilikatglass og brukes derfor til brannvern.

Floatglass Plant, gjennomsiktig, klart eller farget glass med parallelle varmepolerte flater laget ved hjelp av kontinuerlig utstøping oppå et flytende metallbad.

Termisk herdet glass Glass varmet opp like over mykningstemperatur, for så å hurtig avkjøles igjen. Metoden skaper trykkspenninger i glassets overflate og strekkspenninger i senter. Metoden gir økt bøyefasthet.

Kjemisk herdet glass Glass som har vært senket ned i en saltsmelte for å oppnå ioneutveksling i overflaten. Ioneutvekslingen skaper trykkspenninger i glassets overflate og strekkspenninger i senter. Metoden gir økt bøyefasthet.

Varmeforsterket glass Glass varmet opp til temperatur like over mykning og så kontrollert avkjølt. Metoden skaper trykkspenninger i glassets overflate og strekkspenninger i senter. Metoden gir økt bøyefasthet, men ikke like stor som termisk herdet glass.

Laminert glass To eller flere glassplater laminert sammen, som regel ved bruk av PVB-folie.

x

TERMER OG DEFINISJONER

Sikkerhetsglass Fellesbetegnelse for glass behandlet med metoder som utbedrer de mekaniske egenskapene. Dette kan blant annet være termisk herding, kjemisk herding, varmeforsterking, laminering eller kombinasjoner av de fire.

Bjelke Stavformet element med rett eller krum akse som er belastet med krefter med komponenter normalt til bjelkeaksen.

Søyle En vertikal bjelke.

Stag Stavformet element med rett akse som bare er belastet med krefter langs stavaksen.

Finne Stabiliserende element, brukes som supplement til bjelker og søyler.

Kabel og strekkbånd Element fullstendig fritt for bøyemotstand som bare kan overføre strekkrefter.

Forplantningsretning Retningen en bølge forplanter seg. For lys vil den som regel være en linje fra lyskilden til punktet der lysbølgen observeres.

Forplantningshastighet Bølgens hastighet i forplantningsretningen

xi

BÆRENDE GLASS

Symbolregister I symbolregisteret er det tatt med symboler brukt i tilknytning til glass og glass’ mekaniske egenskaper. Symboler brukt i tilknytning til lys i kapittel 3 , er ikke gjengitt da de kun omtales i dette kapittelet.

Fotoelastisk spenningsanalyse

A areal C avstand til arealsenter E elastisitetsmodul, Youngs modul fd dimensjonerende materialfasthet fu

+ strekkfasthet fu

- trykkfasthet G skjærmodul I, Iy, Iz annet arealmoment, arealtreghetsmoment K spenningsintensitetsfaktor KC bruddseighet lc kritisk lengde M moment, bøyemoment Md dimensjonerende momentkapasitet N aksialkraft Nd dimensjonerende aksialkapasitet pc kritisk belastning S første arealmoment V skjærkraft Vd dimensjonerende skjærkapasitet W, Wy, Wz elastisk motstandsmoment, elastisk tverrsnittsmodul γ lastkoeffisient δ forskyvning, nedbøyning σ normalspenning σb bøyefasthet ε lengdetøyning ν tverrkontraksjonstall (poisson-tall) ρ densitet τ skjærspenning τu skjærfasthet

xii

SYMBOLREGISTER / FIGURER

Figurer Figur 2-1: Fritt opplagret bjelke med sprekk .....................................................................................................6 Figur 2-2: Grafisk fremstilling av Ligning 2.1-e................................................................................................7 Figur 2-3: Sprø materialers oppførsel ................................................................................................................8 Figur 2-4: Skive [42]..........................................................................................................................................8 Figur 2-5: Skive med sirkulært hull [42]............................................................................................................9 Figur 2-6: Skive med elliptisk hull [42] .............................................................................................................9 Figur 2-7: Skive med sprekk [42] ....................................................................................................................10 Figur 2-8: Spenningsbilde for sprekk i skive [42]............................................................................................11 Figur 2-9: Spenningsbilder ved varierende K...................................................................................................12 Figur 2-10: Spenningstaket ..............................................................................................................................12 Figur 2-11.........................................................................................................................................................13 Figur 2-12: Bruddmoduser for en sprekk.........................................................................................................14 Figur 3-1: En vanlig lysbølges bevegelse, projisert på et plan vinkelrett på lysets forplantningsretning[1]....24 Figur 3-2: Harmonisk bølge på et gitt tidspunkt ..............................................................................................26 Figur 3-3: Polarisert lys i et dobbeltbrytende materiale [1] .............................................................................27 Figur 3-4: Bølge 0-A........................................................................................................................................28 Figur 3-5: Bølge 0-B og 0-C ............................................................................................................................28 Figur 3-6: Enkelt polariskop [6].......................................................................................................................30 Figur 3-7: Glasprøve med sirkulært hull under enaksial strekkprøving. [5] ....................................................30 Figur 4-1: Tverrsnittsmodul og 2. arealmoment som funksjon av skjærkraftoverføring[13]...........................32 Figur 4-2: Fritt opplagret bjelke med punktlast................................................................................................34 Figur 4-3: Fritt opplagret bjelke med jevnt fordelt last ....................................................................................34 Figur 4-4: Fast innspent bjelke med punktlast .................................................................................................34 Figur 4-5: Fast innspent bjelke med jevnt fordelt last......................................................................................34 Figur 4-6: Fritt opplagret bjelke med punktlast................................................................................................35 Figur 4-7: Fritt opplagret bjelke med jevnt fordelt last ....................................................................................35 Figur 4-8: Skjærspenninger over T-bjelketverrsnitt .........................................................................................36 Figur 4-9: Momentspenninger over T-bjelketverrsnitt.....................................................................................36 Figur 4-10: Generelt profil ...............................................................................................................................37 Figur 4-11: Effektiv bredde av limfuge[44] .....................................................................................................38 Figur 4-12: Generelt profil ...............................................................................................................................39 Figur 4-13: Grafisk fremstilling av L' for system I (10 mm floatglass, UV-682-T)........................................42 Figur 4-14: Grafisk fremstilling av L’ for system II (10 mm floatglass, UV-682-T).......................................43 Figur 4-15: 15 mm system I .............................................................................................................................44 Figur 4-16: 15 mm system II............................................................................................................................44 Figur 4-17: 20 mm system I .............................................................................................................................44 Figur 4-18: 20 mm system II............................................................................................................................44 Figur 4-19: Glassdekke ....................................................................................................................................48 Figur 4-20: Modell for dimensjonering............................................................................................................49 Figur 4-21: Museum.........................................................................................................................................52 Figur 4-22: Vrimleareal ...................................................................................................................................53 Figur 5-1: Fritt opplagret bjelke med punktlast................................................................................................56 Figur 5-2: Gaffellagring ...................................................................................................................................56 Figur 5-3: Stållager ..........................................................................................................................................57 Figur 5-4: Prøvestykke.....................................................................................................................................58 Figur 5-5: Resultater fra forsøk........................................................................................................................60 Figur 5-6: FEM-modell ....................................................................................................................................62 Figur 5-7: Hovedstrekkspenninger...................................................................................................................63 Figur 5-8: Hovedstrekkspenninger - utsnitt .....................................................................................................63 Figur 5-9: Skjærspenninger..............................................................................................................................64 Figur 5-10: Skjærspenninger - utsnitt...............................................................................................................64

xiii

BÆRENDE GLASS

Tabeller Tabell 2-1: Bruddmekaniske egenskaper for glass og betong [8, 14, 17]........................................................ 22 Tabell 4-1: Mekaniske egenskaper for UV-682-T........................................................................................... 33 Tabell 4-2: Veiledende UV-filtreringsegenskaper av kalksodasilikat floatglass [46] ..................................... 33 Tabell 4-3: Forsøksresultater, tre punkts bøyestrekk, 13. august 2004............................................................ 46 Tabell 5-1: Mekaniske egenskaper for UV-682-T funnet ved forsøk.............................................................. 60

Ligninger Ligning 2.1-a ..................................................................................................................................................... 6 Ligning 2.1-b..................................................................................................................................................... 7 Ligning 2.1-c ..................................................................................................................................................... 7 Ligning 2.1-d..................................................................................................................................................... 7 Ligning 2.1-e ..................................................................................................................................................... 7 Ligning 2.1-f...................................................................................................................................................... 8 Ligning 2.1-g..................................................................................................................................................... 9 Ligning 2.1-h..................................................................................................................................................... 9 Ligning 2.1-i.................................................................................................................................................... 10 Ligning 2.1-j.................................................................................................................................................... 10 Ligning 2.1-k................................................................................................................................................... 11 Ligning 2.1-l.................................................................................................................................................... 11 Ligning 2.1-m.................................................................................................................................................. 11 Ligning 2.1-n................................................................................................................................................... 11 Ligning 2.1-o................................................................................................................................................... 13 Ligning 2.1-p................................................................................................................................................... 13 Ligning 2.1-q................................................................................................................................................... 13 Ligning 2.1-r.................................................................................................................................................... 13 Ligning 3.1-a ................................................................................................................................................... 24 Ligning 3.2-a ................................................................................................................................................... 26 Ligning 3.2-b................................................................................................................................................... 26 Ligning 3.4-a ................................................................................................................................................... 28 Ligning 3.4-b................................................................................................................................................... 28 Ligning 3.4-c ................................................................................................................................................... 28 Ligning 3.4-d................................................................................................................................................... 28 Ligning 3.4-e ................................................................................................................................................... 29 Ligning 4.3-a ................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.3-b................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.3-c ................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.3-d................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.3-e ................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.3-f.................................................................................................................................................... 35 Ligning 4.4-a ................................................................................................................................................... 36 Ligning 4.4-b................................................................................................................................................... 36 Ligning 4.5-a ................................................................................................................................................... 38 Ligning 4.5-b................................................................................................................................................... 38 Ligning 4.5-c ................................................................................................................................................... 39 Ligning 4.5-d................................................................................................................................................... 39 Ligning 4.5-e ................................................................................................................................................... 39 Ligning 4.5-f.................................................................................................................................................... 39 Ligning 4.5-g................................................................................................................................................... 40 Ligning 4.5-h................................................................................................................................................... 40 Ligning 4.5-i.................................................................................................................................................... 40 Ligning 4.5-j.................................................................................................................................................... 40

xiv

TABELLER / LIGNINGER

Ligning 4.5-k....................................................................................................................................................41 Ligning 4.5-l ....................................................................................................................................................41 Ligning 4.5-m ..................................................................................................................................................41 Ligning 4.5-n....................................................................................................................................................41 Ligning 4.5-o....................................................................................................................................................41 Ligning 4.8-a....................................................................................................................................................46 Ligning 4.8-b....................................................................................................................................................46 Ligning 4.8-c....................................................................................................................................................46 Ligning 4.9-a....................................................................................................................................................49 Ligning 4.9-b....................................................................................................................................................50 Ligning 4.9-c....................................................................................................................................................50 Ligning 4.9-d....................................................................................................................................................50 Ligning 4.9-e....................................................................................................................................................50

xv

1 Innledning

Dette kapittelet beskriver bakgrunnen for og omfanget av oppgavebesvarelsen.

BÆRENDE GLASS

1.1 Bakgrunn Som byggevare brukes glass i hovedsak til vinduer og/eller bekledning i tak, fasader, vegger, rekkverk og arkitektoniske eller kunstneriske innslag. Høyfast betong har stor kapasitet i rent trykk og tilnærmet ingen i strekk. Glass har høyere strekkfasthet enn betong, men blir med sine ideelt sprø egenskaper sjelden brukt i bærende konstruksjoner. Forsvarlig bruk av konstruktivt glass vil tillate bygging i enda større dimensjoner enn høyfast betong. Glassets visuelle egenskaper vil kunne gjøre det til et svært konkurransedyktig materiale. Våren 2004 ble prosjektarbeidet Bærende Glass skrevet ved Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU. Arbeidet ga en introduksjon til byggematerialet glass og kartla eksisterende lover og retningslinjer for bygging med bærende glass i Norge. Denne masteroppgaven undersøker muligheten for konkret å produsere elementer i bærende glass, og er en videreføring av prosjektarbeidet. Under utforming av oppgaveteksten i september 2004 var en av flere innfallsvinkler å undersøke muligheter for metallisk forspenning av glass. I samtaler med Jens Grini ved Hadeland Glassverk, kom det fram at produksjon av armerte glasselementer ville være kostbart og tidkrevende. Da det var ønskelig å gjennomføre forsøk innenfor masteroppgavens tidsrammer, ble det etter samråd med faglærer Karl Vincent Høiseth besluttet å belyse muligheten for å produsere bærende elementer i limt glass.

2

1 INNLEDNING

3

1.2 Omfang Oppgavebesvarelsen er firedelt. I første del er det gjort et lineærelastisk bruddmekanisk litteraturstudium. Studiet baserer seg på litteratur listet i oppgaveteksten, samt annen litteratur som omhandler bruddmekanikk i glass. I forbindelse med bruddmekaniske studier kan det være nærliggende å undersøke molekylstrukturer i materialet og hvordan disse endrer seg ved temperaturforandringer, spenninger og brudd. Forståelse av forandringer på molekylært nivå krever innsikt utenfor masteroppgavens fagområde, og det er derfor utelatt. Oppgavens andre del beskriver prinsippene bak fotoelastisk spenningsanalyse og hvordan den kan brukes til å vise spenningskonsentrasjoner i glass. Det gis en kort innføring i de lys- og bølgeteoriene som legger grunnlag for spenningsanalysen. I besvarelsens tredje del er det gjort teoretiske beregninger for å undersøke spenningsfordelinger i limte T-bjelker og hvilken betydning limets skjærfasthet har for bjelkens kapasitet. I oppgaveteksten står det spesifisert at det skal beskrives og gjennomføres bøyeforsøk med limte T-bjelker i glass. Forsøkene har av flere beskrevne årsaker utgått, og det er i stedet utført skjærprøving av UV-lim. Besvarelsen er et selvstendig arbeid basert på litteratur, artikler, akademiske avhandlinger med mer, gjengitt i referanselisten. Med unntak av kapittel 4.10, der muligheten for innføring av glassdekker i bygg diskuteres, er kandidatens egne tanker i sin helhet utelatt. Gjennom prosjekt- og masterarbeidet er det opparbeidet kontakter i glassbransjen og enkelte arkitektfirmaer. Nettverket har vart brukt til faglig veiledning og utforming og produksjon av prøvestykker. Kontaktene kan komme til nytte i fremtidige prosjekt- eller diplomoppgaver ved NTNU og er derfor vedlagt oppgavebesvarelsen.

BÆRENDE GLASS

1.3 Henvisninger Sitater Sitater står i kursiv og er merket med anførselstegn ved sitatstart og sitatslutt.

Kilder Alle kilder og referanselitteratur er gjengitt i referanselisten helt til slutt i oppgavebesvarelsen. Hver oppføring i listen har et unikt arabertall (1, 2, 3, 4…), sitater, tall og definisjoner er merket med arabertall i klammeparantes som henviser til den respektive tittelen i referanselisten..

Fotnoter Fotnoter er merket med romertall (i, ii, iii, iv…) og viser til en fotnote nederst på samme side.

4

2 Bruddmekanikk

I bruddmekanisk sammenheng omtales glass gjerne som et sprøtt materiale. Dette kapittelet gir en kort innledning til emnet bruddmekanikk og en oversikt over sentrale bruddmekaniske begreper. Avslutningsvis gis en oversikt over karakterisktiske bruddmekaniske verdier til glass og betong.

BÆRENDE GLASS

2.1 Lineær elastisk bruddmekanikk De følgende kapitelene er basert på et foredrag i NIF 26/3/1985 av Matz Modéeri [42]. For videre studier anbefales Strength and Fracture of Glass and Ceramics; Menčík, Jaroslav; 1992 [14]. For ytterligere fordypning, se også tittel 4, 7, 10, 11 og 23 i litteraturlisten.

2.1.1 Klassisk fasthetslære Randspenningene i et momentutsatt bjelketverrsnitt fremkommer av formelen

M CI

=σ Ligning 2.1-a

der M er bøyemomentet, I er annet arealmoment og C er avstanden til arealsenteret. Ved å ta utgangspunkt i en bjelke med lengden L, høyden βL, bredden b og en sprekk med høyden αL midt på bjelken (se Figur 2-1), kan følgende uttrykk settes opp for I og C midt på bjelken (i L/2)

( ) ( ) ( )3 3

3 3b H ' b βL-αL b β-α L12 12 12

I = = =

( )βL-αL 1 β-α L2 2

C = =

Figur 2-1: Fritt opplagret bjelke med sprekk Ved å sette (β-α) som en konstant κ, forenkles uttrykkene

( )3b κL12

I =

1 κL2

C =

6

2 BRUDDMEKANIKK

Disse to uttrykkene kan så kombineres med og gi et nytt utrykk for bjelkens bøyemoment

Ligning 2.1-a

( ) ( ) ( )

33

2

b κL b κL 112 b κL1 6κL 6κL2

IMC

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦= = = =

σ σσ σ Ligning 2.1-b

Bøyemomentet i L/2 er ¼ PL når bjelken er utsatt for en punktlast P som i Figur 2-1. Ved å sette dette inn i Ligning 2.1-b får vi et utrykk for spenningen.

( )2

2

1 1PL b κL4 6

3P2κ Lb

=

⇓

=

σ

σ

Ligning 2.1-c

Hvis σ overskrider strekkfastheten fd, vil brudd inntreffe i konstruksjonen. Forutsettes det nå at κ og b er konstant for alle L (dette vil si at hvis profilets lengde L økes, øker høyden H og H’ proporsjonalt, men bjelkebredden b er konstant) gir Ligning 2.1-c følgende sammenheng.

22P κ Lb κ'L3 dfσ= ⇒ Ligning 2.1-d

Der κ’ er konstanten 2/3 κ2b. Av denne ligningen følger at P/L for en bjelke med kjente materialegenskaper er konstant. P κ' konstantL df= = Ligning 2.1-e

Ligning 2.1-e Figuren under viser en grafisk fremstilling av

Figur 2-2: Grafisk fremstilling av Ligning 2.1-e

7

BÆRENDE GLASS

Forsøk med bjelker i sprøe materialer viser at ikke er riktig når L blir tilstrekkelig stor. Lastkapasiteten synker proporsjonalt med at størrelsen øker. En riktigere fremstilling av bruddlast i forhold til bjelkelengde sees i .

Ligning 2.1-d

Figur 2-3

Figur 2-3: Sprø materialers oppførsel Ettersom sprø materialer avviker fra klassisk elastisk oppførsel kan ikke disse dimensjoneres etter klassiske dimensjoneringsregler. Det må taes spesielle hensyn til materialenes sprøhet under dimensjoneringen.

2.1.2 Virkelig fasthetslære I en idealisert virkelighet kan en tenke seg en skive med stor utbredelse i eget plan (se

). Platen består av et homogent, kontinuerlig og feilfritt materiale, og er strekkbelastet med en strekkbelastning p langs to motstående kanter. Midt i skiven settes et lokalt 1/2 koordinatsystem slik at de respektive indre spenningene blir σ1 og σ2.

Figur 2-4

Figur 2-4: Skive [42] Spenningen σ2 vil være normalt til akse 1, og ha størrelsen p langs hele aksen.

