Beitrag zur Betrachtung von Zweischeiben‐Isolierverglasungen unter klimabedingten Drucklasten — Teil 1: Berechnungsverfahren
Authors: von Grabe Jörn , Winter Stefan 
Published: July 2011

Dieser Aufsatz beschreibt die Entwicklung eines einfachen Verfahrens zur Bestimmung der maximalen Durchbiegung von Isolierglasscheiben unter Klima‐, Wind‐ und anderen Flächendrucklasten. Ausgehend von der Kirchhoff ’schen Plattentheorie wird zusammenfassend die bekannte Reihenlösung für vierseitig gelenkig gelagerte Platten beschrieben. Anschließend wird gezeigt, dass das erste Reihenglied der Lösung für vollflächige Lasten die auf der Basis vieler Reihenglieder bestimmte Durchbiegung stets überschätzt und zugleich eine ausreichend genaue Näherung für baupraktisch relevante Glasmaße darstellt. Darauf folgt ein Einschub, mit dem ein einfaches Verfahren für die Berechnung der Temperaturveränderung der Verglasung unter sich ändernden Klimarandbedingungen eingeführt wird. Dies ist notwendig, um anhand der allgemeinen Gasgleichung die Druckänderungen im Scheibenzwischenraum aufgrund der Temperaturdehnung des Gases zu bestimmen. Auch hier kann gezeigt werden, dass die Linearisierung der allgemeinen Gasgleichung innerhalb des baurelevanten Bereichs zu akzeptablen Genauigkeitsverlusten führt. Nach der Zusammenführung der Plattenlösung und der allgemeinen Gasgleichung können durch Kopplung von Volumen‐ und Druckänderung des Scheibenzwischenraums die finalen Druckzustände leicht berechnet werden. Eine Beispielrechnung demonstriert die Handhabung der Lösung.

Es handelt sich um den Teil 1 einer zweiteiligen Veröffentlichung, der Teil 2 beschreibt die messtechnische Validierung des Algorithmus.

Contribution to the examination of double glazed units under climate‐induced pressure loads — Part 1: Method of Calculation. This article describes the development of a method for determining the maximum deflection of double glazed units under climate, wind and other area pressure loads. Starting from the Kirchhoff thin plate theory the well known series solution for simply on four sides supported plates is described. Following this it is shown, that the first element of the series solution for full area loads always overestimates the deflection that is calculated on the basis of many series elements. At the same time it is a sufficiently accurate solution for those plate measures which are relevant in buildings. This is followed by an insertion, with the help of which a simple method for calculating the temperature changes of the glazing under varying climatic boundary conditions is introduced. This is necessary, to determine the change of pressure due to the temperature induced gas expansion in the cavity of the insulating glass according to the ideal gas law. Also at this stage it can be shown that linearising the ideal gas law leads to acceptable losses of accuracy. After the integration of the plate solution and the ideal gas law, the final pressure states can easily be calculated by coupling the change of volume and the change of pressure. An exemplary calculation finally demonstrates the handling of the solution.

This is the first part of two publications; the second part describes the metrological validation of the algorithm.