Forside:Bakgrunn               Realfagbygget, NTNU, TrondheimDetaljer fra venstre   Apple Store, Chicago                  ...
FORORDForordHøst og vårsemesteret 2002/03 hadde jeg et utvekslingsår ved Universität Karlsruhe iTyskland. Her fulgte jeg e...
BÆRENDE GLASSSammendragGlass oppstår ved at egnet stein smelter ved høy temperatur og stivner hurtig igjen. I naturenforek...
SAMMENDRAG / SUMMARYSummaryGlass is produced when suitable rock melts at high temperature and cools rapidly. In naturethis...
BÆRENDE GLASSInnhold1          INNLEDNING ...................................................................................
INNHOLD3         BÆRESYSTEMER ...............................................................................................
BÆRENDE GLASS7         BÆRENDE GLASS I PRAKSIS ..............................................................................
INNHOLDTabellerTabell 2.2-A: Hovedbestanddeler i Kalksodasilikat- og borsilikatglass [11]....................................
BÆRENDE GLASSFigur 7.1-1: Prosjekt, Badenweiler [117]........................................................................
1 InnledningDette kapittelet gir informasjon om hvordan oppgaven er løst, hvilke begrensninger som ersatt og hvilke defini...
BÆRENDE GLASS1.1 GenereltSom byggevare brukes glass i dag primært til vinduer og bekledning i tak og fasader, samtikkebære...
1 INNLEDNING1.2 BegrensningerOppgavetittelen er Bærende Glass og denne er satt som prosjektets rammer. Besvarelsendekker b...
BÆRENDE GLASS1.4 HenvisningerSitaterSitater står i kursiv og er merket med anførselstegn ved sitatstart og sitatslutt.Kild...
2 Introduksjon til glassDette kapittelet gir en introduksjon til materialet glass’ historie som bygningsmateriale,kjemiske...
BÆRENDE GLASS2.1 Historisk overblikkHistorisk sett er glass trolig det eldste fremstilte byggemateriale. Fra 7000 f.Kr. er...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.1.2 Glassblåserpipen revolusjonererRundt 200 f.Kr fant håndverkere i Syria opp glassblåserpipen....
BÆRENDE GLASSUnder middelalderen var det også stor glassproduksjon konsentrert rundt bygging ogutsmykking av kirker og klo...
2 INTRODUKSJON TIL GLASSAllerede i 1750-årene var Hurdal Glassverk spesialinnrettet for produksjon av kronglass.Produksjon...
BÆRENDE GLASS2.2 Glassets egenskaperSchott Guide to Glass definerer glass som følger: ”Glass includes all materials which ...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS                                 SiO2              CaO             B2O3      Na2O/K2O       MgO   ...
BÆRENDE GLASSEgenskap                                                    Symbol   Verdi og enhetDensitet ved 18 ºC        ...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.3 Metoder for fremstillingHer presenteres ulike metoder for fremstilling av glass.2.3.1 Glassblå...
BÆRENDE GLASSFigur 2.3-3: Skjematisk fremstilling av sylinderglassproduksjon [11]2.3.3 KronglassSmeltet glass blåses til e...
2 INTRODUKSJON TIL GLASSglasset fores inn i to valser med lik diameter for å lage en lang glassremse (se Figur 2.3-7).Rems...
BÆRENDE GLASSglasset oppover i en avkjølningssjakt og videre til kutting. Opp til syv debiteuser medtilhørende avkjølingss...
2 INTRODUKSJON TIL GLASSFloatglass kan produseres i tykkelser fra 1,5 til 20 mm som bestemmes ved å regulere breddenav bån...
BÆRENDE GLASS2.4 BasisprodukterBygningsglass produseres i en rekke kvaliteter.2.4.1 Flatt glassiFlatt glass er en fellesbe...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.4.5 SpeiltrådglassEtterpolert trådglass. Glasset slipes og poleres for å få en glatt plan overfl...
BÆRENDE GLASS2.5 Bearbeidede produkterGlass kan bearbeides på flere måter for å oppnå nytt utseende, nye former, forbedrem...
2 INTRODUKSJON TIL GLASSVed brudd vil spenningene i glassoverflaten utløses, glasset vil granulere og dele seg opp i enmen...
BÆRENDE GLASS2.5.5 Kjemisk herdet glassKjemisk herdete glasset skapes ved ione-utveksling. Glasset senkes ned i smeltet sa...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.5.8 Belagt glassGlass kan belegges med ett eller flere tynne lag uorganisk materiale for å endre...
BÆRENDE GLASS2.5.11 KuttingGlass leveres som regel ferdigkuttet til ønskede dimensjoner. Å si at glasset kuttes er egentli...
2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.6 RefleksjonerHvis glass ikke egentlig er et fast materiale, men en underkjølt væske med uhyre s...