2 p=σ Ligning 2.1-f

8

2 BRUDDMEKANIKK

I sentrum av aksesystemet bores så et hull med radius a. På akse 1 innføres en ny koordinat r med start på randen av hullet (se ). Figur 2-5

Figur 2-5: Skive med sirkulært hull [42] Spenningen σ2, med avstanden r til det sirkulære hullet, uttrykkes som . Ligning 2.1-g

2 4

21 a 3 ap 1+2 a + r 2 a + r

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞= +⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦

σ Ligning 2.1-g

Hvis r går mot uendelig, vil σ2 gå mot p. Hvis r går mot null, vil σ2 gå mot 3 p. Spenningene σ2 ved hullets kant er tre ganger større enn den ytre belastningen p. Det kommer allerede her en indikasjon på at hull kan skape svært store spenningskonsentrasjoner. Ved å bytte ut det sirkulære hullet i skiven med en ellipse med stor akse a og liten akse b (se ), vil spenningsforskjellene bli enda større. Figur 2-6

Figur 2-6: Skive med elliptisk hull [42] Spenningen σ2, ved spissen av ellipsen blir

2ap 1+2b

⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎝ ⎠

σ Ligning 2.1-h

9

BÆRENDE GLASS

Settes a = b oppnåes en sirkel og følgelig er σ2 lik 3 p, akkurat som i Ligning 2.1-g. Hvis ellipsen blir lang og smal, går σ2 mot uendelig. En ellipse med a >> b vil være en god tilnærming til en sprekk (se ). Figur 2-7

Figur 2-7: Skive med sprekk [42] Spenningsforhøyningen vil her, akkurat som for en ellipse, være avhengig av lengden (a) og avstanden fra sprekkspissen (r). For å finne et uttrykk for σ2 kan det taes utgangspunkt i egenskapene til . σ2 skal gå mot p langt fra sprekkspissen, og gå mot uendelig ved sprekkspissen. Ligning 2.1-i tilfredsstiller disse kravene, i tillegg til at den inneholder a/(a+r) slik at den kan kombineres med tidligere kjente ligninger.

Ligning 2.1-h

2pa1-

a r

=⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠

σ Ligning 2.1-i

Ligning 2.1-i

er ikke symmetrisk om origo. Symmetri oppnåes ved å kvadrere a/(a+r).

2 2pa1-

a r

=⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠

σ

σ2 må være null for avstander fra origo mindre enn a, sagt på en annen måte; negative r må gi σ2 lik null. Dette oppnåes ved å ta roten av nevneren ettersom roten av negative tall ikke er definert.

2 2

p

a1-a r

=⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠

σ Ligning 2.1-j

10

2 BRUDDMEKANIKK

Ligning 2.1-j

Ligning 2.1-j

tilfredsstiller randbetingelsene og er kontinuerlig mellom rendene. Spenningsdiagrammet som kommer av ligningen vises i . Potensrekken til

har også klart slektskap til (se vedlegg B). Figur 2-8

Ligning 2.1-g

Figur 2-8: Spenningsbilde for sprekk i skive [42] Ligning 2.1-j kan skrives om til Ligning 2.1-k. Fullstendig gjennomgang av omskrivningen finnes i vedlegg B.

2 2

p r1ar r2

a a

σ ⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞ +⎜ ⎟

⎝ ⎠

Ligning 2.1-k

For r<<a kommer forenklingen til , se for øvrig vedlegg B. Ligning 2.1-l

2ap2r

=σ Ligning 2.1-l

σ2 tett inntil en sprekkspiss blir normalt utrykt ved bruk av spenningsintensitetsfaktoren K, definert som følger

p aK F= Ligning 2.1-m

Der F er en formfaktor som avhenger av det studerte legemets geometri. For en uendelig skive er formfaktoren π , dette gir

p aK = π

Denne spenningsintensitetsfaktoren kan så kombineres med Ligning 2.1-l, som gir et nytt utrykk for spenningen σ2.

2 2 rK

=σπ

Ligning 2.1-n

11

BÆRENDE GLASS

σ2 varierer med spenningsintensitetsfaktoren og dermed også med belastningen p. For tre ulike p-verdier vil det bli tre ulike spenningsbilder som vist i Figur 2-9.

Figur 2-9: Spenningsbilder ved varierende K Hvis r blir tilstrekkelig liten blir spenningene uendelig store. Dette er ikke mulig i et virkelig tilfelle da materialet selv vil begrense den største mulige spenningen. Duktile materialer (stål og aluminium) vil begynne å flyte ved et visst spenningsnivå (fy for stål). Sprø materialer (betong, keramikk og glass) vil forme en rekke små sprekker ved en viss spenning (fc i trykk og ft i strekk for betong). Denne begrensningen i spenningsnivå blir gjerne omtalt som materialenes strekk- eller trykkfasthet og er i andre kapitler i denne oppgaven referert til som respektive fu

+ og fu-. I dette kapittelet vil den imidlertid for

enkeltets skyld refereres til som σ0 og omtales spenningstaket.

Figur 2-10: Spenningstaket Etter hvert som spenningen p vokser, vil området som har nådd spenningstaket vokse. Ved et eller annet tidspunkt vil sprekken begynne å vokse (a øker). I det sprekken vokser har belastningen p nådd en kritisk verdi pc, området har en kritisk størrelse lc og spenningsintensitetsfaktoren har fått en kritisk verdi KC, bruddseigheten. Den kritiske belastningen pc bestemmes av legemets geometriske form, belastningens angrepsmåte og materialforholdene ved sprekkspissen. Spenningstaket σ0 gjør at en del energi frigjøres (se skravert område i Figur 2-11), denne energien bidrar til at sprekken vokser. Det er normalt å si at området blir dobbelt så

12

2 BRUDDMEKANIKK

stort. Et brukbart estimat for å finne størrelsen av lc, vil være å ta utgangspunkt i og erstatte K med KC, r med lc /2 og σ2 med σ0.

Ligning 2.1-n

2

2 22

2C

c 20

r22 r

K K

Kl

σπσπ

πσ

= ⇒ =

=

⇒

Ligning 2.1-o

Figur 2-11 Alt så langt i dette kapittelet har forutsatt at materialet har en tilnærmet lineærelastisk oppførsel. Hvis dette er tilfellet, kan KC også uttrykkes som en funksjon av materialets elastisitetsmodul E, og den spesifikke bruddenergien GC. Den spesifikke bruddenergien er den energimengden materialet må tilføres for å danne én flateenhet sprekk.

C CK EG= Ligning 2.1-p

Ligning 2.1-p

For at denne ligningen skal være gyldig er det en forutsetning at a >> lc. Av denne forutsetningen og og følger Ligning 2.1-o

20

C

a 1EGσπ >> Ligning 2.1-q

Av dette følger materialets sprøhetsmodul

20

C

LEGσ Ligning 2.1-r

Der L er konstruksjonens størrelse (bredde, høyde eller lengde, må vurderes i hvert enkelt tilfelle), σ0 er spenningstaket (for sprø materialer vil denne som regel være strekkfastheten fu

+), E er elastisitetsmodulen og GC er den spesifikke bruddenergien.

13

BÆRENDE GLASS

2.2 Essensielle bruddmekaniske uttrykk Det gis i dette delkapittelet en kort oversikt over de mest sentrale uttrykkene i bruddmekanikken.

2.2.1 Sprekkmodus En sprekk kan i prinsippet dannes ved

1. aksialbrudd 2. skjærbrudd 3. torsjonsbrudd

eller en kombinasjon av overnevnte. I bruddmekanikk blir imidlertid sprekken karakterisert til å være modus I, II eller III som henviser til de respektive bruddene over (jamfør

) Figur

2-12

Figur 2-12: Bruddmoduser for en sprekk

2.2.2 Spenningsintensitetsfaktor Spenningsintensitetsfaktoren K er en funksjon som forteller hvordan spenningene i et materiale forsterkes ved en sprekks forekomst. K vil variere med bruddmodusen og uttrykkes derfor ofte med indeks n som erstattes av I, II eller III for å markere bruddmodusen. Kn kan bestemmes analytisk, numerisk eller eksperimentelt. En analytisk løsning er som regel kun mulig for svært enkle tilfeller, komplekse tilfeller bestemmes numerisk. Det finnes tabeller med Kn for de vanligste tilfeller, for eksempel s 340-348 i Glass Science and Technology 12 av Menčík, Jaroslav [14].

2.2.3 Bruddseighet Bruddseigheten uttrykkes KC eller KnC og er den numeriske verdien spenningsintensitetsfaktoren Kn har når sprekken begynner å vokse.

2.2.4 Kritisk lengde I et område foran en sprekk, er spenningene lik materialets spenningstak (σ0) i det sprekken begynner å vokse (jamfør ). Den kritiske lengden lC er størrelsen av dette området.

Figur 2-10

14

2 BRUDDMEKANIKK

2.2.5 Bruddenergi Bruddenergien G eller Gn er energien som utløses når en sprekk utvides. Akkurat som spenningsintensitetsfaktoren vil bruddenergien avhenge av bruddmodusen og indeksen n erstattes derfor av I, II eller III.

2.2.6 Spesifikk bruddenergi Den spesifikke bruddenergien GC er den eksakte energimengden materialet må tilføres for å danne én flateenhet sprekk. Derav følger Griffiths kriterium for sprø brudd (G ≥ GC): Hvis bruddenergien tilsvarer eller er større enn den spesifikke bruddenergien, vil sprekken kontinuere seg selv.

CG G≥

15

BÆRENDE GLASS

2.3 Glass og bruddmekanikk Glass blir gjerne omtalt som et sprøtt materiale. Et sprøtt materiale er et materiale med mye lavere strekkfasthet enn trykkfasthet (fu

- >> fu+), og således ømfintlig for strekk- og

bøyepåkjenninger. Veiledende strekk- og trykkfasthet for glass har et forhold på 1 til 30 [41]. Forsøk og teoretiske beregninger viser at idealisert glass har svært høy strekkfasthet, og at de lave praktiske verdiene i hovedsak skyldes overflatefeil. Dette underbygges av følgende:

• De fleste brudd starter i bruddstykkets overflate. • Glass’ strekk- og bøyefasthet øker når bruddstykkets overflate reduseres.

Sannsynligheten for opptredende overflatefeil med betydelig innvirkning på strekkfastheten øker med overflatestørrelsen.

• I prøver der glassoverflaten ikke har kommet i kontakt med andre materialer etter eller under produksjon (for eksempel glasstaver trukket rett ut av en glassmelte) er det oppnådd svært høye resultater ved strekkprøving. Gjentatte forsøk av denne typen har også vist at det her ikke er noen sammenheng mellom strekkfastheten og prøvestykkets dimensjoner. Dette viser at en høy strekkfasthet ikke bare kan oppnåes i tynne glassfibere.

• Hvis overflaten til glassplater fremstilt ved vanlige prosedyrer (float- eller valset glass) behandles med aggressive syrer som fluorsyre, økes styrken betraktelig. Etsningen utbedrer eller fjerner eventuelle overflatefeil.

Dette kapittelet vil belyse forhold som bidrar til å senke glass’ strekkfasthet.

2.3.1 Overflatefeil Etter typer deles overflatefeil inn i fire grupper:

Store sprekker Større overflateskader som riper i overflaten eller skader fra sammenstøt vil gi betydelig redusering av glassets styrke. Skadene vil være synlige i et mikroskop, men ofte også uten forstørrelse. En enkel glassripe kan være flere hundredels millimeter dyp, og reduserer glassets strekkfasthet til 20-60 N/mm2.

Mikroskopiske og submikroskopiskei sprekker Riper med dybde på mindre enn en hundredels millimeter vil normalt redusere glassets strekkfasthet til 60-200 N/mm2. De fleste sprekkene kan oppdages ved bruk av et optisk mikroskop eller elektron mikroskop, de aller minste må påvises ved bruk av kjemikalier. Hvis den varme glassmelta kommer i kontakt med kaldere metalliske redskaper vil overflatetemperaturen i smelta momentant reduseres med flere hundre grader, til et viskoelastisk stadium. Nedkjølning fører til sammentrekning av det tynne overflatesjiktet. Resten av smelta beholder sin temperatur og vil ikke redusere volumet. Resultatet er oppbygning av strekkspenninger i det tynne overflatesjiktet. Når metallredskapene så begynner å forme glassmelta kan resultatet bli en mengde mikroskopiske sprekkdannelser. i Submikroskopisk – partikler (i dette tilfellet sprekker) for små til å oppdages i vanlig mikroskop [2]

16

2 BRUDDMEKANIKK

17

Sprekker kan også oppstå når det ferdigproduserte glasset kommer i kontakt med annet glass eller andre legemer. Mikroskopiske sprekker kan oppstå hvis to flater glir mot hverandre. Små harde partikler som støvpartikler fra lufta, kan komme mellom flatene og skape lokale spenningskonsentrasjoner. Partiklene kan være kantete og av mikroskopisk størrelse. Selv om den totale friksjonskraften mellom to glassplater ofte er liten, vil støvpartiklenes form og størrelse gjøre at kontaktflatene akkurat her blir svært små og de lokale friksjonskreftene store, dette kan føre til plastifisering av glasset. Glass’ evne til å deformere seg plastisk er svært liten og dette medfører brudd i glassets molekylstruktur. Tilsvarende brudd kan faktisk oppstå uten tilstedeværelse av mikroskopiske partikler. I følge elastisitetsteorien kan tangentielle spenninger langs et kontaktområde teoretisk sett gå mot uendelig hvis tangentielle og perpendikulære krefter inntrer samtidig, kontaktflatene er avrundede og de to legemene ikke kan bevege seg langs etter hverandre. I praksis kan ikke uendelig store krefter oppstå, men de kan bli store nok til å produsere plastisk flyt og sprekkdannelser.

Fremmedpartikler som fester seg til overflaten Små partikler fra støv eller andre urenheter som adherer til glassoverflaten under høye temperaturer vil skape svake punkter. Allerede ved 200 °C kan partikler feste seg, noe som er veldig vanlig og en naturlig følge av det støvete miljøet et glassverk som regel har. En slik partikkel skaper ikke selv en sprekk, men kan være et utgangspunkt for sprekkdannelse. Glass har normalt en slett, helt jevn overflate. En partikkel vil skape en forhøyning og kan således bidra til spenningskonsentrasjoner under last. Under en eventuell deformasjon vil spenningene forsterkes ytterligere hvis fremmedpartikkelen og glasset har ulike E-moduler. Hvis partikkelen og glasset har ulik varmeutvidelse kan det også bygges opp spenninger under oppvarming eller avkjølning av glasset. I forhold til sprekker, har fremmedpartikler liten innvirkning på fastheten til glasset. Fremmedpartiklene har først betydning som bruddanvisere i ekstremtilfeller når strekkspenningene kommer opp i flere hundre eller tusen N/mm2. Slike fastheter kan være tilfelle hvis glasset ikke har vært i kontakt med noen legemer under produksjon.

Endringer i glassoverflaten Glass’ overflate kan ha ulike sammensetninger, strukturer og mekaniske egenskaper. Dette skyldes fordampning, hydrolyse, adsorpsjoni, krystallisering etc. under produksjon eller varmebehandling. Rett etter og under forming av glasset er overflaten noe reaktiv. Reaktiviteten skyldes i stor grad de høye produksjonstemperaturene (ved produksjon har glassmelta normalt temperaturer opp mot 1600 °C, produksjon av rent kvartsglass krever temperatur over 2000°C [19]) og vil avhenge av hvor lenge temperaturen holdes høyt oppe og hvor rask avkjølningen er. Hurtig fastning, som for eksempel inntreffer ved produksjon av glassfiber, hemmer de nevnte prosessene og dette er en av grunnene til at tynne fiber har mye høyere fastheter enn massive størrelser som bruker lenger tid på avkjølningen. Eksperimenter viser at under like avkjølningsbetingelser, er fasthetene uavhengige av glassets diameter[14]. Dette betyr at tykke glasstaver og glassplater også burde kunne oppnå strekkfastheter opp mot 4000 N/mm2. Større plater og staver har imidlertid mye

i Adsorpsjon – det at et fast legeme i sin overflate tar opp og binder stoffer fra en omgivende gass eller

væske[2]

BÆRENDE GLASS

høyere egenvekt og motstandsmoment enn tynne glassfibere og er følgelig mer utsatte for sprekkdannelser under produksjon, bearbeiding og montering. Forsøk på glassfiber viser at fasthetene har en tendens til å synke over lenger tid [14]. Dette tyder på at endringer i glassoverflaten også kan forekomme under normale temperaturforhold. Undersøkelser har også vist at en glassoverflate som er påført store sprekker (for eksempel ved bruk av en diamant), over tid gjenoppretter noe av fastheten sin. Dette skyldes forhold som denne oppgaven ikke vil gå nærmere inn på.

2.3.2 Materialfeil I tillegg til overflatefeil inneholder glasset ofte urenheter eller uregelmessigheter som sammen med overflatefeilene bidrar til å redusere materialets fastheter. De mest vanlige materialfeilene er nevnt under.

Feil i molekyl eller atomstruktur. Under glassproduksjon omdannes atomer og molekyler i råmaterialene, til nye molekyler som danner glassets struktur. Ved denne ”molekylproduksjonen” kan det oppstå feil ved at atomene danner uriktige molekyler (molekyler som egentlig ikke inngår i glasset), ufullstendige molekyler og/eller ioner. Et slikt ”feil” molekyl vil avvike fra de andre glassmolekylene i størrelse og bindingsevne, og vil skape uregelmessigheter i molekylstrukturen. Glass har en svært kompliserte molekylstruktur. Det flytende glasset får ved avkjølning gradvis høyere duktilitet inntil det ved utseende og oppførsel oppfører seg som et fast krystallinsk materiale. Glass har imidlertid ingen krystallinsk struktur[17]. Under ”fastningen” vil molekylene som i utgangspunktet beveger seg fritt og vilkårlig rundt i smelta bevege seg saktere og saktere til de danner et intrikat kompakt mønster. Under denne prosessen hender det at det oppstår tomrom som senker materialfasthetene.

Krystaller Glass har som nevnt ingen krystallstruktur, det kan imidlertid forekomme utfelling av krystaller i glassmelta.

Bobler Bobler av produksjonsgasser kan fanges i glasset

Urenheter og fremmedpartikler Partikler eller urenheter kan havne i glassmelta. Slike partikler kan være ufullstendig forbrent råmateriale, urenheter som befant seg i råmaterialene (forurenset råmateriale) eller foring fra smeltedigelen.

Ujevn masse Hvis glassproduktet er sammensatt av flere typer glass (for eksempel glass av ulike farger) vil det normalt være svakheter ved overgangen mellom de ulike glasstypene. Av de nevnte feilene vil de fire siste ha størst innvirkning på glassets fastheter. Normalt vil krystaller, bobler og fremmedpartikler være synelige uten forstørrelse og av den grunn

18

2 BRUDDMEKANIKK

19

også være uønsket. Feil i molekyl eller atomstrukturen er submikroskopiskei og reduserer glassets strekkfasthet til noen tusen N/mm2, overflatefeil vil dermed ha større betydning for fasthetene.

2.3.3 Indre spenninger I motsetning til forbigående spenninger som oppstår under oppvarming og avkjølning av glass, vil spenninger som oppstår under produksjon være permanente. Glass utvider seg ved oppvarming og trekker seg sammen igjen under avkjølning. Ved produksjon av glassvarer vil temperaturgradienten over tverrsnittet skape indre spenninger. Den varme glassmelta vil ved avkjølning begynne å trekke seg sammen. De ytre sjiktene som er i kontakt med omgivelsene, vil avkjøles raskest og følgelig trekke seg sammen før de indre sjiktene som bevarer temperaturen noe lenger. Under sammentrekningen av de ytre sjiktene vil glassmolekylene i det indre fremdeles være flytende og omorganiserer seg hele tiden for å fjerne eventuelle spenninger. Når det indre sjiktet så avkjøles kan ikke lenger molekylene bevege seg fritt. Sammentrekning skaper derfor spenninger i og mellom sjiktene. Enkle massive legemer som glassplater eller glasstaver vil få trykkspenninger i overflaten og strekkspenninger i senter (denne effekten utnyttes ved produksjon av termisk herdet eller varmeforsterket glass). Hule profiler som sylindere kan også få strekkspenninger i de indre overflatene. Glasslegemer med kompleks form kan også få strekkspenninger i ytre sjikt. I vanlig kalksodasilikatglass kan det bygges opp spenninger opp mot 100 N/mm2. Disse spenningene vil redusere glassets fastheter med tilsvarende verdier og kan sammen med overflatefeil være tilstrekkelig for å fremprovosere brudd i glasset. Forekomster av indre spenninger kan ikke unnges eller fjernes fullstendig, men de reduseres betraktelig ved kontrollert avkjølning over tid. Hvis uønskede spenninger oppstår, kan de reduseres ved utherding. Glasset varmes opp til like over mykningstemperatur og avkjøles kontrollert over tid.

i Submikroskopisk – partikler (i dette tilfellet sprekker) for små til å oppdages i vanlig mikroskop [2]

BÆRENDE GLASS

2.4 Spontanbrudd Spontanbrudd kan inntreffe i termisk herdet glass og ytterst sjelden også i vanlig glass. Fenomenet innebærer at glasset granulereri tilsynelatende uten ytre påvirkninger. Hovedårsaken til spontanbrudd er tilstedeværelse av nikkelsulfid (NiS). Årsaksforløpet er imidlertid sammensatt. Brudd inntreffer plutselig og uten varsel, likt vanlig brudd i glass. Forekomster av nikkelsulfid vil før brudd ikke påvirke fasthetene mer enn andre urenheter og fremmedpartikler som måtte befinne seg i glasset (se kapittel 2.3.2). Spontanbrudd nevnes spesifikt fordi det er viktig å ha kjennskap til problemet ved konstruering med glass.

2.4.1 Opphav til spontanbrudd Nikkelsulfid er et krystallinsk stoff som ikke løser seg ut i kalsodasilikatglass. I nesten alle glassmelter forekommer inklusjonerii av nikkelsulfid. Ved høye temperaturer har nikkelsulfidkrystallene en α-struktur. Under avkjølning av glassmelta vil krystallene endre form fra α- til β-struktur som har noe større volum. Avhengig av temperatur og glassets viskositet kan volumøkningen medføre submikroskopiske brudd rundt inklusjonen. Disse bruddene har ingen større konsekvenser for vanlig glass, da overflatefeil (se kapittel 2.3.1) normalt fører til større fasthetsreduksjon. Ved termisk herding av glass er situasjonen imidlertid en annen. Hvis glass som inneholder nikkelsulfidinklusjoner termisk herdes (se vedlegg B for informasjon om termisk herding), vil nikkelsulfidkrystallet/-ene innta α -struktur med følgelig volumreduksjon under oppvarmingen av glasset. Glasset som nå er like over mykningstemperatur, tilpasser seg det nye volumet og alle eventuelle spenninger fjernes. Den påfølgende nedkjølningen som skaper de ønskede spenningene i glasset, er for hurtig til at nikkelsulfidkrystallene kan innta β-struktur igjen. Nikkelsulfidkrystaller vil ønske å ha den stabile β-strukturen ved lave temperaturer, og α-krystallene vil derfor endre struktur over tid. Strukturendringen medfører 2-4 % volumøkning [28] som kan gi et hydrostatisk trykkiii på 835 N/mm2 [29]. Termisk herdet glass har en hyperbolsk spenningsfordeling over tverrsnittet. Maksimum strekk i senter av glasset, er halvparten av trykket i glassoverflaten. Internasjonale standarder setter 68.9 N/mm2 som krav til minimum trykkspenninger i glassoverflaten for termisk herdet glass [28], flere produsenter har imidlertid trykkspenninger på over 100 N/mm2 i overflaten. En overflatetrykkspenning på 120 N/mm2 vil gi strekkspenninger på 60 N/mm2 i senter av glasset. En glassplate er gjerne utsatt for ytre laster som vind, snø eller annen nyttelast som øker de indre strekkspenningene. Dersom det hydrostatiske trykket fra et nikkelsulfidkrystall påfører 835 N/mm2 lokalt strekk i glasset kan summen av krefter medføre lokalt brudd. Ved enkelte tilfeller kan brudd inntreffe selv uten ytre laster.

i Granulere – forvandle til små korn [2] ii Inklusjoner av engelske inclusions.

Inklusjon – det å inkludere; innelukking; omfatning [2] iii Hydrostatisk trykk – Trykk som virker med samme styrke i alle retninger (isotropt) [40]

20

2 BRUDDMEKANIKK

21

Bruddet vil utløse spenningsoppbygningene i det termisk herdede glasset og føre til granulering av hele glassplaten.

2.4.2 Preventive tiltak Den selvfølgelige måten å forhindre spontanbrudd, er å unngå nikkelsulfidkrystaller i glassmelta. Ett gram nikkelsulfid skaper ca 1000 inklusjoner med diameter på 0,15 mm [29], følgelig skal det være svært liten nikkelforurensning i smelta for å skape store mengder ikkelsulfidkrystaller. For å oppnå en nikkelsulfidfri glassmelte må det stilles svært strenge krav til kontroll av råmaterialer og produksjonsutstyr, dette er derfor kostbar.

Heat soak test (HST) I glassindustrien er det normalt å utføre heat soak tester (også kalt varmetester) for å forsikre seg mot nikkelsulfidinklusjoner i termisk herdet glass. Under testen varmes glassplatene som testes opp til 260-290 °C i fem timer. Prosessen akselererer nikkelsulfidkrystallenes omforming fra α- til β-struktur, og kan dermed fremprovosere eventuelle brudd. Som det fremkommer av kapittel 2.4.1 kan strukturomformingen forekomme uten at brudd inntreffer. Spenningene kan ligge latente slik at bruddet inntreffer når glasset utsettes for laster etter montering. Metoden er derfor ikke definitiv.

BÆRENDE GLASS

2.5 Karakteristiske bruddmekaniske verdier I prosjektarbeidet Bærende glass [41] er det påpekt likhetstrekk mellom glass og betong. Tabellen under viser typiske bruddmekaniske egenskaper for glass og betong. Materiale fu

+

(MN/m2) KIC

(MN/m^(3/2)) GIC

(N/m) lC

(m) E

(GN/m2) Glass Kalksodasilikatglass 76,3* – 93,6* 0,72 – 0,82 6,7 – 8,6 18,8 µ – 36,8 µ 73,4

Borsilikatglass 72,7* – 86,8* 0,75 – 0,82 8,5 – 10,2 23,7 µ – 40,5 µ 63,7

Betong Normal betong 3,1 4,15 167 0,57 33,1 Høyfast betong 6,1 4,95 162 0,21 47,7 * Utregnede teoretiske verdier Tabell 2-1: Bruddmekaniske egenskaper for glass og betong [8, 14, 17]

Tabell 2-1

2.5.1 Glass versus høyfast betong viser at bruddseigheten til glass er ca 15 % av bruddseigheten til høyfast betong.

Bruddenergien er ca 5 % og den kritiske lengden er mindre enn 0,02 % av tilsvarende verdier for høyfast betong. Betong omtales gjerne som et kvasi sprøtti materiale. Glass’ bruddmekaniske egenskaper viser at det er å betrakte som sprøtt. I dag bygges det forsvarlig med høyfast betong. Det burde også være mulig å bygge forsvarlige og sikre konstruksjoner med bærende glass.

i Kvasi sprøtt av engelske quasi brittle.

22

3 Fotoelastisk spenningsanalyse

Kapitlet forklarer prinsippene bak fotoelastisk spenningsanalyse. For å få en bedre forståelse av formelgrunnlaget bak analysen gis også en kort innledning til lys og bølgeteori. Bølgeteorien tar utgangspunkt i harmoniske bølger da dette er relevant for lys.

BÆRENDE GLASS

3.1 Kort om lys En rekke teorier er utviklet for å beskrive lysfenomenets kompleksitet. For å forstå konseptet bak fotoelastisk spenningsanalyse er imidlertid Huygens klassiske bølgeteori tilstrekkelig. I følge Huygens er tomrom fylt med et hypotetisk perfekt elastisk medium og lys er et bølgefenomen skapt av forstyrrelser i dette mediet. Forstyrrelsene består av vibrasjoner i elementærpartiklene. Det antaes at partiklenes vibrasjonsretning er vinkelrett på lysets forplantningsretningi. I vanlig lys blir elementærpartiklene utsatt for mange harmoniske svingninger som vibrerer i vilkårlig retning og varierer i fase og amplitude. Partiklenes bevegelser er derfor tilfeldige (se Figur 3-1). Kort fortalt er lys harmoniske bølger som svinger vinkelrett på bølgens forplantningsretning.

Figur 3-1: En vanlig lysbølges bevegelse, projisert på et plan vinkelrett på lysets forplantningsretning[1]

3.1.1 Lyshastighet og forplantningshastighet Lyshastigheten c er lysets hastighet i forplantningsretningen og definert til 299 792 457 m/s (≈ 3 x 108 m/s) i vakuum. I andre transparente medium som luft, vann og glass er hastigheten lavere og uttrykkes ved

cvn

= Ligning 3.1-a

der n er lysbrytningsindeksen, en unik konstant for hvert medium. For luft er lysbrytningsindeksen ca 1,0003 og lyshastigheten i luft regnes derfor ofte lik lyshastigheten i vakuum. I dagligtale omtales gjerne lyshastigheten i vakuum som lyshastighet. For å ikke skape unødig forvirring omtales heretter lyshastigheten i vakuum (c) som lyshastighet og lyshastighet i andre medium (v) som forplantningshastighet.

i Den retningen lyset forplanter seg eller utbrer seg. Vil normalt være en rett linje fra lyskilden til det

punktet vi registrerer lyset.

24

3 FOTOELASTISK SPENNINGSANALYSE

25

3.1.2 Planpolarisert lys Lysets tilfeldige bevegelsesmønster kan polariseres. Planpolarisert lys vibrerer i ett plan.

3.1.3 Hvitt lys Hvitt lys er bygget opp av bølger med frekvenser i hele det synelige spekteret.

3.1.4 Monokromt lys Monokromt lys består av bølger i én frekvens. For eksempel rødt, grønt eller blått lys.

BÆRENDE GLASS

3.2 Enkel bølgeteori En harmonisk bølge er en ”jevn” sinusbølgei som gjentar jeg selv med perioden T. Perioden er den tiden det tar for et punkt på bølgen å bevege seg fra et punkt til det samme punktet igjen, for eksempel bølgetopp til bølgetopp. Avstanden punktet tilbakelegger på en periode er bølgelengden λ. Bølgens forplantningshastighet blir dermed

v fTλ

= = λ Ligning 3.2-a

Siste ledd kommer av at bølgefrekvensen f er definert som 1/T. Bølgens amplitude a er bølgens maksimale utslag, eller ordinat på bølgetoppen. Se Figur 3-2.

Figur 3-2: Harmonisk bølge på et gitt tidspunkt En harmonisk bølge har én frekvens og én bølgelengde, avstanden s et punkt i bølgen tilbakelegger, vil derfor være definert ved

coss a pt= Ligning 3.2-b

der p er 2Πf og t er tiden.

i Om en harmonisk bølge omtales som en sinus- eller cosinusbølge vil avhenge av hvor origo settes.

26

3 FOTOELASTISK SPENNINGSANALYSE

27

3.3 Dobbeltbrytning Isotrope transparente materialeri blir midlertidig dobbeltbrytende når de utsettes for skjærpåkjenninger [1]. Fenomenet skyldes at materialets brytningsindeks og således lysbølgers forplantningshastighet igjennom materialet, varierer ettersom materialet utsettes for trykk- eller strekkpåkjenning. Brytningsindeksen synker ved trykkpåkjenning og øker ved strekkpåkjenninger. Forplantningshastigheten øker i trykk og synker i strekk (jamfør

). Ligning 3.1-a Når planpolarisert lys kommer inn i en plate med dobbeltbrytende egenskaper splittes det i to plan vinkelrett på hverandre (se Figur 3-3), planene vil være parallelle til strek- og trykkaksen. Aksekorset som dannes av de to planpolariserte bølgene kalles materialets optiske akse. Ettersom forplantningshastighetene er ulike i de to retningene i materialets optiske akse, men bølgenes frekvens vedvarer, vil de to nye lysbølgene få nye bølgelengder (jamfør ). De nye bølgelengdene resulterer i en faseforskjell når lyset forlater materialet (ε i Figur 3-3)

Ligning 3.2-a

Figur 3-3: Polarisert lys i et dobbeltbrytende materiale [1]

i Glass er et isotropt transparent materiale.

BÆRENDE GLASS

3.4 Fotoelastisk spenningsanalyse Ved fotoelastisk spenningsanalyse, beregnes materialets indre spenninger ut fra fasedifferansen (ε i Figur 3-3) som oppstår ved dobbeltbrytning. Fasedifferansen kan blant annet bestemmes ved bruk av et polariskop (se kapittel 3.5). En polarisert lysbølge (0-A), med utbredelse etter Ligning 3.2-b, beveger seg inn i et dobbeltbrytende materiale med optisk akse x/y (se Figur 3-4). Bølgen deler seg i to nye planpolariserte bølger (0-B og 0-C) som følger de optiske aksene (se Figur 3-5).

Figur 3-4: Bølge 0-A Figur 3-5: Bølge 0-B og 0-C De nye bølgene får amplitudene a cos α (0-B) og a sin α (0-C). Dette gir utbredelse som følger i 0-x-, og 0-y-planet

cos cosx a p= α t sin cosy a pt= α Ligning 3.4-a

Den endrede brytningsindeksen i de to optiske planene medfører endret forplantningshastighet. Ved å sette tykkelsen av det dobbeltbrytende materiale i forplantningsretning som h, kan tiden det tar for de to planpolariserte lysbølgene å passere materialet uttrykkes som

1x

htv

= 2y

htv

= Ligning 3.4-b

der vx og vy er er forplantningshastigheten i 0-x og 0-y planet. Bølgene beveger seg gjennom materialet uten å endre form. x-utbredelsen, x1, når lyset forlater materialet etter tiden t, tilsvarer derfor utbredelsen da lyset entret materialet t1 tidligere. Derav følger

1 1cos cos ( )x a p t= α − t 1 2sin cos ( )y a p t t= α − Ligning 3.4-c

Det er oppnådd en fasedifferanse mellom 0-x- og 0-y-planet når lyset forlater materialet. Denne faseforskjellen kan uttrykkes ved

2 1( )p t t∆ = − Ligning 3.4-d

28

3 FOTOELASTISK SPENNINGSANALYSE

Ved eksperimentelle forsøk er det funnet at for et gitt materiale ved en gitt temperatur og en lysbølge med en gitt λ, er ∆ proporsjonal med differansen i materialets indre spenninger og materialets tykkelse i forplantningsretningen [21]. Forholdet utrykkes vanligvis som

( )2= π∆ −

λh C 1 2σ σ Ligning 3.4-e

Der σ1 og σ2 er trykk- eller strekkspenningene i prøvestykket, λ er bølgelengden utenfor prøvestykket og C er optisk spenningskoeffisienti. Den optiske spenningskoeffisienten avhenger av materiale, temperatur og bølgelengde. Koeffisienten bestemmes eksperimentelt.

i Av stress-optical coefficient (engelsk)

29

BÆRENDE GLASS

3.5 Polariskop Et polariskop med monokromt eller hvitt lys kan fremstilles ved bruk av forholdsvis enkel apparatur, Figur 3-6 viser en skjematisk oppstilling. Lys strømmer ut fra en lyskilde og planpolariseres ved bruk at et filter. Det planpolariserte lyset beveger seg så igjennom et skjærbelastet dobbeltbrytende prøvestykke. Ved utgang har lyset en faseforskjell som ikke endres ettersom de to planpolariserte lysbølgene nå har samme forplantningshastighet. De to lysbølgene går så igjennom et nytt polariseringsfilter slik at de beveger seg i samme plan. De har nå samme forplantningshastighet, bølgelengde og amplitude, men ulik fase. Den optiske interferensen faseforskjellen skaper, gir utslag i lyse og mørke farger ved bruk av monokrom lyskilde, eller ulike farger ved bruk av hvitt lys.

Figur 3-6: Enkelt polariskop [6] Fargefremstillingen som oppnås ved bruk av hvitt lys vil gi en indikasjon på hva slags spenninger som fremtrer i materialet. For en mer kvalitativ analyse vil imidlertid monokromt lys være å foretrekke. Her er den opprinnelige lysfrekvensen kjent og dette muliggjør sammenligning av lyset før og etter prøvestykket. Figur 3-7 viser et monokromt spenningsbilde fra en glasstav med et sirkulært hull, utsatt for enaksialt strekk.

Figur 3-7: Glasprøve med sirkulært hull under enaksial strekkprøving. [5]

Figur 3-7

viser at det er store skjærspenninger tett inntil hullet. Spenningene avtar samtidig som avstanden til hullet øker (jamfør Ligning 2.1-g på side 9).

30

4 Limte T-bjelker

I dette kapittelet undersøkes kapasiteten av limte T-bjelker i glass, i tillegg diskuteres mulighetene for produksjon og nytteverdien av slike bjelker.

BÆRENDE GLASS

4.1 Kapasitetsbegrensende faktorer Kapasiteten til en T-bjelke bestemmes av geometri, statisk system og materialegenskaper. En limt T-bjelke i glass vil bestå av et steg og en flens som er limt sammen. Ettersom bjelken må bestå av minst to ulike materialer (glass og lim) vil dette være en samvirkekonstruksjon. En samvirkebjelkes kapasitet vil i tillegg til nevnte egenskaper også bestemmes av skjærkraftoverføringen mellom de ulike materialene. Hvis fugen mellom materialene ikke kan overføre skjærkrefter, finnes bæreevne og stivhet som summen av bidragene til de to delene. Sørges det for full skjærspenningsoverføring vil de to delene fungere som en homogen bjelke og momentkapasitet og stivhet økes betraktelig. Se for øvrig Figur 4-1. Hvor fullstendig skjærkraftoverføringen mellom steg og flens i en limt glass T-bjelke er, vil avhenge av det aktuelle limets materialegenskaper.

Figur 4-1: Tverrsnittsmodul og 2. arealmoment som funksjon av skjærkraftoverføring[13]

32

4 LIMTE T-BJELKER

33

4.2 Kort om UV-lim Det finnes mange ulike typer lim som kan brukes til å lime glass. Blant de sterkeste er UV-limene. UV-lim er i uherdet tilstand en flytende væske som med letthet kan brees utover glasset. For å herde limet brukes UV-lys. Normalt vil vanlig sollys være tilstrekkelig for å herde limet men det er normalt å akselerere prosessen ved bruk av en UV-lampe. En limspalte legges med 0,1 til 0,5 mm høyde, ettersom glass normalt er plant og slett gjør det at kun et lite volum lim er nødvendig. I denne oppgaven er UV-682-T fra Bohle AG brukt ved parktiske forsøk og teoretiske beregninger.

4.2.1 UV-682-T UV-682-T var høsten 2004 det kraftigste limet Bohle AG produserte for liming av glass mot glass eller glass mot metall. Bestanddelene i limet vil ikke Bohle AG oppgi, men adhesjonen oppnåes ved polare bindinger mellom molekyler i limet og glass-/metalloverflaten[44]. Den kjemiske prosessen i limet som skaper bindingene, aktiveres av UV-lys. Mekaniske egenskaper for limet finnes i tabellen under. Bohle AG anbefaler at fasthetene behandles med en sikkerhetsfaktor på minimum 2,0. Skjærfasthet 26,0 N/mm2

Strekkfasthet 28,1 N/mm2

Sikkerhetsfaktor min 2,0E-modul* 410 N/mm2

Limspalte 0,1-0,5 mmTemperaturbestandighet -40 – +140 °CViskositet (25 °C) 900 mPa* I følge Bohle AG burde denne verdien være høyere Tabell 4-1: Mekaniske egenskaper for UV-682-T Under glasstec november 2004, presenterte Bohle AG UV-limet Verifix LV 730. Limet har noe høyere fastheter og bedre bestandighet mot fukt enn UV-682-T. UV-682-T sin fuktbestandighet er ukjent.

4.2.2 Glass som UV-filter Glass har UV-filtrerende egenskaper[46]. 3 mm tykt kalksodasilikat floatglass har 90 % UV-filtrering av sollys. Glasset filtrerer imidlertid best de lave frekvensene. høy frekvens (G-frekvens) 20 %mellomsjikt 50 %lav frekvens (250 ηm) 0 %Tabell 4-2: Veiledende UV-filtreringsegenskaper av kalksodasilikat floatglass [46] Hvilke frekvenser som kreves for å herde UV-lim er ukjent. Under et forsøk november 2004 (se vedlegg C), ble det med UV-lim, festet en messingbrakett fast i en 10 mm kalksodasilikat floatglass plate. For herding ble det brukt en UV-lampe som lyste igjennom glasset. Det virket ikke som om glassets filtrering påvirket herdeprosessen nevneverdig. Det er imidlertid usikkert hvordan det vil fortone seg med drastisk større tykkelser.