3 BæresystemerUtover å ta opp snø- og vindlaster blir glass i fasader og tak sjelden brukt som bærendemateriale. Glasset o...
BÆRENDE GLASS3.1 Opplagring av glassetGlassets spesielle materialegenskaper gjør at de tekniske detaljene rundt opplagring...
3 BÆRESYSTEMERI punktopplagrede fasader må glasset være fritt opplagret i overkant og kun forhindret frahorisontalbevegels...
BÆRENDE GLASS3.2 TakkonstruksjonerTakkonstruksjonene vi er mest kjente med i Norge er profilsystemer i stål eller aluminiu...
3 BÆRESYSTEMERFigur 3.2-3: Sentralsymetrisk kuppel med punktlagredeglassplater [103]3.2.3 Tønneformede takiI motsetning ti...
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Load Carrying Glass - Project Work
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Load Carrying Glass - Project Work

1,116

Published on

Glass is produced when suitable rock melts at high temperature and cools rapidly. In nature this occurs during volcanic eruptions, meteorite impact or lightning. Natural glass was used for tools during the Stone Age. The start of deliberate glass production is recond to be about 3500 B.C., when the Egyptians first manufactured glass pearls. The Romans were the first to use glass windows. Today glass, nearly optically perfect, is mass-produced in float lines.

Modern building glass is supplied as soda lime silicate and borosilicate glass in several
designs. The material properties of the two are quite similar though borosilicate has a lower coefficient of thermal expansion and higher chemical resistance. Borosilicate is mainly used for fireproofing or heat protection. Building glass can be treated to achieve new surfaces, new designs, improved mechanical properties or other wanted qualities. The glass’ mechanical properties can be strengthened considerably by thermal or chemical toughening and/or laminating.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
1,116
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Load Carrying Glass - Project Work

  1. 1. Forside:Bakgrunn Realfagbygget, NTNU, TrondheimDetaljer fra venstre Apple Store, Chicago Prosjekt, Badenweiler Kjelhuset, NTNU, Trondheim Elektrobygget, NTNU, Trondheim
  2. 2. FORORDForordHøst og vårsemesteret 2002/03 hadde jeg et utvekslingsår ved Universität Karlsruhe iTyskland. Her fulgte jeg et fag, Tragwerke aus Glas und Stahl, som omhandlet konstruksjoneri glass. Glass som materiale er spennende og gir mange muligheter arkitektonisk så vel somkonstruktivt, jeg ønsket derfor å jobbe videre med glass etter at jeg kom tilbake til NTNU.Å gjennomføre et fordypningsemne om glass viste seg vanskelig da det i Norge i dag ikkefinnes noe forskningsmiljø på glass tilsvarende det i utlandet. Lenge trodde jeg at jeg måttegjennomføre et fordypningsemne ved instituttet for så å reise til utlandet igjen og gjennomførediplomarbeid om glass i Tyskland. Interessen ved NTNU var imidlertid tilstede og jeg kometter hvert i kontakt med professor Karl Vincent Høiseth ved institutt forkonstruksjonsteknikk og Terje Jacobsen ved Byggforsk. Sistnevnte satte meg i kontakt medTor Steinar Johansen og Bjørn Strandholmen ved Byggforsk, og professor Jan Siem vedinstitutt for byggekunst, historie og teknologi. Denne prosjektoppgaven er et resultat av etmøte mellom de nevnte parter, 27. november 2003, og vil siden utvides til en diplomoppgavehøsten 2004.Jeg vil gi en stor takk til professor Karl Vincent Høiseth som har vært veileder under detteprosjektet, uten ham ville trolig ikke denne prosjektoppgaven om bærende glass funnet sted.Jeg vil også takke Stine Eriksen i National Geographic Channel for kopi av filmen ”Frontlinesof Construction: Glass”, Norges Byggforsknings Institutt for bruk av Byggforskkunnskapssystemer og Sebastian Brage Hansen for utarbeiding av forside, bakside,topptekster og generelle råd vedrørende layout. Alexander Brage Hansen Trondheim 26/8/2004 iii
  3. 3. BÆRENDE GLASSSammendragGlass oppstår ved at egnet stein smelter ved høy temperatur og stivner hurtig igjen. I naturenforekommer materialet naturlig, skapt under vulkanutbrudd, meteoritt- eller lynnedslag.Naturlig glass ble brukt til redskaper allerede under steinalderen. Vi anser begynnelsen på denbeviste glassproduksjonen for å være ca 3500 f.Kr., da egypterne fremstilte glassperler.Romerne var de første til å ta i bruk vinduer av glass. Nesten optisk perfekt glassmasseproduseres i dag i floatglasslinjer.Moderne bygningsglass leveres som kalksodasilikat- eller borsilikatglass i en rekke utførelser.Materialegenskapene for de to er svært like, men borsilikat har laverevarmeutvidelseskoeffisient og høyere kjemisk bestandighet. Borsilikat brukes primært tilbrannsikring eller varmesikring. Bygningsglass kan bearbeides for å oppnå nytt utseende, nyeformer, forbedret materialegenskaper eller andre ønskede kvaliteter. Glassets mekaniskeegenskaper kan styrkes betydelig ved termisk eller kjemisk herding og/eller laminering.Glass er et homogent isotropt materiale. Generelt betraktes glass som ideelt sprøtt, materialeter imidlertid elastisk. Som veiledende materialegenskaper brukes strekkfasthet 30 N/mm2,bøyefasthet 30 N/mm2, trykkfasthet 900-1000 N/mm2, E-modulen 70000 N/mm2, densitet2500 kg/m3 og tverrkontraksjonstall 0,2. Glass er ikke egentlig fast, men en seig flytendemasse med uhyre stor viskositet. Materialet har ikke noe fryse eller smeltepunkt, men etmykningsintervall hvor det går fra ”fast” til flytende form. Ved nedkjølning og fastning underproduksjon, fryses en rekke mikroskopiske strukturfeil og urenheter i glasset. Disse småfeilene (bruddanvisningene) fører til at glasset hurtig går til brudd ved strekkbelastning og ergrunnen til at strekkfastheten er 3 % av trykkfastheten.Høyfast betong har trykkfasthet nesten 20 ganger høyere enn strekkfasthet og ligner i så måteglass. Den lave strekkfastheten skyldes rissfølsomhet og kompenseres for ved bruk av uliketyper armering og metoder som forhindrer strekkpåkjenninger. Tilsvarende metoder burdevære mulige for glass.I dag finnes det ingen lover, standarder eller forskrifter i Norge som tilsier at det ikke er tillattå bygge primær- eller sekundærbæreverk i bærende glass. Det vil derimot stilles store krav tildokumentert sikkerhet.I Europa og verden gjøres det mye forskning på bærende glass, enkelte konstruksjoner medlastbærende bruk av materialet er allerede bygd. Det finnes messer og nettbasertediskusjonsfora dedikert til å fremme bruken av glass og kunnskapen om glass.To enkle forsøk med prøvestykker av floatglass i handelsvarekvalitet er gjennomført. Trepunkts bøyestrekk for å bestemme elastisitetsmodul og bøyefasthet, og enaksial trykkprøvingfor å bestemme trykkfasthet. De respektive resultatene er 67900 N/mm2, 48,6 N/mm2,378 N/mm2 og i rimelig samsvar med teoretiske verdier.iv