BÆRENDE GLASS

4.3 Bjelker i bygg I et bygg vil bjelker som regel ha et av følgende statiske systemer.

Figur 4-2: Fritt opplagret bjelke med punktlast

Figur 4-3: Fritt opplagret bjelke med jevnt fordelt last

Figur 4-4: Fast innspent bjelke med punktlast

Figur 4-5: Fast innspent bjelke med jevnt fordelt last En fritt opplagret bjelke har normalt (hvis det sees bort i fra dynamiske effekter) strekk kun på en side av bjelken. Erfaringer gjort under forsøk i august 2004 [41] viste at glass er svært følsomt for strekk og at det lett oppstår lokale brudd i materialet. Det er mulig at en fast innspenning kan føre til lokale brudd ved opplagringen og det ansees derfor som mest fornuftig å montere glassbjelker fritt opplagret. De videre utregningene vil kun innebefatte de opplagrede systemene som heretter vil omtales som system 1 og system 2. Under er skjær- og momentkraft diagrammer for de to systemene vist.

34

4 LIMTE T-BJELKER

System I

Skjærkraftdiagram

Momentkraftdiagram

max 2PV = Ligning 4.3-a

max 4PLM = Ligning 4.3-b

23max

max 48 12M LPL

EI EI= =δ Ligning 4.3-c

Figur 4-6: Fritt opplagret bjelke med punktlast

System II

Skjærkraftdiagram

Momentkraftdiagram

max 2gLV = Ligning 4.3-d

2

max 8qLM = Ligning 4.3-e

4

max5

384qLEI

=δ Ligning 4.3-f

Figur 4-7: Fritt opplagret bjelke med jevnt fordelt last

35

BÆRENDE GLASS

4.4 Spenningsfordelinger Fra fasthetslæren er det kjent at skjær- og momentkrefter ved fullstendig skjærspenningsoverføring, fordeler seg over et T-bjelketverrsnitt som vist i Figur 4-8 og

. Figur 4-9

Figur 4-8: Skjærspenninger over T-bjelketverrsnitt

Figur 4-8

Figur 4-9: Momentspenninger over T-bjelketverrsnitt

4.4.1 Skjærkapasitet Et limt T-profil vil ha en limfuge mellom steg og flens. For at skal være gyldig må limet overføre skjærspenningene fullstendig og dette forutsettes derfor. Hvis skjærspenningene limet må overføre overskrider limets skjærfasthet, oppstår brudd i limet. Limets skjærfasthet (τu) må derfor være større enn skjærspenningene i stegets øvre del (τs,ø).

s,øuτ τ≥ Ligning 4.4-a

4.4.2 Momentkapasitet Forholdet mellom veiledende strekk- og trykkfastheter for glass er 1:30 [41] og glassets kapasitet ved system I og II vil derfor bestemmes av strekkspenningene i stegets nedre del. Hvis strekkspenningene overskrider glassets strekkfasthet vil brudd inntreffe. Glassets strekkfasthet (fu

+) må derfor være større enn strekkspenningene i stegets nedre del (σs,n).

,u sf nσ+ ≥ Ligning 4.4-b

36

4 LIMTE T-BJELKER

37

4.5 L’ I system I er skjærkreftene uavhengige av bjelkelengden samtidig som maks momentkraft øker proporsjonalt med bjelkelengden (se ). For system II øker maks skjærkraft med lengden L samtidig som maks momentkraft øker med L2 (se ). En limt T-glassbjelke må dermed ha en lengde L som tillater full utnyttelse av limets skjærkapasitet og glassets momentkapasitet samtidig. Denne lengden vil heretter omtales som L’.

Figur 4-6Figur 4-7

L’ er i utgangspunktet ikke så interessant, da det sjelden er ønskelig å oppnå brudd i glass og lim samtidig. Lengden vil imidlertid kunne fortelle oss hva som er avgjørende for glassbjelkens kapasitet, glassets strekkfasthet eller limets skjærspenning. Hvis bjelkens lengde L er større enn L’ vil bruddlasten gi brudd i glasset. Hvis bjelkens lengde L er mindre enn L’ vil bruddlasten gi brudd i limet. I de neste delkapitlene vil L’ for system I og system II utledes.

4.5.1 Generelt profil For å kunne regne på bjelkens spenningsfordelinger må profilets tverrsnittdata være kjent. Det er ønskelig å kjenne L’ for alle tverrsnitt og det brukes derfor et generelt profil. For å ikke få for mange ukjente, bestemmes det at steg og flens har samme tykkelse t. Profilets høyde og bredde uttrykkes ved tykkelsen t slik at steghøyden blir αt, og flensbredden blir βt, som vist i Figur 4-10.

Figur 4-10: Generelt profil

BÆRENDE GLASS

4.5.2 Forenklinger For å forenkle utregningene noe forutsettes følgende.

Limfugen mellom flens og steg har ingen høyde. I følge NS-EN 572-2 pkt 4.1.1 er krav til nøyaktighet i tykkelse for 10 mm tykt kalksodasilikatfloatglass ± 0,3 mm, NS-EN 12150 pkt 6.1 stiller samme krav til termisk herdet float-kalksodasilikatglass. En ideell limfuge med UV-682-T fra Bohle AG er 0,1 mm (se kapittel 4.2.1). Ettersom usikkerheten i glassets tykkelse er større enn tykkelsen av en ideell limfuge, sees det bort i fra det ekstra bidraget limet gir stegets høyde.

Lim over hele stegets tykkelse For å fjerne bruddanvisninger blir normalt kantene på glassplater polert og hjørnene slipt i en 45° vinkel. Limets effektive bredde vil dermed ikke bli lik stegets tykkelse. Det sees imidlertid bort i fra dette og limet betraktes som heftende i full bredde.

Full overføring av skjærspenninger mellom flens og steg En ideell limfuge av UV-682-T er på 0,1 mm (se kapittel 4.2.1). Dette er en så lav høyde at det kan sees bort i fra deformasjoner og tøyninger over limtverrsnittet. Limfugen betraktes som om den ikke har høyde og overfører skjærkreftene direkte. Tverrsnittet betraktes som et helt tverrsnitt, der skjærkreftene i overgang mellom flens og steg ikke må overstige limets skjærkapasitet.

Figur 4-11: Effektiv bredde av limfuge[44]

4.5.3 Profildata Tyngdepunktsaksen y for profilet bestemmes. Indeksen o og u står henholdsvis for overside og underside av bjelken (se Figur 4-12).

( ) ( )( )

( )

2 22 22o

t tt t t t t ty

t t t t

αβ α α α βα β α β

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞⋅ ⋅ + ⋅ +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ + +⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠= =⋅ + ⋅ +

Ligning 4.5-a

( ) ( )( )

( )

2 22 22u

t tt t t t t ty

t t t t

αα β α α αβ βα β α β

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞⋅ ⋅ + ⋅ +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ + +⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠= =⋅ + ⋅ +

Ligning 4.5-b

1 mm arris

Bonding Bonding Part

1 mm arris

38

4 LIMTE T-BJELKER

Deretter bestemmes A’ og B’ som er henholdsvis avstanden mellom stegets og profilets tyngdepunktsakse, og avstanden mellom flensens og profilets tyngdepunktsakse (se Figur 4-12).

( )( )

( )( )

( )( )

2 2 1'

2 2 2 2u

t t ttA yα αβ β α α β β αα

α β α β α+ +

β+ +

= − = − =+ + +

Ligning 4.5-c

( )( )

( )( )

( )( )

2 2 1'

2 2 2 2o

t t ttB yα α β α β α α

α β α β α+ +

β+ +

= − = − =+ + +

Ligning 4.5-d

Så bestemmes profilets arealtreghetsmoment

( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )( ) ( )

2 3 23

2 4 2 2 4 24 3 4

2 2

45 4 3 2 3 2 2 2 2 3

2

44 3 2 2

1 1' '12 12

2 1 2 112 4( ) 12 4( )

5 4 6 6 4 512( )

4 6 412( )

zI t t B t t t t A t t

t tt t

t

t

β β α α

α β α α αβ α αβ αα β α β

α α β α β α β α β α β αβ βα β

α α β α β αβ βα β

⎡ ⎤ ⎡= ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅⎢ ⎥ ⎢⎣ ⎦ ⎣⎡ ⎤ ⎡+ + + +⎢ ⎥ ⎢= + + +

+ +⎢ ⎥ ⎢⎣ ⎦ ⎣

⎡ ⎤= + + + + + +⎣ ⎦+

= + + + ++

⎡ ⎤⎣ ⎦

⎤⎥⎦⎤⎥⎥⎦

+

Ligning 4.5-e

Figur 4-12: Generelt profil

4.5.4 Skjærfasthet Ligning 4.4-a gir krav til limets skjærfasthet. Ved å sette inn τs,ø for det tilfeldige profilet finnes et nytt uttrykk for skjærfastheten.

, ,,

u s ø sz s ø

V SI t

τ τ≥ = × ø Ligning 4.5-f

39

BÆRENDE GLASS

Så bestemmes annet arealmoment i stegets øvre del

( )( )

2 2,

3

1' ' ' ' '2 2 2 2 2

12

s

s øA

t t t tS ydA B t B B t B B B t

t

'β β

αβ αα β

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞= = + − + − − − + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

+=

+

∫

Ligning 4.5-g

Det generelle utrykket for limets skjærfasthet blir dermed

( )( )

( )

( )( )

3

44 3 2 2

2 4 3 2 2

12

4 6 412( )

6 14 6 4

u

tVt t

Vt

αβ ατ

α βα α β α β αβ β

α β

αβ αα α β α β αβ β

+≥ ⋅

+⎡ ⎤+ + + +⎢ ⎥+⎣ ⎦+

≥+ + + +

Ligning 4.5-h

4.5.5 Strekkfasthet Ligning 4.4-b gir krav til glassets strekkfasthet. Ved å sette inn σs,n for det tilfeldige profilet oppnås et generelt uttrykk for glassets strekkfasthet.

( )( )

( )( )

,

2

44 3 2 2

2

3 4 3 2 2

224 6 4

12( )

6 2

4 6 4

u s n uz

Mf yI

tMt

M

t

σ

α αβ βα βα α β α β αβ β

α β

α αβ β

α α β α β αβ β

+ ≥ =

+ +≥ ⋅

+⎡ ⎤+ + + +⎣ ⎦+

+ +≥

+ + + +

Ligning 4.5-i

4.5.6 L’ for system I For system I er Vmax kjent. Settes denne inn i oppnås et uttrykk for lasten P som gir brudd i limfugen.

Ligning 4.5-h

( )

( )

( )( )

2 4 3 2 2

2 4 3 2 2

6 12

4 6 4

4 6 43 1

u

u

P

t

tP

αβ ατ

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β ταβ α

+≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+

Ligning 4.5-j

40

4 LIMTE T-BJELKER

Tilsvarende kan Mmax settes inn i for å uttrykke lasten P som gir brudd i glasset.

Ligning 4.5-i

( )( )

( )( )

2

3 4 3 2 2

3 4 3 2 2

2

6 24

4 6 4

2 4 6 4

3 2

u

u

PL

ft

t fP

L

α αβ β

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β

α αβ β

+

+

+ +≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+ +

Ligning 4.5-k

Ligning 4.5-k Ved å kombinere og kan vi trekke ut L og få et uttrykk for L’ Ligning 4.5-j

( )( )2

12'2

u

u

tfLαβ α

τ α αβ β

+ +=

+ + Ligning 4.5-l

Der fu

+ er glassets strekkfasthet og τu er limets skjærfasthet.

4.5.7 L’ for system II L’ for system II bestemmes etter samme fremgangsmåte som L’ for system I.

( )

( )

( )( )

2 4 3 2 2

2 4 3 2 2

6 12

4 6 4

4 6 43 1

u

u

qL

t

tq

L

αβ ατ

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β ταβ α

+≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+

Ligning 4.5-m

( )( )

( )( )

22

3 4 3 2 2

3 4 3 2 2

2 2

6 28

4 6 4

4 4 6 4

3 2

u

u

qL

ft

t fq

L

α αβ β

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β

α αβ β

+

+

+ +≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+ +

Ligning 4.5-n

( )( )2

14'2

u

u

tfLαβ α

τ α αβ β

+ +=

+ + Ligning 4.5-o

Der fu

+ er glassets strekkfasthet og τu er limets skjærfasthet.

41

BÆRENDE GLASS

4.6 Grafisk fremstilling av L’ Forsøk gjort august 2004 fastsatte bøyefastheten av 10 mm Pilkington kalksodasilikat floatglass til 48,6 N/mm2[41]. Dersom lineær elastisk oppførsel forutsettes kan samme verdi brukes for strekkfastheten. UV-limet UV-682-T fra Bohle AG har skjærfasthet på 26,0 N/mm2 (se kapittel 4.2.1). Settes fasthetene inn i og kan L’ for en T-bjelke bestående av 10 mm Pilkington kalksodasilikat floatglass, bunnet sammen av Bohle AG UV-682-T lim, fremstilles grafisk.

Ligning 4.5-l Ligning 4.5-o

De største platene floatglass Pilkington leverer er 3 210 x 6 000 mm og dette vil derfor begrense størrelsen av flens og stegi. Det er urealistisk å operere med uavstivede steg i 10 mm floatglass som er høyere enn 1,0 m da disse trolig vil få lokale knekninger. I bjelketverrsnitt der flensens bredde er stor i forhold til bjelkens spennvidde, vil ikke bøyespenningene være jevnt fordelt over flensens bredde på grunn av skjærdeformasjoner i flensens plan[13]. Det er derfor ingen hensikt å operere med store β-verdier under grafisk fremstilling av L’. I grafene under er maks β satt til 80 (flensbredde på 800 mm) som trolig fremdeles er et alt for høyt tall.

4.6.1 System I

Figur 4-13: Grafisk fremstilling av L' for system I (10 mm floatglass, UV-682-T) i Det finnes leverandører av større glassplater.

42

4 LIMTE T-BJELKER

Studier av grafen viser at L’ passerer 1000 mm ved store steghøyder og flensbredder. En bjelke produsert for innføring i bygg vil trolig ha større lengder enn 1000 mm. Det er lite trolig at en eventuell bjelke med lengder opp mot 1000 mm, vil ha steghøyder opp mot 1000 mm. Det kan fastslås at L alltid vil være større enn L’ og glassets strekkfasthet derfor vil være dimensjonerende for dette systemet.

4.6.2 System II

Figur 4-14: Grafisk fremstilling av L’ for system II (10 mm floatglass, UV-682-T)

Figur 4-14

Studier av grafen viser at L’ nærmer seg 2500 mm ved store steghøyder og flensbredder. Det ansees imidlertid for lite trolig at bjelker med denne typen dimensjoner vil produseres. En steghøyde på 500 mm gir L’ mindre enn 1500 mm, som fremdeles er et høyde/lengde forhold på 1:3. Det fastslås at L normalt vil være større enn L’ og glassets strekkfasthet derfor er dimensjonerende for dette systemet.

4.6.3 Andre tykkelser Grafene under viser L’ for system I og II med glasstykkelser (t) på 15 og 20i mm. Grafene har samme akser som Figur 4-13 og . For nærmere studier er alle grafer vedlagt i stort format (Vedlegg D).

i De største oppnåelige tykkelsene ved floatglassproduksjon er 19 mm [41].

43

BÆRENDE GLASS

Figur 4-15: 15 mm system I

Figur 4-16: 15 mm system II

Figur 4-17: 20 mm system I

Figur 4-18: 20 mm system II

Studier av grafene viser at for svært mange dimensjoner vil glasset være dimensjonerende. Hvis glasstykkelsen t dobles, dobles også L’, dette fremkommer også av Ligning 4.5-l og

. Når glasstykkelsen øker vil derfor limet i mange tilfeller bli dimensjonerende. Ligning 4.5-o

4.6.4 Konklusjon Av de grafiske fremstillingene av system I og II kan det konkluderes med at glassets strekkfasthet normalt er en dimensjonerende faktor for T-bjelker i glass produsert av Pilkington kalksodasilikat floatglass og Bohle AG UV-682-T lim, når tykkelsen t er under 15 mm. For tykkelser mellom 15 og 19i mm vil limet være dimensjonerende i enkelte tilfeller og spesielt når tykkelsen t nærmer seg 19i mm.

i De største oppnåelige tykkelsene ved floatglassproduksjon er 19 mm [41].

44

4 LIMTE T-BJELKER

45

4.7 L’ merket som verktøy Kapittel 4.6 viser at L’ er et nyttig verktøy for enkelt å kunne bestemme om limets skjærfasthet eller glassets strekkfasthet er dimensjonerende for et gitt T-profils kapasitet. Er den limte T-bjelkens lengde L mindre enn L’ vil skjærspenninger mellom steg og flens og følgelig limets skjærfasthet, være dimensjonerende. Er lengden L større enn L’ er strekkspenninger i bjelkens underkant og følgelig glassets strekkfasthet, dimensjonerende. Hvis det er kjent om lim eller glass er dimensjonerende for bjelkens kapasitet, vil dette være tidsbesparende da kun en av de to må kontrollregnes.

BÆRENDE GLASS

4.8 T-bjelke sammenlignet med tidligere forsøk August 2004 ble det ved institutt for konstruksjonsteknikk gjennomført tre punkts bøyestrekkforsøk av en 10 x 100 x 2150 mm glassbjelke [41]. Forsøkene ga følgende resultater Bruddlast 153 NNedbøyning 60,0 mmE-modul 67900 N/mm2

Bøyefasthet 48,6 N/mm2

Tabell 4-3: Forsøksresultater, tre punkts bøyestrekk, 13. august 2004 For sammenligning er det interessant å se hva slags bruddlaster som oppnås dersom bjelken ved bruk av UV-682-T, får pålimt et 100 mm høyt og 10 mm tykt glassteg over hele bjelkens lengde. T-bjelken har dermed α = 10, β = 10, t = 10 mm (jamfør Figur 4-10) og L = 2150 mm. Ved å forutsettes lineær elastisk oppførsel kan glassets bøyefasthet også brukes som strekkfasthet. Av Figur 4-13 fremkommer det at bjelkelengden L er større enn L’ og strekkspenninger i glasset vil dermed være dimensjonerende. Ved superposisjon finnes dimensjonerende moment Md og nedbøyningen δ for T-bjelken.

, ,d d P dM M M= + g Ligning 4.8-a

, ,f f P f g= +δ δ δ Ligning 4.8-b

Der Md,P og Md,g er momentene skapt av henholdsvis punktlasten P og profilets egenlast g ved brudd, utrykt ved og . δf,P og δf,g er bjelkens nedbøyning skapt av henholdsvis punktlasten P og profilets egenlast g, uttrykt ved Ligning 4.3-c og

.

Ligning 4.3-b Ligning 4.3-e

Ligning 4.3-f Ved å skrive om Ligning 4.5-i oppnås følgende uttrykk for dimensjonerende moment

( )( )

( )( )

2

3 4 3 2 2

3 4 3 2 2

2

6 2

4 6 4

4 6 4

6 2

u

ud

Mf

t

t fM

α αβ β

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β

α αβ β

+

+

+ +≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+ +

Ligning 4.8-c

46

4 LIMTE T-BJELKER

Utrykket kombineres med Ligning 4.8-a for å bestemme bjelkens bruddlast Pd. Egenvekten av UV-limet tas ikke med da limet betraktes som volumløst. Floatglass’ densitet er 25 x 10-

6 N/mm3 [41].

( )( )

, ,

3 4 3 2 2 2

2

4 6 44 86 2

d f P f

u

M M M

t f PL qLα α β α β αβ β

α αβ β

+

g= +

+ + + += +

+ +

( )( )

( )( )

( )

3 4 3 2 2

2

3 4 3 2 2 2glass

2

2 4 6 423 2

2 4 6 42,69kN

23 2

ud

u

t f gLPL

t f t LL

α α β α β αβ β

α αβ β

α α β α β αβ β ρ α βα αβ β

+

+

⇓

+ + + += −

+ +

+ + + + += −

+ +=

Ved å sette inn bruddlasten fra forsøket i , kan nedbøyningene sammenlignes. Ligning 4.8-b

( )

3 4

, ,

32

glass

548 384

5 0,29mm48 8

f f P f gPL qL

EI EIL P t LEI

δ δ δ

ρ α β

= + = +

⎛ ⎞= + + =⎜ ⎟⎝ ⎠

Påmontering av et 100 mm steg gir en bruddlast på 2,69 kN som er over 1700 % kapasitetsøkning. Ved lasten P =153 N (som ga brudd under forsøkene gjennomført august 2004), vil det nå kun bli 0,29 mm nedbøyning i motsetning til tidligere nedbøyning som var 60,0 mm. Steget forbedrer kapasiteten av glassbjelken betydelig.

47

BÆRENDE GLASS

4.9 Glassdekker De største floatglassplatene Pilkington leverer er 3 210 x 6 000 mm. Ved å lime flere steg under en glassplate, oppnås et glassdekke som i prinsippet er sammensatt av flere T-bjelker. (se Figur 4-19)

Figur 4-19: Glassdekke

Figur 4-19 Videre i dette kapittelet vil steghøyden for et glassdekke som vist i dimensjoneres. Glassdekket har følgende egenskaper.

Statisk system Glassdekket er fritt opplagret langs alle kanter og utsatt for egenlast i tillegg til jevnt fordelt nyttelast.

Dimensjoner Glassplaten er 6000 x 3000 mm og har seks 3000 mm lange steg med 1000 mm senteravstand (se Figur 4-19). Glasset i platen og stegene har en tykkelse på 15 mm.

Utforming Glass er et sprøtt materiale og dette må det tas hensyn til ved utforming av glassdekket. For å øke sikkerheten ved et eventuelt brudd, brukes det tolags folielaminert glass i glassplaten og trelags folielaminert glass i stegene. En PVB-lamineringsfolie er 0,38 mm tykk [41] og den reelle tykkelsen av glassplaten og stegene blir da henholdsvis 30,38 mm og 45,76 mm. Dekket dimensjoneres imidlertid som om det ikke bestod av laminerte glass, men kun 15 mm tykke glassplater.

Laster Densiteten av floatglass er 25 x 10-6 N/mm3 [41]. Det beregnes egenlast for laminert glass. Det sees bort i fra egenlastene til limfugen og lamineringsfolien. NS 3491-1 setter 5,0 kN/m2 jevnt fordelt last som krav til nyttelast for varehus og ankomstområder. Denne brukes som nyttelast under dimensjonering av glassdekket.

Materialer Glasset er 15 mm kalksodasilikat floatglass med strekkfasthet 48,6 N/mm2 og E-modul 67900 N/mm2. Limet er UV-lim med 26,1 N/mm2 skjærfasthet.

48

4 LIMTE T-BJELKER

Sikkerhetsfaktorer På grunn av glassets sprø oppførsel behandles egenlast og nyttelast med lastkoeffisient γg = γp = γ = 5,0

Forenklinger De samme forenklingene som ble gjort i kapittel 4.5.2 gjøres også for glassplaten

- Limfugene mellom glassplate og steg har ingen høyde og har derfor ingen egenvekt

- Limfugen er effektiv over hele stegets tykkelse - Det er full overføring av skjærspenninger mellom plate og steg inntil brudd

I tillegg gjøres følgende forenklinger

- Det sees bort i fra lamineringsfoliens egenlast. - Ved dimensjonering betraktes dekket som seks vippeforhindrede fritt

opplagrede T-bjelker med 500 mm flensbredde. - Det sees bort i fra eventuelt samspill mellom bjelkene - Egen- og nyttelast samles til en jevnt fordelt last i senter av bjelkeflensene (se

) Figur 4-20- Det sees bort fra dynamiske effekter

Figur 4-20: Modell for dimensjonering

4.9.1 L’ Grafisk fremstilling av L’ for system II med t = 15 mm, fu

+ = 48,6 N/mm2 og τu = 26,0 N/mm2 (se Figur 4-16 eller vedlegg D), viser at når flensbredden er 500 mm (β = 50), er L’ mindre enn L = 3000 mm. Strekkspenningene i stegets underkant vil dermed være dimensjonerende for kapasiteten.

4.9.2 Dimensjonering av steghøyde Ved superposisjon finnes krav til bjelkens momentkapasitet.

( ) 2

8d g p

g p LM M M

+≥ + = Ligning 4.9-a

Der g er jevnt fordelt egenlast og p jevnt fordelt nyttelast.

49

BÆRENDE GLASS

Ligning 4.5-i kan skrives om til et uttrykk for Md.

( )( )

( )( )

2

3 4 3 2 2

3 4 3 2 2

2

6 2

4 6 4

4 6 4

6 2

u

ud

Mf

t

t fM

α αβ β

α α β α β αβ β

α α β α β αβ β

α αβ β

+

+

+ +≥

+ + + +

⇓

+ + + +=

+ +

Ligning 4.9-b

Ligning 4.9-b Ved kombinasjon av og oppnås uttrykket Ligning 4.9-a

( )( )

( )

( )( ) ( )

3 4 3 2 2 2

2

3 4 3 2 22

2

4 6 486 2

4 4 6 40

3 2

u

u

t f g p L

t fg p L

α α β α β αβ β

α αβ β

α α β α β αβ β

α αβ β

+

+

+ + + + +≥

+ +

⇓

+ + + +− + ≥

+ +

Ligning 4.9-c

Bjelkens egenlast vil være en sjettedel av glassdekkets totale egenlast. Uttrykket for den jevnt fordelte nyttelasten g, blir dermed.

[ ] [ ]

( ) ( )

13 steghøyde 2 lengde av glassdekke6

13 6000mm3

2000mm3 ( )3

floatglass

floatglass

floatglass

g t t

t t t

t t

ρ γ

α ρ γ

α ρ γ

⎛ ⎞= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠⎛ ⎞= +⎜ ⎟⎝ ⎠

= +

Ligning 4.9-d

Tilsvarende som for egenlasten, skaleres nyttelasten ned til en jevnt fordelt last p

[ ] [ ]

[ ]

1nyttelast lengde av glassdekke6

1000mm nyttelast

p γ

γ

= ⋅

= ⋅ ⋅

⋅

Ligning 4.9-e

Den jevnt fordelte egenlasten g, og nyttelasten p er nå kjent. Tykkelsen t er 15 mm, flensbredden β er 50, glassets strekkfasthet fu

+ er 48,6 N/mm2, limets skjærfasthet τu er 26,0 N/mm2, bjelkelengden L er 3000 mm, glassets densitet er 25 x 10-6 N/mm3 og lastfaktoren γ er 5,0. Det kan nå bestemmes en α som gjør at Ligning 4.9-c tilfredstilles.

Bestemmelse av steghøyde Ligning 4.9-c tilfredstilles dersom α ≥ 27, steghøyden (αt) settes derfor til 410 mm.

50

4 LIMTE T-BJELKER

Kontroll av nedbøyning Nedbøyningen av hver glassbjelke kan uttrykkes som

( ) 45384p g

p g LEI

δ δ δ+

= + =

Den jevnt fordelte nyttelasten og egenlasten er uttrykt ved og . Arealtreghetsmomentet er uttrykt ved Ligning 4.5-e.

Ligning 4.9-d Ligning 4.9-e

Nedbøyningen blir 2,1 mm, noe som er godt innenfor normale dimensjoneringskrav.

51

BÆRENDE GLASS

4.10 Diskusjon – bruk av glassdekker I dette kapittelet vil det diskuteres muligheter for bruk og forhold rundt innføring av fritt opplagrede glassdekker (som vist i Figur 4-19) i bygg. I dag er det vanlig at tak, vegger og etasjeskillere i glass holdes oppe av et sekundærbæreverk i stål eller aluminium. Sekundærbæreverket tar opp glassets egen- og nyttelast. Ved store glassdimensjoner får dette sekundærbæreverket derfor tilsvarende kraftige dimensjoner. Paradokset blir at fasaden, taket eller gulvet, i stede for å fremheve og vise det som måtte befinne seg på den andre siden, trekker publikums oppmerksomhet mot sekundærbæresystemet. Fasader, dekker og tak kun bestående av glass vil ikke ha de prangende stål eller aluminiumsprofilene, og kan derfor lede publikums oppmerksomhet dit den er ment å være. Glassdekker som vist i kan derfor være et spennende innslag i et bygg. Det er imidlertid en del forhold som må taes hensyn til før en slik byggevare taes i bruk.

Figur 4-19

UV-lim er forholdsvis nytt, hvordan limet oppfører seg over tid er derfor ukjent. Fotgjengere som beveger seg over glassdekket, eventuell annen trafikk og andre svingninger kan skape dynamiske effekter. Hvordan dette påvirker glass, lim og samspillet dem imellom er så langt ukjent. Et glassdekke, som Figur 4-19, har liten isolasjonsevne. Effekter av oppvarming, nedkjølning og eventuelle temperaturgradienter over tverrsnittet er også ukjent. Ved produksjon av tilsvarende byggevarer for utvendige tak eller fasader vil det fort kunne oppstå fuktproblematikk. Det er så langt ukjent hvilke effekter fukt kan ha på limfugen. I tillegg til forholdene nevnt over, må det også tas menneskelige hensyn. Mange er tilbakeholdende til å gå på glass av frykt for at materialet skal sprekke. Personer med høydeskrekk vil trolig også være skeptiske til å gå på gjennomsiktige glassdekker. Forholdene over tatt i betraktning, vil det være mest fornuftig å innfelle et bærende glassdekke i en innvendige etasjeskiller. Eksempler på dette er skissert i og

. Figur 4-21

Figur 4-22

Figur 4-21: Museum

52

4 LIMTE T-BJELKER

Figur 4-22: Vrimleareal

53

5 Forsøk

I oppgaveteksten står det at det skal beskrives og gjennomføres bøyeforsøk med limte T-bjelker i glass. Av flere årsaker belyst i dette kapittelet har forsøk med bjelker utgått. Det har i stedet vært utført forsøk for skjærprøving av UV-lim.

BÆRENDE GLASS

5.1 Utarbeiding av prøveprogram Glass’ strekkfasthet er svært liten i forhold til trykkfastheten (1:30). Ved bøyeforsøk med limte T-bjelker vil det blant annet være interessant å finne om bruddet inntreffer i glasset eller limfugen. Det enkleste prøveoppsettet vil være tre punkts bøyestrekk med et statisk system som vist i , tidligere omtalt som system I. Figur 5-1

Figur 5-1: Fritt opplagret bjelke med punktlast

5.1.1 Usikre faktorer Tre punkts bøyeforsøk av glassbjelker ble gjennomført august 2004[41]. Under forsøkene ble det brukt ”enkelt” utstyr. Tilsvarende eller mer avansert utstyr vil kunne brukes for gjennomføring av tre punkts bøyestrekk av glassbjelker i T-profil. Det vil imidlertid knytte seg stor usikkerhet rundt flere elementer.

Utforming av opplager Den enkleste måten å lagre opp bjelken på ville være å la den hvile på flensen. Dette vil trolig raskt føre til brudd, da det vil oppstå strekk i flensens underkant. Ettersom steget har høyere motstandsmoment enn flensen bør bjelken lagres opp i steget. Ved gjennomføring av forsøket er det viktig at bjelken står stabilt og i lodd. En løsning for å oppnå dette vil være å legge bjelkens steg i en gaffellagring som vist i Figur 5-2. Opplagerkrefter på P/2 må overføres fra glassbjelken til gaffellagringen. Bjelkens kapasitet vil (som vist i kapittel 4) være forholdsvis høy. Glass’ har liten duktilitet. Nedbøyning av bjelken vil føre til en vinkelendring ved opplagrene. Denne vinkelendringen fører til at berøringsflaten mellom gaffellageret og steget (hvis utført som Figur 5-2) raskt vil gå mot null. Trykkspenningene blir store og resultatet er brudd i glasset. Det er derfor fare for lokale brudd i stegets underkant ved gaffellagring.

Figur 5-2: Gaffellagring For å unngå store spenninger ved gaffellagringen kan en tenke seg at gaffelen enten følger bjelkens vinkelendring eller har en avrundet overflate. Glassbjelkens vippeegenskaper er foreløpig ukjente. Skulle bjelken begynne å vippe kan dette føre til spenningskonsentrasjoner i steget ved gaffellageret, som igjen kan føre til brudd.

56

5 FORSØK

En annen løsning for opplagring av bjelken kan være . Her er det sveiset et lager av stålplater som festes på begge sider av steget med gjennomgående bolter. Stållageret lagres så fritt opp på en annen stålkant. Denne konstruksjonen vil muligens være noe bedre rustet mot vipping. Glasset må imidlertid overføre en last på P/4 til hver bolt. I motsetning til gaffellagringen som bare overførte kreftene som trykk, vil denne løsningen ha en kombinasjon av trykk og strekk rundt hullene og det er trolig at det oppstår brudd her.

Figur 5-3

Figur 5-3: Stållager For å unngå brudd i glasset ved opplageret må det designes en løsning som fordeler opplagerkreftene jevnt over glasstverrsnittet. Dette kan bli kostbart (avhengig av løsning) og tidkrevende. Løsningen som velges kan vise seg å ikke fungere så godt som opprinnelig antatt ved faktisk prøving, og dette kan igjen kreve utbedringer eller forkasting av designet. Prosessen vil trolig kreve et vist forbruk av glassbjelker før det finnes en endelig løsning.

Lokal plateknekking Ved dimensjonering av T-bjelker i stål, må det ved gitte størrelser dimensjoneres mot lokal knekking av steget[32]. Tilsvarende knekning kan tenkes å forekomme i glassbjelker.

Skjærbrudd i lim Teoretiske beregningene fra kapittel 4 viste at skjærfastheten til limfugen har liten betydning for T-bjelkens kapasitet. Ved beregningene ble det gjort en rekke forutsetninger. Blant annet ble det forutsatt lineærelastisk oppførsel og at limfugen var effektiv over hele stegets tykkelse. I realiteten kan ujevnheter i glassflatene og ujevn fordeling av lim føre til at limet ikke oppfører seg lineærelastisk og at det bygges spenningskonsentrasjoner langs fugen. Spenningskonsentrasjonene kan igjen føre til brudd i lim og/eller glass. Figur 4-11 på side 38 viser at limet ikke er effektivt over hele stegtykkelsen. Glasset avrundes normalt for å fjerne bruddanvisninger. I realiteten er derfor ikke skjærspenningsdiagrammet i kapittel 4 riktig ( ). Hvordan de reelle spenningene oppfører seg er ikke undersøkt i denne oppgaven og derfor så langt usikkert. Limfugens effektive bredde er mindre enn stegets tykkelse, dette fører kanskje til spenningskonsentrasjoner som igjen kan føre til brudd i lim eller glass.

Figur 4-8

5.1.2 Endelig prøveprogram Design og produksjon av T-glassbjelker, samt tilpasning til prøveutstyr vil være en kostbar og tidkrevende prosess. Hvilke resultater som kommer ut av forsøk med bjelkene og hvordan de skal tolkes er vanskelig å vite da det vil være svært mange usikre faktorer i forsøkene. Dette masterarbeidet er tidsbegrenset til 20 uker og har ikke midler for produksjon av prøvestykker. Da det var svært usikkert om resultatene fra eventuelle prøver kunne brukes til noe som helst, ble det besluttet å ikke gjennomføre de spesifiserte forsøkene.

57

BÆRENDE GLASS

Beregningene i kapittel 4 tar utgangspunkt i at UV-682-T fra Bohle AG har en skjærfasthet på 26,1 N/mm2. Det er interessant å verifisere skjærfastheten, samt å få en følelse av hvor duktilt limet er. Sistnevnte vil ha betydning for hvor store skjærkrefter limet kan overføre. Det ble derfor besluttet å undersøke skjærfastheten til UV-682-T når det limer sammen to glassplater av Pilkington 10 mm kalksodasilikat floatglass. Glass har klart større trykkfasthet enn strekkfasthet, og prøvene bør derfor utsettes for rent trykk. I praksis er dette vanskelig å utføre da en liten skjevhet vil innføre momenter som kan skape brudd i glasset, eller forhindre rent skjærbrudd. Ved strekkprøving vil det ikke innføres momenter hvis kreftene innføres i tyngdepunktsaksen, det ble derfor besluttet å produsere prøvestykker for strekkprøving.

Utforming av prøvestykker Glass er et sprøtt materiale. Ved testing av limets styrke er det viktig at ikke brudd oppstår i glasset. Strekkfastheten til Pilkington 10 mm kalksodasilikat floatglass er ikke testet, men kalksodasilikat floatglass har en generell mekanisk strekkfasthet på 30 N/mm2[41]. I forsøket ble det valgt å bruk 100 mm brede plater av 10 mm glass. Disse platene vil i strekk ha en kapasitet på 30 kN og dette begrenser da arealet på limflaten som skal testes for skjær. Limet har en oppgitt skjærfasthet på 26,1 N/mm2. Ved et limareal på 600 mm2

vil limet stå imot en skjærkraft på 15,7 kN som er omtrent halvparten av glassets kapasitet i strekk. Strekkfastheten til glasset er iberegnet en sikkerhetsfaktor og vil normalt være noe høyere. I følge Bohle AG er skjærfastheten på 26,1 N/mmm2 en teoretisk verdi som må behandles med en sikkerhetsfaktor på minimum 2,0. Med angitte dimensjoner og limareal burde derfor bruddet med rimelig stor sikkerhet oppstå i limet hvis prøvestykker utføres som i Figur 5-4. 5 glassprøver som vist i , ble produsert ved Pilkington Norge AS - Glass og metall Trondheim (bestillingsskjema med tegninger og mål er vedlagt som vedlegg B). For at de skulle bli ferdig på et tidlig tidspunkt ble prøvenes dimensjoner og utforming bestemt før prøvemetode. Glassprøvene består av syv glassbiter med slipte og polerte kanter for å fjerne bruddanvisninger. Alle kontaktflater er limt med UV-682-T lim. Med unntak av limskjøten på 3 mm, er alle flater så store at det ikke er fare for brudd.

Figur 5-4

Figur 5-4: Prøvestykke

58

5 FORSØK

59

Prøveutstyr Ved designing av prøvestykker var tanken at de skulle monteres loddrett inn i maskiner, ved bruk av nylontau eller stålwire. I samråd med Kjell Kristiansen ved betonglaboratoriet, ble det besluttet å gjøre forsøkene i metallprøvelabben. De hadde utstyr som kunne utføre forsøkene sikkert og mer nøyaktig. Etter samtaler med Jon Troset ved metallprøvelabben ble det besluttet å bruke en servohydraulisk universalprøvemaskin og at prøvestykkene skulle monteres ved hjelp av wire. Normalt vil et strekkforsøk gjøres forskyvningsstyrt. Ved forskyvningsstyrt prøving, stanser maskinen når prøven får en markant økt forskyvning, da dette normalt tyder på brudd. Prøvestykkene skulle monteres med wire. Det var usikkert hvordan strekket i wiren ville påvirke forskyvningene under forsøket og det ble derfor besluttet å kjøre forsøket kraftstyrt med en pålastning på 1,0 KN/min. Forskyvningene som oppstår ved limfugen kan si noe om limets duktilitet. Wirene og glasset vil strekke seg noe under forsøket og det ble derfor montert to forskyvningsmålere på prøvestykket ved limskjøten. Prøvene ble testet til brudd i glass eller lim, og data ble logget av en datalogger.

BÆRENDE GLASS

5.2 Skjærprøving av UV-682-T Fredag 29. oktober og mandag 1. november ble det utført forsøk med skjærprøving av UV-lim. Det ble gjort tre ett forsøk med tre oppsett. Hensikten var å finne skjærfastheten av UV-682-T fra Bohle AG. Kraft-/forskyvningsdiagram for de tre oppsettene er gjengitt i

, prøveresultater er gjengitt i og forsøksrapporten ligger vedlagt som vedlegg F. Figur 5-5 Tabell 5-1

Figur 5-5: Resultater fra forsøk Egenskap Verdi og enhet Skjærfasthet Gjennomsnittelig forskyvning

15,5 N/mm2

0,037 mm Tabell 5-1: Mekaniske egenskaper for UV-682-T funnet ved forsøk Den målte skjærfastheten på 15,5 N/mm2 er 60 % av den teoretiske verdien på 26,0 N/mm2

som Bohle AG oppgir.