  4. 4. SAMMENDRAG / SUMMARYSummaryGlass is produced when suitable rock melts at high temperature and cools rapidly. In naturethis occurs during volcanic eruptions, meteorite impact or lightning. Natural glass was usedfor tools during the Stone Age. The start of deliberate glass production is recond to be about3500 B.C., when the Egyptians first manufactured glass pearls. The Romans were the first touse glass windows. Today glass, nearly optically perfect, is mass-produced in float lines.Modern building glass is supplied as soda lime silicate and borosilicate glass in severaldesigns. The material properties of the two are quite similar though borosilicate has a lowercoefficient of thermal expansion and higher chemical resistance. Borosilicate is mainly usedfor fireproofing or heat protection. Building glass can be treated to achieve new surfaces, newdesigns, improved mechanical properties or other wanted qualities. The glass’ mechanicalproperties can be strengthened considerably by thermal or chemical toughening and/orlaminating.Glass is a homogenous and isotropic material. In general glass is regarded as ideally brittle.However, the material is elastic. Guiding material properties are: tensile strength; 30 N/mm2,flexural strength; 30 N/mm2, compressive strength; 900-1000 N/mm2, modulus of elasticity;70000 N/mm2, density; 2500 kg/m3 and contraction of diameter; 0,2. Glass is not really asolid material, rather a tough liquid mass with extremely high viscosity. Glass has no freezingor melting point, but a softening stage where it changes from “solid” to liquid state. Duringcooling and hardening under production, a great number of microscopic structureimperfections and impurities are frozen in the glass. These tiny incorrections lead to suddenfailure during tension and are the reason why the tensile strength is 3 % of the compressivestrength.High strength concrete has compressive strength nearly 20 times the tensile strength and isthereby somewhat equal to glass. The low tensile strength is due scratch sensitivity andcompensated for through use of different kinds of reinforcement and methods that preventtensile strain. Equal methods should be usable for glass.Today there are no laws, regulations or codes in Norway prohibiting the use of primary orsecondary support system in load carrying glass. There will however be great requirements todocumentation of safety.In Europe and the world, there is much research being done on load carrying glass, somestructures with use of load carrying glass have already been built. There are conferences andweb-based discussion fora dedicated to promote the use and share the knowledge of glass.Two small tests with test specimens of floatglass in everyday-use quality have been done.Three point flexural bending to establish the modulus of elasticity and flexural strength, anduniaxial compression test to establish compressive strength. Respective results are67900 N/mm2, 48.6 N/mm2, 378 N/mm2 and in reasonable accordance to theoretical values. v
  5. 5. BÆRENDE GLASSInnhold1 INNLEDNING .................................................................................................................................................. 1 1.1 Generelt .................................................................................................................................................... 2 1.2 Begrensninger ........................................................................................................................................... 3 1.3 Definisjoner .............................................................................................................................................. 3 1.4 Henvisninger............................................................................................................................................. 42 INTRODUKSJON TIL GLASS ............................................................................................................................ 5 2.1 Historisk overblikk ................................................................................................................................... 6 2.1.1 Eldre tid........................................................................................................................................... 6 2.1.2 Glassblåserpipen revolusjonerer...................................................................................................... 7 2.1.3 Romerriket....................................................................................................................................... 7 2.1.4 Middelalderen ................................................................................................................................. 7 2.1.5 Nyere tid.......................................................................................................................................... 8 2.1.6 Glassproduksjon i Norge................................................................................................................. 8 2.2 Glassets egenskaper ................................................................................................................................ 10 2.2.1 Kjemisk sammensetning ............................................................................................................... 10 2.2.2 Mekaniske egenskaper .................................................................................................................. 11 2.3 Metoder for fremstilling.......................................................................................................................... 13 2.3.1 Glassblåsing .................................................................................................................................. 13 2.3.2 Sylinderglass ................................................................................................................................. 13 2.3.3 Kronglass ...................................................................................................................................... 