5.2.1 Kommentarer I samtaler med Bohle AG under glasstec 2004 i Düsseldorf kom det fram at et avvik på 40 % ikke er uventet. Firmaet anbefaler selv at fasthetene behandles med en sikkerhetsfaktor på minimum 2,0. Figur 5-5 viser at oppsett 1 og 2 hadde forholdsvis like kraft/forskyvningsdiagrammer. Det lille avviket skyldes trolig unøyaktigheter i limarealet. Kurven til oppsett 3 avviker fra oppsett 1 og 2 like før brudd. Kurven flater ut og det kan virke som om det har oppstått flyt i limet. Foreløpig er ikke kunnskapen om limet tilstrekkelig til å forklare oppførselen og avviket. Avviket kan imidlertid skyldes at oppsettene ble kjørt kraftstyrt. Prøvemaskinen gjør pålastninger på 1 kN/min uavhengig av tøyningen. Det er mulig at pålastningen like før brudd var for stor til at tøyningen ble registrert. Forskyvningsstyrt forsøk ville kanskje gi andre resultater.

60

5 FORSØK

61

Gjennomsnittelig forskyvning i limfugen er målt til 0,037 mm. På grunn av den spesielle kurven til oppsett 3 burde denne kanskje ikke være med i snittet, verdien blir da 0,030 mm. Limfugens tykkelse er ≈ 0, forskyvningen blir derfor ikke videre kommentert. Bruddflatene viste at bruddet kan ha startet i glasset. For å belyse dette er det gjort FEM-spenningsanalyser i Diana (se kapittel 5.3). Under analysen er modellen utsatt for 10 N strekk, uniformt fordelt over tverrsnittet. Numeriske verdier for opptredende spenninger vises i og . Figur 5-8 Figur 5-10 De numeriske verdiene viser at største skjærspenning er 1,13 N/mm2 og største strekkspenning 3,71 N/mm2. Strekkspenningene er dermed 3,28 ganger høyere enn skjærspenningene. Bøyefastheten av glasset som ble brukt under forsøkene, ble i august 2004 testet til 48,6 N/mm2 [69], forutsettes lineærelastisk oppførsel, kan samme fasthet brukes for strekk. UV-682-T har fra produsenten, oppgitt skjærfasthet på 26,0 N/mm2. Glassets strekkfasthet er 1,87 ganger høyere enn limets skjærfasthet. Ettersom forholdet mellom skjærfasthet og strekkfasthet er mindre enn forholdet mellom skjærspenninger og strekkspenninger er det rimelig å tro at bruddet startet i glasset.

BÆRENDE GLASS

5.3 Diana spenningsanalyser For å ta stilling til om det under forsøk først oppstod brudd i limfuge eller glass, har stipendiat Ahmed Mohamed Yousry Hamed ved institutt for konstruksjonsteknikk, gjort FEM-spenningsanalyser av glass og limfuge i Diana.

5.3.1 Modell Et langsgående snitt gjennom prøvestykkene er modellert. Hensikten med modelleringen er å undersøke skjær- og strekkspenninger i umiddelbar nærhet av limfugen, enkelte forenklinger av prøvesnittet er derfor gjort. FEM-modellen vises i Figur 5-6. Modellen er momentfritt opplagret i bunn. I toppen er det påført 1 N/mm strekk for å sikre jevnt fordelte strekkspenninger.

Figur 5-6: FEM-modell For å modellere glasset er det brukt membranelementer med plan tøyning og åtte knutepunkter, E-modul 70 000 N/mm2 og tverrkontraksjonstall 0,2. For å modellere limfugen er det brukt interfaceelementer med E-modul lik G-modul 780 N/mm2 og 0,1mm tykkelse. Resultatene vises på de neste sidene

62

5 FORSØK

5.3.2 Strekkspenninger 5.3.2 Strekkspenninger Hovedstrekkspenninger ved limfugen er fremstilt i . Hovedstrekkspenninger ved limfugen er fremstilt i . Figur 5-7Figur 5-7

Figur 5-7: Hovedstrekkspenninger Det fremkommer at de største spenningene inntrer like under limfugen. Numeriske verdier vises i . Figur 5-8

Nummeriske verdier

A. 3,19 N/mm2 B. 3,13 N/mm2 C. 3,12 N/mm2 D. 3,19 N/mm2 E. 3,03 N/mm2 F. 3,71 N/mm2 G. 3,70 N/mm2

Max verdi:

3,71 N/mm2

Figur 5-8: Hovedstrekkspenninger - utsnitt

63

BÆRENDE GLASS

5.3.3 Skjærspenninger Skjærspenninger ved limfugen er fremstilt i . Figur 5-9

Figur 5-9: Skjærspenninger Et utsnitt med numeriske verdier vises i Figur 5-10.

Nummeriske verdier A. 1,09 N/mm2 B. 1,13 N/mm2 C. 1,09 N/mm2 D. 1,13 N/mm2

Max verdi:

1,13 N/mm2

Figur 5-10: Skjærspenninger - utsnitt

64

6 Nettverksbygging

Det eksisterer i dag ikke noe fagmiljø på glass som bygningsmateriale, ved NTNU. Det har vært nødvendig å kontakte glassbransjen for faglig veiledning, utforming og produksjon av prøvestykker

BÆRENDE GLASS

6.1 Kontaktnett Under prosjektarbeidet Bærende Glass[41] og denne masteroppgaven er det opparbeidet et nettverk av kontakter. Kontaktnettet har gjort det mulig å reise på glasstec 2004 i Düsseldorf og å fremskaffe prøvestykker til forsøk, vederlagsfritt. Kontaktene kan komme til nytte i eventuelle fremtidige prosjekt og/eller masteroppgaver. Et fullstendig alfabetisk register over firmaer med kontaktpersoner og tilhørende kontaktinfo, ligger vedlagt denne oppgaven (vedlegg G).

66

7 Referanseliste

Referanselisten inneholder kilder og bakgrunnslitteratur brukt for å besvare denne masteroppgaven. Artiklene [24-31] og prosjketarbeidet Bærende Glass [41] ligger vedlagt i pdf-format (vedlegg H).

BÆRENDE GLASS

Litteratur 1. Allersma, Henderikus G.B.; Optical Analysis of Stress and Strain in Photoelastic

Particle Assemblies; s 19-36; Delft University of Technology; Delft; 1987 2. Berulfsen, Bjarne; Gundersen, Dag; Fremmedord og synonymer, blå ordbok;

5. utgave, 2. opplag; Kunnskapsforlaget; Oslo; 2003; ISBN 82-573-1296-7 3. Edwards, Charles Henry; Penney, David E.; Calculus with analytic geometry;

5. utgave; Prentice Hall; Upper Saddle River; 1998; ISBN 0-13-736331-1 4. Fréchette, Van Dereck; Advances in Ceramics – Volume 28 – Failure Analysis of

Brittle Materials; The American Ceramic Society, Inc.; Westerville, Ohio; 1990; ISBN 0-944904-30-0

5. Gåsvik, Kjell J.; Optical Metrology; s 201-229; 2. utgave; John Wiley & Sons Ltd; England; 1995; ISBN 0-471-95528-0

6. Hart, Mostyn; Manual of Scientific Glassblowing; British Society of Scientific Glassblowers; s 199-208; Merseyside; 1991; ISBN 0-9518216-0-1

7. Hellan, Kåre; Bruddmekanikk; Tapir; Trondheim; 1979; ISBN 82-519-0310-6 8. Hendriks, Max A. N.; Rots, Jan G.; Finite Elements in Civil Engineering Applications;

A.A. Bakema; Nederland; 2002; ISBN 90-5809-530-4 9. Irgens, Fridtjov; Fasthetslære; 6. utgave; Tapir Forlag; Trondheim; 1999;

ISBN 82-519-1522-8 10. Knott, J. F.; Fundamentals of Fracture Mechanics; Butterworths; London; 1979;

ISBN 0-408-70789-5 11. Kobayashi, Albert S.; Experimental Techniques in Fracture Mechanics, 2; 1. utgave;

The Iowa State University Press, Society for Experimental Stress Analysis; Iowa, Conneticut; 1975; ISBN 0-8138-0735-2

12. Larsen, Per Kristian; Dimensjonering av stålkonstruksjoner; s 307-342; 3. opplag; Tapir Forlag; Trondheim; 1997; ISBN 82-519-0946-5

13. Larsen, Per Kristian; Samvirkekonstruksjoner i stål og betong; utkast; Institutt for konstruksjonsteknikk; NTNU; Trondheim; september 2004

14. Menčík, Jaroslav; Glass Science and Technology 12: Strength and Fracture of Glass and Ceramics; Elsevier; Amsterdam, New York, Tokyo; 1992¸ ISBN 0-444-98685-5

15. Pfaender, Heinz G.; Schott Guide to Glass; 2. utgave; s 1-8, s 16-66, s76-92; Chapman & Hall; London; 1996; ISBN 0-412-62060-X

16. Rottmann, Karl; Matematisk Formelsamling, Norsk Utgave; 4. opplag; Bracan Forlag; 1998; ISBN 82-7822-005-0

17. Scholze, Horst; Glass: Nature, Structure, and Properties; Springer-Verlag New York, Inc; New York; 1991; ISBN 0-387-97369-6, 3-540-97396-6

18. Sobek, Werner; Instiut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren; Bauen mit Glas; 1. utgave, 1. opplag; Wirtschaftministerium Baden-Württemberg; Stuttgart; 2002

19. Shelby, James E.; Introduction to Glass Science and Technology; The Royal Society of Chemistry; Cambridge; 1997; ISBN 0-85404-533-3

20. Tipler, Paul A.; Physics for Scientists and Engineers; s 448-471, s1026-1063; 4. utgave; W. H. Freeman and Company; New York; 1999; ISBN 1-57295-673-2

21. Timoshenko, S. P.; Goodier, J. N.; Theory of Elasticity, International Student Edition; 3. utgave; McGraw-Hill Book Company; Singapore; 1982; ISBN 0-07-Y85805-5

22. Uhlmann, D. R.; Kreidl, N. J.; Glass: Science and technology; Academic Press; New York, London, Toronto,San Fransisco; 1980; ISBN: 0-12-706705

68

7 REFERANSELISTE

69

Akademiske avhandliger 23. Modéer, Mats; A Fracture Mechanics Approach to Failure Analysis of Concrete

Materials; University of Lund, Division of Building Materials; 1979; coden: LUTVDG/(TVBM-1001)/1-102/(1979)

Artikler 24. Bannerman, Graham; Innovative Techniques for the Minimisation of Glass Fallout in

the Event of Fracture and Attack; GPD 2003 25. Bordeaux, F.; Kasper, A.; Reliable and shorter heat soak test to avoid spontaneous

fracture of heat strengthened and tempered glasses; GPD 1997 26. Bowler-Reed, John; The disintegration of thermally toughened glass by nickel sulphide

inclusions; Glass and Glazing Products; mars 2002 27. Gelder, David; The Significance of Sub-Critical NiS Inclusions; GPD 2001 28. Jacob, Leon; Factors that influence spontaneous failure in thermally treated glass –

Nickel Sulphide; GPD 1997 29. Jacob, Leon; A Review of Nickel Sulphide Induced Fracture in Tempered Glass;

GPD 2001 30. Jacob, Leon; Calderone, Ignatius; Nickel Sulphide Inclusions – Important Issues for the

Designer; GPD 2003 31. Schott AG; Tyskland; Optics for Devices, TIE-27, Stress in optical glass;

www.schott.com/optics_devices

Standarder 32. NBR; NS 3472 – Prosjektering av stålkonstruksjoner – Beregnings- og

konstruksjonsregler; 3. utgave; 2001; no; NSF 33. NBR; NS 3491-1 – Prosjektering av konstruksjoner – Dimensjonerende laster – Del 1:

Egenlaster og nyttelaster; 1. utgave; 1998; no; NSF 34. NBR; NS-EN 572-1 – Bygningsglass – Basisprodukter av kalksodasilikatglass – Del 1:

Definisjoner og generelle fysiske og mekaniske egenskaper; 1. utgave; 1995; no; NSF 35. NBR; NS-EN 572-2 – Bygningsglass – Basisprodukter av kalksodasilikatglass . Del 2:

Floatglass; 1. utgave; 1995; no; NSF 36. NBR; NS-EN 12150-1 – Bygningsglass – Termisk herdet kalksodasilikat-

sikkerhetsglass – Del 1: Definisjon og beskrivelse; 1. utgave; 2000; no; NBR

Nettsider 37. Bohle AG

www.bohle.de 38. Glassfiles

www.glassfiles.com 39. Schott AG

http://www.schott.com/english/index.html 40. Wikipedia – Gratis online leksikon

http://www.wikipedia.com

Annet materiell 41. Hansen, Alexander Brage; Prosjektarbeid 2004 – Bærende glass; NTNU – Institutt for

konstruksjonsteknikk; Trondheim; 2004 42. Modéer, Matz; Virkelig Fasthetslære – Bruddmekanikk; Foredrag i Norsk

Ingeniørforening 26-03-1985 43. Per Mordt A/S; UV-limkatalog 1999

BÆRENDE GLASS

Personlig kontakt 44. Adler, Uve; Bohle AG; Tyskland 45. Bergmann, Kjell; Pilkington Norge AS avdeling Trondheim 46. Underi, Ola; Institutt for fysikk; NTNU

70

Vedlegg

VEDLEGG A

Vedlegg A: Norsk – engelsk – tysk ordliste Listen gir oversettelse fra norsk til engelsk og tysk av en del sentrale tekniske glassrelatert ord Norsk Engelsk Tysk borsilikatglass borosilicate glass Borosilikatglas bøyd glass bent glass Gebogenes Glas dobbeltbrytning double refracting floatglass float glass Floatglas glassbyggestein glass blocks Glasbaustein, Betongläser kalksodasilikatglass soda lime silicate glass Kalknatron Glas kjemisk herdet glass chemical toughened glass Chemisch vorgespantes Glas kronglass crown glass Mondglas, Schleuderglas laminert glass laminated glass Verbund-Sicherheitsglas (VSG) maskinglass sheet glass, draw glass Ziehglas ornamentglass ornamental glass, patterned glass Ornamentglas plateglass plate glass Tafel Glas polariskop polariscope profilglass profile glass Profilbauglas sikkerhetsglass safety glass Sicherheitsglas speiltrådglass wire-reinforced glass Drahtglas sylinderglass cylinder sheet glass Zylinderstreckglas termisk herdet glass tempered glass, single pane safety

glass, thermally toughened glass Einscheibene-Sicherheitsglas (ESG)

trukket glass sheet glass, draw glass Ziehglas trådglass wire-reinforced ornamental glass Drahtornamentglas valset glass cast glass, rolled glass Gussglas varmeforsterket glass heat strengthened glass teilvorgespantes Glas (TVG) varmetest heat soak test Heiβlagerungstest

III

VEDLEGG B

Vedlegg B: Utregninger Rekkeutvikling av Ligning 2.1-j Her gis en utfylling til kapittel 2.1.2 Virkelig fasthetslære På side 115 i Rottmanns matematiske formelsamling[1] finnes følgende formel

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) ( )

2 32 2

k

21 1

2! 3!2 1

1!

nm

kk

n m n n m n m nnx x x x ...m m m

n m n m n ... k m nx ...

k m

− − −+ = + − + −

⎡ ⎤− − − −⎣ ⎦+ − +

Ved å skrive om Ligning 2.1-j oppnåes

12 2

2 2

p ap 1a ra1-

a r

σ−

⎡ ⎤⎛ ⎞= = −⎢ ⎥⎜ ⎟+⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦⎛ ⎞⎜ ⎟+⎝ ⎠

Ved så å definere x som 2a

a r⎛−⎜ +⎝ ⎠

⎞⎟ , n som -1 og m som 2 kan følgende potensrekke

utvikles

( ) ( )( )2 32 2

2 2 3

2 4 6

1 2 1 1 2 1 2 2 11 a a ap 1 ...2 a r 2! 2 a r 3! 2 a r

1 a 3 a 3 ap 1 ...2 a r 8 a r 16 a r

σ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞− + − + × +− ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎢ ⎥= + − − − + − −⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ ⋅ + ⋅ +⎢ ⎥⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎣ ⎦⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= + + + +⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ + +⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦

2

Potensrekkens tre første ledd har klare likhetstrekk med Ligning 2.1-g som vises under

2 4

21 a 3 ap 1+2 a + r 2 a + r

σ⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞= +⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦

V

BÆRENDE GLASS

Overgang fra Ligning 2.1-j til Ligning 2.1-k Her gis en utfylling til kapittel 2.1.2 Virkelig fasthetslære

2 2 2

p p p

a a r1- 1- 1- 1a r a a

σ− −

= = =+⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2r

Teller og nevner multipliseres med r1a

⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠

2 2 2

rp 1p r pa 1 1

a ar r r r r1 -1 1 2 -1 2a a a a a

σ

⎛ ⎞× +⎜ ⎟ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎝ ⎠= = + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ + + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2

r+

Hvis r<<a vil 2r

a⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

gå mot null og leddet fjernes derfor

22

p

r r2a a

σ =⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠

r p r a r a r1 1 p p pa a 2r 2rr 2ar2

a

⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞+ ⇒ + = + = +⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠2ar

Ettersom a2r

>> r2ar

når r << a, fjernes det siste leddet. Den endelig ligningen blir

dermed

2a rp2r 2ar

σ = +ap2r

⎛ ⎞⇒⎜ ⎟⎜ ⎟

⎝ ⎠

Refferanser 1. Rottmann, Karl; Matematisk Formelsamling, Norsk Utgave; 4. opplag; Bracan Forlag;

1998; ISBN 82-7822-005-0

VI

VEDLEGG C

Vedlegg C: Utsnitt fra Bærende Glass Dette er et utsnitt fra prosjektarbeidet Bærende Glass som er skrevet i 2004 ved institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU. Hele oppgaven er vedlagt elektronisk i vedlegg H.

2.5.3 Termisk herdet glass Termisk herdet glass produseres ved at glasset varmes opp til like over mykningspunktet, normalt 630-650 ºC, for så å bråavkjøles med kald luft. Yttersjiktet trekker seg sammen grunnet avkjølningen. Når midtjsjiktet senere avkjøles og trekker seg sammen, vil det trekke yttesjiktet ytterligere sammen og skape trykkspenninger der og strekkspenninger i midtsjiktet. Glasset blir forspent. Siden glass får brudd på strekksiden vil det forspente glasset tåle mye større påkjenninger enn et ikke-forspent glass (se Figur 2.5-2). Ved brudd vil spenningene i glassoverflaten utløses, glasset vil granulere og dele seg opp i en mengde små biter (se Figur 2.5-3). Bitenes form er vilkårlig, det vil ikke bli noen skarpe kanter. Ved granulering vil glasset ekspandere og kan falle ut av en eventuell ramme. De små glassbitene blir til en viss grad sittende fast i hverandre på grunn av den kompliserte bruddstrukturen. På grunn av de indre spenningene i det termisk herdete glasset kan det ikke slipes, kuttes eller bores etter herding. Ved perforering av trykksonen i glasset vil det ikke være noe som holder igjen den indre strekksonen og det vil oppstå brudd her. Spontangranulering kan inntreffe, dvs at glasset granulerer uten ytre påvirkning. Dette kan forårsakes av at det dannes krystaller rundt mikroskopiske inneslutninger av nikkelsulfid. Prosessen medfører volumøkning og spenningskonsentrasjoner som utløser bruddet. For å forsikre seg mot spontangranulering kan det foretas en varmetest (også kalt heat soak test). Glasset varmes da opp til ca 290 ºC i fire timer. Hvis glasset ikke granulerer har det bestått testen. Det herdede glasset får et herdemønster, dette er synelig i polarisert lys og ser ut som bølger i glasset.

[1, 9, 12]

Figur 2.5-2: Spenningsforløp ved bøyepåkjent termisk herdet glass [12] Figur 2.5-3: Granulert termisk

herdet glass [12]

VII

VEDLEGG D

Vedlegg D: L’ Grafer i full størrelse Dette er grafer fra kapittel 4.6 Grafisk fremstilling av L’ Grafene har strekkfasthet 48,6 N/mm2 (glass) og skjærfasthet 26,0 N/mm2 (lim).

IX

BÆRENDE GLASS

10 mm system I

10 mm system II

X

VEDLEGG D

15 mm system I

15 mm system II

XI

BÆRENDE GLASS

20 mm system I

20 mm system II

XII

VEDLEGG E

Vedlegg E: Bestilling av prøvestykker (telefaks)

Telefaks

Til: Pilkington Norge AS, Glass og metall Trondheim

v/ Magnar Ørndal +47 73 52 74 15

Fra: Ntnu – Institutt for konstruksjonesteknikk

v/ stud. techn. Alexander Brage Hansen Antall ark: 4 Notat: Vedlagt ligger mer detaljerte tegninger. Alle deler av 10 mm floatglass. Alle

kanter slipes og poleres for fjerning av bruddanvisere. Alle kontaktflater limes med Bohle UV Kleber B 682-0/682-T, fullstendig herding. Ytre hjørner avrundes. Skravert område (fig 3) skal kontrolleres for skjærkapasitet, det er derfor viktig at de effektive limflatene her er nøyaktig 3 x 100 mm. Jeg ønsker å være til stede ved deler av produksjonen, avtaler nærmere pr telefon. Ved behov kan jeg nåes på følgende Tlf: 73 59 52 31 Mobil: 957 80 597 e-post: alexanha@stud.ntnu.no

Trondheim 12/10-04

Alexander Brage Hansen

XIII

BÆRENDE GLASS

XIV

VEDLEGG E VEDLEGG E

XV

XV

BÆRENDE GLASS

XVI

VEDLEGG F

Vedledd F: Forsøksrapport – Skjærprøving av lim

Institutt for konstruksjonsteknikk

Forsøksrapport Skjærprøving av lim

Forsøksdato: Fredag 29. oktober 2004

Mandag 1. november 2004 Sted: Lille forsøkshall MTI Deltagende: Alexander Brage Hansen

Asle Hellesvik Terje Petersen

Rapport forfattet av: Alexander Brage Hansen Sammendrag: Forsøk for å bestemme skjærfasthet av UV-682-T fra Bohle AG ble gjennomført mandag 1. november 2004. Det ble gjort ett forsøk med tre oppsett. Følgende data ble funnet: Skjærfasthet: 15,5 N/mm2

Trondheim 10/11/2004

XVII

BÆRENDE GLASS

Innledning/Målsetning I tilknytning til diplomarbeidet Bærende Glass, ved NTNU institutt for konstruksjonsteknikk, skal det gjennomføres bøyeforsøk med limte T-bjelker i glass. Forsøkene har utgått da de ansees som kostbare, tidkrevende og med svært usikre resultater. Fredag 29. oktober og mandag 1. november ble det derfor gjennomført skjærprøving av UV-limet UV-682-T fra Bohle AG.

Metode Tre prøvestykker som vist på Figur 1, produsert ved Pilkington Norge AS avdeling Trondheim, ble testet til brudd. Alle kontaktflater er limt med UV-limet 682-T fra Bohle AG. Alle glassplater er i 10 mm kalksodasilikat floatglass, kanter er slipt og polert for å fjerne bruddanvisninger. Det var to flater der skjærfasthet skulle påvises, disse var hver på 300 mm2, det totale limarealet var dermed 600 mm2.

Figur 1: Prøvestykker Arealet av limflatene ble kontrollert ved bruk av skyvelær. Oppsett Limflate 1 Limflate 2 Total limflate

1 383 408 791 2 481 328 809 3 365 351 716

Tabell A: Areal av limflater i mm2 Prøvestykkene ble med stålwire montert inn i en Dartec servohydraulisk universalprøvemaskin med vandring på +/- 50 mm og last på +/- 20 kN. Kontaktflatene mellom glass og wire ble foret med silikontape for minimal friksjon. Stålwirene var montert på kabelføringer som igjen var fritt opplagret til maskinen, se Figur 2.

XVIII

VEDLEGG F

Figur 2: Detaljer rundt innmontering For å måle forskyvningene over limfugen, er TESA +/- 1 mm LVDT forskyvningsmålere montert i en fastlimt messingbrakett på hver side av prøvestykket (se Figur 4). En Fluke NetDAQ 2645a (20 kanalers A/D datalogger) logget forskyvningsmålerne, tid, strekkraft i prøvemaskin og forskyvning i prøvemaskin. Forsøkene ble kjørt med pålastning på 1 kN pr minutt til brudd. Etter 1,0-4,0 kN pålastning ble maskinen stanset for å kontrollere at ikke wirelåsene var i kontakt med glassprøven og at prøven stod i lodd.

Figur 4: Montering av TESA forskyvningsmålere Figur 5: Prøverigg klar for testing For å unngå spredning av glass ved brudd og eventuelle personskader som følge av dette, ble deler av prøveriggen pakket inn i plass og skjermet bak en pleksiglassplate. Som en følge av brudd i prøven vil nedre del av glassprøven falle over ende. For å forhindre at den fikk skader fra prøvemaskinens monteringsbord, ble nedre del omhyllet av et PVC-rør, delvis fylt med skumplast (verken rør eller skumplast var i kontakt med prøvestykkene under testing).

XIX

BÆRENDE GLASS

Under forsøkene ble det logget fem verdier. - Tid - Sensor 101; kN strekkraft i prøvemaskin - Sensor 102; mm forskyvning i prøvemaskin - Sensor 103; mm forskyvning i første forskyvningsmåler montert på prøvestykket - Sensor 104; mm forskyvning i andre forskyvningsmåler montert på prøvestykket

Verdiene fra sensor 102 ble forkastet da disse har med strekk i wire og glass.

Resultater Oppsett 1 fikk brudd ved 12,184 kN. Bruddet oppstod plutselig uten forvarsel. Figur 6 viser kraft-/forskyvningsdiagram for oppsettet.

Figur 6: Oppsett 1 Den gjennomsnittelige forskyvningen ved limfugen var 0,027 mm rett før brudd. Ved nærmere studier av bruddflatene så det ut til at bruddet hadde begynt i senter av en av de ytre glassplatene, ved limfugen, og deretter beveget seg vilkårlig gjennom glasset. På øvre del av prøven var det forholdsvis store skader på glasset. På prøvens nedre del var store deler av limfugen intakt.

Figur 7: Bruddflate i øvre del (oppsett 1) Figur 8: Bruddflate i nedre del (oppsett 1) Oppsett 2 fikk brudd ved 11,351 kN. Bruddet oppstod plutselig og uten forvarsel. Figur 9 under viser kraft-/forskyvningsdiagrammet for oppsettet.

XX

VEDLEGG F

Figur 9: Oppsett 2 Den gjennomsnittelige forskyvningen ved limfugen var 0,032 mm rett før brudd. Den lille uregelmessigheten ved 1,0 kN skyldes at oppsettet her ble stanset for kontroll. Studier av bruddflatene viste det samme som ved oppsett 1. Bruddet så ut til å ha startet ved limfugen, i senter av en av de ytre glassplaten, for så å bevege seg vilkårlig gjennom glasset. Den andre av de nedre glassplatene hadde ingen skader og lim med glassgranulat fra den øvre glassplaten satt fremdeles fast. Det var kun små skader på den øvre glassplaten, også her satt det fast lim med granulert glass i.

Figur 10: Bruddflate i øvre del (oppsett 2) Figur 11: Bruddflate i nedre del (oppsett 2) Oppsett 3 fikk brudd ved 12,159 kN. Bruddet oppstod plutselig og uten forvarsel. Figur 12 under viser kraft-/forskyvningsdiagrammet for oppsettet.

Figur 12: Oppsett 3

XXI

BÆRENDE GLASS

Den gjennomsnittelige forskyvningen ved limfugen var 0,090 mm rett før brudd. Grafens uregelmessigheter ved ca 3,5 kN, skyldes at oppsettet ble stanset for kontroll. Studier av bruddflatene viste at bruddet denne gangen hovedsaklig hadde gått i limfugene. Det var kun små skader på glasset. De områdene hvor det var skader på glasset, satt glassbiter fast i limfugen på den korresponderende glassflaten.

Figur 13: Bruddflate i øvre del (oppsett 3) Figur 14: Bruddflate i nedre del (oppsett 3)

Konklusjon Skjærfasthet av UV-682-T fra Bohle AG er målt til 15,5 N/mm2. Gjennomsnittelig forskyvning av limfugen rett før brudd er 0,037 mm.

Feilkilder • Selv om glasskantene var slipt og polert kan det ha eksistert bruddanvisninger

som har ført til brudd i glasset før limet. • Unøyaktige dimensjoner. Det er stor usikkerhet knyttet til målingene av

limflatenes areal.

XXII

VEDLEGG G

Vedlegg G: Alfabetisk kontaktregister Dette er et kontaktregister over firmaer og personer som har vært kontaktet under prosjekt- og diplomarbeidet Bærende Glass. Registeret inneholder firmaprofiler på de fleste firmaene, kontaktinformasjon og eventuelle kontaktpersoner. Notatfeltet er notater gjort under eller i etterkant av samtaler med firmaet eller kontaktpersonen. Aluminium Fasader Firmaprofil Notat Leverte Kirkeruinene på Hamar Kontaktinformasjon Tlf +47 33 16 35 50 Fax +47 16 35 59 Besøksadresse Torsvang

3271 Larvik Postadresse Postboks 2212 Stubberød

3255 Larvik Kontaktpersoner Navn Steinar Berge Stilling Referanse Elvigs Glass Notat - Pilkington Planar ble brukt på kirkeruinene på Hamar

- Systemet var i prinsippet fast innspent - Dokumentasjon ligger hos Pilkington - Mener det skal brukes limte fasader på det nye operahuset - Usikker på langtidseffekter av slikt lim, etterspør denne

kunnskapen - Sier bransjen er preget av cowboyvirksomhet, et resultat av at

det ikke kreves sertifisering for montering av glass i Norge - Hvem har ansvaret den dagen noe går galt?

XXIII

BÆRENDE GLASS

Aviaplan AS Firmaprofil ”Aviaplan AS er et tverrfaglig firma av arkitekter og rådgivende ingeniører med

hovedkontor i Oslo. Aviaplan AS ble startet som et “Joint Venture” av skandinaviske arkitekter og rådgivere i 1989 for å delta i konkurranseprosjektet om ny hovedflyplass for Østlandsområdet på Hurumlandet. Resultatet og samarbeidet var så vellykket at selskapet ble etablert som aksjeselskap i 1990. (…) I dag eies Aviaplan AS av 5 partnerfirma: • Narud-Stokke-Wiig, Arkitekter og planleggere AS, Oslo • Niels Torp AS, Arkitekter og designere, Oslo • Skaarup&Jespersen AS, Arkitekter og byplanlægere, København • Hjellnes COWI AS, Rådgivende ingeniører, Oslo • Bjørbekk & Lindheim AS, Landskapsarkitekter, Oslo”

Notat Aviaplan tegnet Oslo Lufthavn Gardermoen med flytogterminal. Ved nedgangen til flytogterminalen er det en glassvegg med store horisontalavstivende glassfinner.

Kontaktinformasjon Tlf 22 93 09 00 Fax 22 56 41 60 E-post aviaplan@aviaplan.no Hjemmeside www.aviaplan.no Besøksadresse Uranienborgveien 11

Oslo Postadresse Postboks 7057 Majorstuen

0306 Oslo Kontaktpersoner Navn Christian Henriksen Tlf 22 93 09 11 Notat - 8-9 meter høye glassfinner ved flytogterminal

- Pilkington Planar, levert av Elvigs Glass - Prosjektering ved Pilkington i England

XXIV

VEDLEGG G

Bohle AG Firmaprofil Bohle AG produserer en rekke produkter, redskaper og verktøy for behandling og

forming av glass. Deres sortiment innebefatter alt fra UV-lim og silikoner, til sugekopper, stativer og verktøy for kutting, håndtering og montering av glassplater, til kjemikalier for overflatebehandling, til beslag, hengsler og håndtak for produksjon av glassmøbler.

Notat - Hovedkontor i Tyskland - Kan være noe tilbakeholdne på teknisk produktinformasjon - Svært behjelpelige over telefon

Kontaktinformasjon Tlf +49 2129 5568 0 Fax +49 2129 5568 201 E-post info@bohle.de Hjemmeside www.bohle.de Besøksadresse Dieselstrasse 10

Haan Tyskland

Postadresse Postfach 1163 D – 42755 Haan Germany

Kontaktpersoner Navn Uve Adler Stilling Product Manager Glass Bonding / Surface Technology Tlf +49 2129 5568 276 Fax +49 2129 5567 276 E-post uadler@bohle.de Notat - Svært behjelpelig med materialegenskaper for UV-lim

- Utførte egne tester for å finne forespurte verdier - Personlig kontakt under glasstec 2004, Düsseldorf - Tilbakeholdende vedrørende UV-limenes kjemiske

bestanddeler

XXV

BÆRENDE GLASS

Brødr. Bøckmann [Saint Gobain] Firmaprofil ”Brødr. Bøckmann produserer alle typer solkontroll-/energispareglass, gjerne i

kombinasjon med person- eller innbruddsikring, og disponerer sag for skjæring av brannvernglass. Fra 1998 har fabrikken hatt egen herdeovn. På Gjøvik har Brødr. Bøckmann hatt isolerglassfabrikk/engrosavdeling siden 1983. Videre finnes engros- /glassmesteravdelinger i Oslo, samt i Østfoldbyene Moss, Sarpsborg og Fredrikstad.”

Kontaktinformasjon Hjemmeside www.bockmann.no Kontaktpersoner Navn Frank Schei Stilling Glassmester Tlf +47 23 22 74 55 E-post Frank.schei@bockmann.no Notat - Saint Gobains kontor i Oslo er kun forhandlervirksomhet

(import og videre distribusjon) - Saint Gobain vil trolig være interessert i et videre samarbeid. - Ta kontakt med Markeds ansvarlig Svein Hellesund

Navn Svein Hellesund Stilling Markedsansavrlig Mobil +47 905 13 954 Referanse Frank Schei, Bøckmann Notat - Ikke vært i kontakt med Svein Hellesund (se Frank Schei) Navn Oddmund Kroken Stilling Fabrikksjef Fredrikstad Tlf +47 69 38 47 12 Mobil +47 952 68 149 E-post oddmund.kroken@bockmann.no Referanse glasstec 2004 Notat - Personlig kontakt under glasstec 2004

- Interessert i samarbeid med NTNU

XXVI

VEDLEGG G

Byggforsk Firmaprofil Privat forskningsinstitusjon Kontaktinformasjon Tlf +47 22 96 55 55 Fax +47 22 69 94 38 E-post firmapost@byggforsk.no Hjemmeside www.byggforsk.no Besøksadresse Forskningsveien 3 b

0431 Oslo Postadresse Postboks 123 Blindern

0314 Oslo

Avdeling Trondheim

Firmaprofil Notat - Byggforsk - Trondheim har vært med på prosjektoppgave og diplom siden dag en

- Ser at glass som bygningsmateriale er under voldsom utvikling - Ønsker å øke sin egen kunnskap om glass - Vil gjerne være med på en serie prosjekt og diplomoppgaver

Kontaktinformasjon Tlf +47 73 59 33 90 Fax +47 73 59 33 80 Adresse Høgskoleringen 7

7491 Trondheim Kontaktpersoner Navn Tor Steinar Johansen Stilling Leder for NBI Inspeksjon, avdeling for Materialer og

konstruksjoner Tlf +47 73 59 33 58 Mobil +47 909 77 457 Fax +47 73 59 33 80 E-post tor.johansen@byggforsk.no Referanse Notat - Deltok på glasseminar 26/8-04

- Deltok på møte 11. februar 2005 - Mye kontakt - Kjenner svært mange i bransjen

Navn Bjørn Strandholmen Stilling Siviling. MNIF, FoU-avdeling Bygningsteknologi Tlf +47 73 59 33 75 Privat +47 73 53 46 38 Fax +47 73 59 33 80 E-post bjorn.strandholmen@byggforsk.no Referanse Notat - Deltok på glasseminar 26/8-04

- Deltok på møte 11. februar 2005 - Jevnlig kontakt

XXVII

BÆRENDE GLASS

CG-glass AS Firmaprofil ” CG-Glass har etablert eget kompetansesenter for alle som arbeider med

bygningsglass eller ønsker informasjon om bruk av glass. Det være seg glass til bruk ifbm. interiør eller med tanke på brann, sikkerhet, isolering, inneklima, dagslys eller støy. Kontoret ligger på Jar i Bærum, og er ledet av Sverre Tangen som kommer fra Pilkington Floatglass hvor han som teknisk sjef har jobbet med det samme fagområdet i nesten 12 år.”

Notat Kontaktinformasjon Tlf +47 67 14 51 18 Fax +47 67 14 51 17 E-post post@cg-glass.no Hjemmeside www.glasspartner.no Besøksadresse Vellivn. 13

1358 Jar Postadresse Postboks 44

1305 Haslum Kontaktpersoner Navn Sverre Tangen Stilling Teknikk/marked Tlf +47 67 14 51 18 Mobil +47 950 20 333 Fax +47 67 14 51 17 E-post sverre@cg-glass.no Referanse Tore Børvik, NTNU, Institutt for konstruksjonsteknikk Notat - Tidligere teknisk sjef, Pilkington

- Sendt prosjektoppgaven Bærende glass i elektronisk format - Mottatt kopi av Glazing Manual - CG-glass jobber lite med finner - Modum Glass. og SI Glass er store på laminater - Anbefaler å kontakte Skandinaviska i Göteborg v/Stefan

Abrahamson +46 703 01 20 01 (mob). De er med på ”spenstige ting”

- Tønsberg bibliotek er det gjort bruk av store glassfinner (8 m)

XXVIII

VEDLEGG G

Elvigs Glass AS Firmaprofil Notat Firmaet leverte glassfasadene på Tønsberg bibliotek Kontaktinformasjon Tlf +47 51 81 92 00 Besøksadresse Lagerveien 17

4033 Stavanger Postadresse Postboks 143 Forus

4065 Stavanger Kontaktpersoner Navn Harald Hartvigsen Junior Stilling Tlf +47 51 81 92 60 Referanse Ivar Lunde (Lunde & Løvseth Arkitekter) Notat - Dimensjonering av fasader gjort av Pilkington

- Dokumentasjon på glassfasader ligger hos Pilkington - Anbefaler å kontakte Steinar Berge i Aluminium Fasader som

leverte glassarbeidene til kirkeruinene på Hamar Glassbransjeforbundet i Norge Firmaprofil ”Glassbransjeforbundet i Norge ble etablert i 1977(…). Forbundet skulle fungere

som en paraplyorganisasjon og Glassmestrenes Landsforening ble lagt inn under denne, Glassbransjeforbundet i Norge, som i tillegg har en egen arbeidsgiverseksjon. Den fører forhandlinger på vegne av medlemmene.”

Notat - Arrangerer tur til glasstec i Düsseldorf - Inviterte undertegnede med til glasstec og betalte for reisen

Kontaktinformasjon Tlf +47 22 09 17 00 Fax +47 22 09 17 09 E-post info@glassbransjeforbundet.no Hjemmeside www.gbf.no

www.glassbransjeforbundet.no Adresse Vitaminveien 9

0485 Oslo Kontaktpersoner Navn Per Pettersen Stilling Direktør Tlf +47 22 09 17 04 E-post ppet@online.no Referanse Henning Austad, Modum Glassindustri AS Notat - Positiv til prosjekt og diplomoppgave

- Invitert til glasseminar 26/8-04, forhindret fra å delta - Tilsendt prosjektoppgaven Bærende glass i trykt format. - Møte hos Byggforsk torsdag 8/9-04 - Telefonisk kontakt ved en rekke anledninger

XXIX

BÆRENDE GLASS

Hadeland Glassverk Firmaprofil Hadeland glassverk produserer kunst- og bruksglass Notat - Verket kan støpe glass i former

- Former kan produseres etter spesifiserte mål Kontaktinformasjon Tlf +47 61 31 64 00 E-post hg@hadeland-glassverk.no Hjemmeside www.hadeland-glassverk.no Besøksadresse Glassverkveien 9

3520 Jevnaker Postadresse Postboks 85

3521 Jevnaker Kontaktpersoner Navn Jens Grini Stilling E-post jensgrini@hadeland-glassverk.no Referanse Karl Vincent Høiseth Notat - Har forsøk å legge armering i smeltet glass

- Glass sprekker - Produksjon av støpeformer er kostbart - Invitert til glasseminar 26/8-04, forhindret fra å delta

Lunde & Løvseth Arkitekter Firmaprofil Notat Har tegnet Tønsberg bibliotek som har store glassfasader med avstivende finner Kontaktinformasjon Tlf +47 22 12 99 50 Fax +47 22 12 99 51 E-post firmapost@lundeoglovseth.no Hjemmeside www.lundeoglovseth.no Adresse Frognervn. 22

0263 Oslo Kontaktpersoner Navn Ivar Lunde Stilling Faglig leder, kvalitetsleder Tlf +47 22 12 99 54 E-post ilu@lundeoglovseth.no Notat - Mener å huske at Tønsberg bibliotek hadde opp mot 8 m finner

- Pilkington Planar, levert og montert av Elvigs Glass - Positiv til videre kontakt

XXX

VEDLEGG G

Modum Glassindustri AS Firmaprofil ”Modum Glassindustri AS er en innovativ og fleksibel produsent av glassløsninger

og –produkter til interiør bruk. Som produsent og leverandør dekker vi industri-, entrepenør, håndtverks- og design/ kunst virksomheter i hele Skandinavia. I vårt eget produksjonsanlegg utfører vi de fleste former for sliping, herding, laminering, silketrykk, sandblåsing, UV-liming m.m. Modum Glassindustri AS er en heleid- og drevet familiebedrift. Bedriften ble grunnlagt i 1949, og har mer enn 50 års erfaring med prosjektrelatert skreddersøm og industriell produksjon.”

Notat - Modum Glassindustri AS er i følge Sverre Tangen, CG glass, en av Norges to største leverandører på laminater.

Kontaktinformasjon Tlf +47 32 78 31 30 Fax +47 32 78 31 31 E-post post@modumglass.no Hjemmeside www.modumglass.no Besøksadresse Apalveien 1

3340 Åmot Postadresse Postboks 33

3340 Åmot Kontaktpersoner Navn Henning Austad Stilling Daglig Leder / Salg or marked Tlf +47 32 78 31 55 E-post henning.austad@modumglass.no Referanse Tor Steinar Johansen, Byggforsk Notat - Sagt seg villig til å produsere enkle prøvestykker vederlagsfritt

- Positiv til prosjekt og diplomoppgave - Invitert til glasseminar 26/8-04, forhindret fra å delta - Tilsendt prosjektoppgaven Bærende glass i trykt format. - Telefonisk kontakt ved en rekke anledninger våren 2004

XXXI

BÆRENDE GLASS

Nicopan AS Firmaprofil ”Nicopan AS er verdens nordligste isolerglassprodusent, beliggende på Senja i

Troms. Bedriften er en av landets ledende innenfor bygningsglass. - Energispareglass - Glass for solavskjerming - Brannglass - Lydglass - Hagen Persiennesystem - mellomliggende persienner.”

Kontaktinformasjon Tlf +47 77 85 34 10 Fax +47 77 85 34 11 E-post firmapost@nicopan.no Hjemmeside www.nicopan.no Adresse Solli

9304 Vangsvik Kontaktpersoner Navn Jan Fr. Jenssen Stilling Managing director/disponent Tlf +47 77 85 34 10 Mobil +47 901 73 092 Fax +47 77 85 34 11 E-post jan.jenssen@nicopan.no Referanse glasstec 2004 Notat - Personlig kontakt under glasstec 2004

- Sitter styret til Glassbransjeforbundet i Norge

XXXII

VEDLEGG G

NTNU Firmaprofil ”NTNU har en teknologisk og naturvitenskapelig hovedprofil. Samtidig har

universitetet et bredt fagtilbud i medisin, samfunnsvitenskap, humaniora og kunstfag. NTNU vektlegger tverrfaglighet i forskning og undervisning.”

Kontaktinformasjon Tlf +47 73 59 50 00 Hjemmeside www.ntnu.no

Fakultet for arkitektur og billedkunst Institutt for byggekunst historie og teknologi Firmaprofil ”Instituttet har som fagområde en arkitekturhistorisk kunnskapsdel knyttet til

overlevering og videreføring av bygningsarven i så vel teori som praksis. Her inngår særlig den norske og nordiske byggetradisjon. Utforskning av trematerialet står sentralt. Den teknologiske kunnskapsdel omfatter alle tekniske, økonomiske og organisatoriske aspekter ved prosjektering av bygninger.”

Kontaktinformasjon Tlf 73 59 50 90 Fax 73 59 50 83 E-post inst.bht@ab.ntnu.no Hjemmeside www.ab.ntnu.no/bht Adresse Alfred Getz vei 3

7491 Trondheim Kontaktpersoner Navn Jan Siem Stilling Professor Tlf 73 59 50 42 Mobil 994 59 453 E-post jan.siem@ark.ntnu.no Referanse Notat - Ønsker å etablere større kunnskap om glass som

bygningsmateriale - Svært interessert i punktlagret glass - Deltok på glasseminar 26/8-04 - Deltok på møte 11/2-05

XXXIII

BÆRENDE GLASS

Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi Institutt for konstruksjonsteknikk Firmaprofil ”Instituttet driver utdanning og forskning innen "Konstruksjonsteknikk" og er

organisert med tre faggrupper: Betong, Konstruksjonsmekanikk, Stål og aluminium.” Notat - Instituttet har fagmiljø innen betong, stål, aluminium og tre

- Instituttet har ingen kompetanse på glass. Kontaktinformasjon Tlf 73 59 47 00 Fax 73 59 47 01 Hjemmeside www.bygg.ntnu.no/ktek Besøksadresse Richard Birkelandsvei 1a

Gløshaugen Trondheim

Postadresse Institutt for konstruksjonsteknikk 7491 Trondheim

Kontaktpersoner Navn Karl Vincent Høiseth Stilling Professor Tlf 73 59 45 60 Mobil 930 58 673 E-post Karl.hoiseth@bygg.ntnu.no Notat - Veileder under prosjektarbeidet Bærende Glass

- Veileder under masteroppgaven Bærende Glass - Ønsker å etablere kunnskap/fagmiljø på glass ved NTNU - Deltok på glasseminar 26/8-04 - Deltok på møte 11/2-05

Navn Tore Børvik Stilling Førsteamanuensis II Tlf 73 59 46 47 E-post Tore.borvik@bygg.ntnu.no Referanse Karl Vincent Høisteth, NTNU – Institutt for konstruksjonsteknikk Notat - Jobber også for forsvarsbygg

- Skudd-, eksplosjons- og brannsikring - Har glassprøver fra SI-glass som skal prosjektil-testes - Inviter til glasseminar 26/8-04, forhindret fra å møte

XXXIV

VEDLEGG G

Fakultet for naturvitenskap og teknologi Institutt for fysikk Firmaprofil ”Institutt for fysikk er en av grunnenhetene ved Fakultet for naturvitenskap og

teknologi. Med en lærerstab engasjert i forskning over et vidt spektrum innen naturvitenskap og teknologi, utdannes fysikere både i teknologistudiet (til sivilingeniør) og i det allmennvitenskapelige studiet (til cand. mag., cand. scient og internasjonal master of science)”

Kontaktinformasjon Tlf 73 59 31 85 Fax 73 59 77 10 E-post postmottak@phys.ntnu.no Hjemmeside www.phys.ntnu.no Besøksadresse Høgskoleringen 5

Trondheim Postadresse Institutt for fysikk

7491 Trondheim Kontaktpersoner Navn Ola Hunderi Stilling Professor Tlf 73 59 34 11 E-post ola.hunderi@phys.ntnu.no Notat - UV-lys og glass’ filtrerende egenskaper Navn Ole Johan Løkberg Stilling Professor Tlf 73 59 34 22 Mobil 92 23 53 55 E-post ole.lokberg@phys.ntnu.no Notat - Fotoelastisk spenningsanalyse

XXXV

BÆRENDE GLASS

Per Knudsen Arkitektkontor AS Firmaprofil ”Per Knudsen Arkitektkontor AS har vært i kontinuerlig drift siden 1979 og er med

sine 20 ansatte et stort arkitektkontor sett i norsk sammenheng. Vi ønsker å skape god arkitektur med funksjonelle løsninger samtidig som vi ivaretar våre oppdragsgiveres øvrige interesser som tids- og økonomirammer. Vi har bred erfaring med prosjektering av nybygg såvel som ombygging og tar utgangspunkt i dagens byggemetoder og teknologi. Vi har kompetanse fra varierte oppgaver for offentlige og private byggherrer”

Notat PKA har tegnet en rekke prosjekter i Midt- og Nord Norge, flere har utstrakt bruk av glass. Herunder kan nevnes:

- NTNU Dragvoll Del 2 - NTH-ELA (Glassgårdene mellom el-byggene på Gløshaugen) - Royal Garden

Kontaktinformasjon Tlf 73 52 91 30 Fax 73 52 96 38 E-post pka@pka.no Hjemmeside www.pka.no Adresse Brattøragata 5

7010 Trondheim Kontaktpersoner Navn Nina Kielland Stilling Arkitekt Mobil 982 66 711 E-post Nina.kielland@pka.no Referanse Notat - Jobbet mye med glass

- Etterlyser større kunnskap om glass - Er gjerne med på et samarbeid med NTNU for å øke

kunnskapen omkring materiale i Norge. - Deltok på møte 11. februar 2005 - Mottatt trykket utgave av prosjektarbeidet Bærende Glass

Per Mordt AS Firmaprofil Notat - Leverer stort sett alt av produkter til glassbransjen

- Importør/leverandør av Bohle AGs produkter i Norge - Svært behjelpelige

Kontaktinformasjon Tlf +47 22 07 17 70 Fax +47 22 07 17 71 E-post post@permordt.no Hjemmeside www.permordt.no Besøksadresse Østensjøveien 18

0661 Oslo Postadresse Postboks 6116 Etterstad

0602 Oslo

XXXVI

VEDLEGG G

Pilkington Firmaprofil Notat - En av verdens største produsenter av glass og glassystemer

- Stor kompetanse og kunnskap om glass Kontaktinformasjon Hemmeside www.pilkington.com

Pilkington Norge AS, Glass og metall Trondheim Firmaprofil Notat - Leverandør av glass

- Produserer vindusglass - Kan slipe, kutte, borre etc - Sender glass til herding eksternt

Kontaktinformasjon Tlf +47 73 92 90 10 E-post trondheim@pilkington.no Hjemmeside www.pilkington.no Besøksadresse Jarleveien 8 A

7041 Trondheim Postadresse Postboks 1818 Lade

7440 Trondheim Kontaktpersoner Navn Helge Skjermaas Skjærpe Stilling Prosjektingeniør Tlf +47 73 92 90 77 Mobil +47 907 98 755 Privat Fax +47 90 79 87 55 E-post helge.skjaerpe@pilkington.no Referanse Per Kristian Haarberg, Pilkington Notat - Deltok på glasseminar 26/8-04

- Tilsendt prosjektoppgaven Bærende glass i CD-format. - Positiv til å produsere limte T-profiler

XXXVII

BÆRENDE GLASS

R. Daaland AS Firmaprofil ”Som totalleverandør av systemer i glass og aluminium kan Daaland også ta vare på

inntrykkene. Flere av våre prosjekter er kjente landemerker. For Daaland er det viktig å vise at vi også er en av de beste på markedet, også for mindre prosjekter og private kunder. Om det gjelder større prosjekter, rehabilitering, kompliserte fasadearbeider eller nye løsninger er Daaland en sikker samarbeidspartner. Vi arbeider alltid for å tilfredsstille dine ønsker.”

Notat - Flere stor oppdag o Oslo Lufthavn Gardermoen o Mercursenteret o Trondheim Torg

Kontaktinformasjon Tlf 73 82 52 50 Fax 73 82 52 51 E-post firmapost@daaland.no Hjemmeside www.daaland.no Adresse Fossegrenda 3B

7038 Trondheim Kontaktpersoner Navn Knut Erik Lund Stilling Prosjektering/Anbud Tlf 73 82 52 62 Mobil 926 18 295 E-post knut@daaland.no Referanse Notat - Invitert til glasseminar 26/8-04, forhindret fra å delta

- Tilsendt prosjektoppgaven Bærende glass i CD-format. - Kontaktet ved senere anledning for informasjon om Trondheim

Torg. o System fra Saint Gobain o Prosjektert av Eckelt i Østerrike.

XXXVIII

VEDLEGG G

Riis Bilglass Firmaprofil ”RIIS BILGLASS er landets største kjede av selvstendige monteringsverksteder for

skifting og reparasjon av bilglass. RIIS BILGLASS er lokalisert over hele landet og samordner sine markedsføringsaktiviteter gjennom et felles sekretariat.”

Kontaktinformasjon Hjemmeside www.riis.no Riis Montasje AS Lade Firmaprofil Kontaktinformasjon Tlf +47 73 84 98 00 Fax +47 73 84 98 01 Hjemmeside www.riis.no Adresse Lade Alle’ 71

7440 Trondheim Kontaktpersoner Navn Frank Arne Hammer Stilling Daglig leder Tlf +47 73 84 98 07 Mobil +47 905 63 584 Fax +47 90 79 87 55 E-post frankh@riis.no Referanse glasstec 2004 Notat - Personlig kontakt under glasstec 2004

- Jobber med bilglass og ikke bygningsglass

XXXIX

BÆRENDE GLASS

SI – Glass Firmaprofil ”SI-Glass A/S ble etablert i 1985 med produksjonstart januar 1986. Bedriften

produserer både herdet og laminert glass. Bedriften har moderne utstyr for de fleste former av glassbearbeiding. Vårt markedsområde er hele Norden. Bedriften har ca 80 ansatte som siden starten har opparbeidet stor kompetanse innenfor de glassprodukter fabrikken leverer. Bedriften innehar en rekke sertifikater og godkjenninger for de fleste typer av sikkerhetsglass. Produktene bedriften produserer blir levert til flere forskjellige markedssegmenter slik som byggebransjen, skip- og offshorenæringen, karosseribyggere, industribedrifter m.m.”

Notat - SI-glass er i følge Sverre Tangen, CG glass, en av Norges to største leverandører på laminater.

Kontaktinformasjon Tlf 52 78 54 54 Fax 52 78 54 64 Hjemmeside www.si-glass.no Adresse Nesøyra 15

4208 Saudasjøen Kontaktpersoner Navn Lars Sigve Søndenå Stilling Produksjonsplanlegger Tlf 52 78 54 58 Mobil 970 10 249 E-post Lars.sigve.sondena@si-glass.no Referanse Notat - SI-Glass jobber som regel som underleverandør til

glassmontører og systemleverandører. - Produserer etter bestilling/tegning - Ingen egen prosjektering - Invitert til omvisning på SI-Glass’ initiativ - SI-Glass er gjerne med på et samarbeid med NTNU - Sender gjerne materiale til NTNU for prøving

XL

VEDLEGG G

Skandinaviska Glassystem AB Firmaprofil Skandinaviska Glassystem utvikler og produserer systemer for montering av glass.

Firmaet leverer komplette løsninger i form av at de selv prosjekterer og monterer oppdragene sine. Firmaet kan i samråd med oppdragsgiver utvikle nye systemer der det er nødvendig. Firmaet innehar flere patenter

Notat - Leverte glassfasadene til Realfagbygget, NTNU, Trondheim - Leverer glassfasader til det nye operahuset i Bjørvika, Oslo - Har flere store prosjekter i porteføljen - Sverre Tangen (CG-glass) tror disse vil være svært interesserte i å samarbeide

med et eventuelt forskningsmiljø ved NTNU Kontaktinformasjon Tlf +46 (0)31 65 16 50 Fax +46 (0)31 23 60 00 E-post info@skandglas.se Hjemmeside www.skandglas.se Adresse Sjöportsgatan 6

417 64 Göteborg Sverige

Kontaktpersoner Navn Stefan Abrahamson Stilling Tlf +46 31(0) 65 16 51 Mobil +46 703 01 20 01 Referanse Sverre Tangen, CG-glass Notat - Ikke vært i kontakt med Stefan Abrahamson

XLI

BÆRENDE GLASS

Schlaich Bergermann und Partner Firmaprofil En av Europas store firmaer innenfor konsulentbransjen

Banebrytende løsninger og konsentrasjoner Stod blant annet bak olympiastadion i München

Notat - Ble tipset om en forelesning av Jörg Schlaich ved Arkitekthøyskolen i Oslo - Deltok på denne og pratet med Schlaich etter foredraget

Kontaktinformasjon Tlf +49 (711) 64871-0 Fax +49 (711) 64871-66 E-post info@spb.de Hjemmeside www.spb.de Adresse Hohenzollernstraße 1

70178 Stuttgart Germany

Kontaktpersoner Navn Jörg Schlaich Stilling Administrerende direktør Tlf +49 (711) 64871-0 E-post j.schlaich@spb.de Referanse foredrag ved Arkitekthøyskolen i Oslo 11. mars 2004 Notat - Ikke lov å la glass stabilisere konstruksjoner i Europa i dag

- Skivevirkninger ikke tillatt - Glass kan kun ta egen-, vind- og snølaster - Har hatt mindre prosjekter med forspente glassbjelker

sammenlignbare med spennbetong - Henviser til professor Stefan Dehling ved Universität Stuttgart

som har utviklet runde søyler av glass Navn Jens Schneider Stilling Tlf +49 (711) 64871-52 E-post j.schneider@sbp.de Referanse innlegg på www.glassfiles.com Notat - Ansvarlig for et lite prosjekt i Badenweiler brukt som

refferanseprosjekt i prosjektarbeidet Bærende Glass - Mottat bilder av prosjektet pr mail

XLII

VEDLEGG G

Snøhetta AS Firmaprofil Notat - Snøhetta vant arkitektkonkurransen til Den Norske Operas nye bygg i Bjørvika

- Av firmaets hjemmesider fremkommer det at det vil bli glassfasader av store dimensjoner

Kontaktinformasjon Tlf 24 15 60 60 Fax 24 25 60 61 Hjemmeside www.snohetta.com Adresse Skur 39, Vippetangen

0150 Oslo Kontaktpersoner Navn Tom Holtmann Stilling Tlf 24 15 60 83 E-post tom@snoarc.no Notat - Gruppeleder for fasader på Den Norske Opera, Bjørvika

- Avstivende glassfinner opp til 17 000 x 800 x 35 med mer - Dimensjonene gjør at finnene må skjøtes (max 6 m i herdeovn) - Utprøving av detaljer med innslissede skjøter ved SI-Glass - Festes med braketter, system levert av Skandinaviska

Glassystem AB - Kun glass og betong, minimalisere innslag av metall - Må basere seg på goodwill hos utenlandske entreprenører for å

få innspill til hva som er mulig og gjennomførbart. - Ønsker kompetanse i Norge, er gjerne med på å utvikle denne. - Tilsendt prosjektoppgaven Bærende glass i trykt format.

XLIII

VEDLEGG H

Vedlegg H: Elektroniske filer CD inneholdende

- Masteroppgave 2005 – Bærende Glass (pdf-format) - Prosjektarbeid 2004 – Bærende Glass (pdf-format) - artikler fra referanselisten (pdf-format) - rådata fra forsøk – skjærprøving av lim (txt-format) - bilder fra forsøk – skjærprøving av lim (jpg-format) - bilder fra glasstec 2004 i Düsseldorf (jpg-format) - filmen Frontlines of Constructions: Glass (wmv-format)

XLV