14 2.3.4 Valset glass.................................................................................................................................... 14 2.3.5 Trukket glass / maskinglass........................................................................................................... 15 2.3.6 Floatglass ...................................................................................................................................... 16 2.3.7 Andre produkter ............................................................................................................................ 17 2.4 Basisprodukter ........................................................................................................................................ 18 2.4.1 Flatt glass ...................................................................................................................................... 18 2.4.2 Plateglass....................................................................................................................................... 18 2.4.3 Ornamentglass............................................................................................................................... 18 2.4.4 Trådglass ....................................................................................................................................... 18 2.4.5 Speiltrådglass ................................................................................................................................ 19 2.4.6 Profilglass...................................................................................................................................... 19 2.4.7 Glassbyggestein............................................................................................................................. 19 2.5 Bearbeidede produkter............................................................................................................................ 20 2.5.1 Bøyd glass ..................................................................................................................................... 20 2.5.2 Sikkerhetsglass.............................................................................................................................. 20 2.5.3 Termisk herdet glass...................................................................................................................... 20 2.5.4 Varmeforsterket glass.................................................................................................................... 21 2.5.5 Kjemisk herdet glass ..................................................................................................................... 22 2.5.6 Laminert glass ............................................................................................................................... 22 2.5.7 Multilaminert glass........................................................................................................................ 22 2.5.8 Belagt glass ................................................................................................................................... 23 2.5.9 Overflatedekor............................................................................................................................... 23 2.5.10 Sliping ........................................................................................................................................... 23 2.5.11 Kutting .......................................................................................................................................... 24 2.5.12 Boring............................................................................................................................................ 24 2.6 Refleksjoner............................................................................................................................................ 25vi
  6. 6. INNHOLD3 BÆRESYSTEMER .......................................................................................................................................... 27 3.1 Opplagring av glasset ............................................................................................................................. 28 3.1.1 Linjeopplagret glass ...................................................................................................................... 28 3.1.2 Punktopplagret glass ..................................................................................................................... 28 3.1.3 Fuger ............................................................................................................................................. 29 3.2 Takkonstruksjoner .................................................................................................................................. 30 3.2.1 Nettkupler...................................................................................................................................... 30 3.2.2 Sentralsymetriske kupler ............................................................................................................... 30 3.2.3 Tønneformede tak ......................................................................................................................... 31 3.2.4 Hengende tak................................................................................................................................. 31 3.2.5 Etterspente tak............................................................................................................................... 31 3.3 Fasadekonstruksjoner ............................................................................................................................. 32 3.3.1 Bøyeutsatte fasader ....................................................................................................................... 32 3.3.2 Avstivede, hengende fasader......................................................................................................... 33 3.3.3 Kabelnettfasader............................................................................................................................ 33 3.3.4 For- og akterspente fasader ........................................................................................................... 334 EKSPERIMENTELLE FORSØK ....................................................................................................................... 35 4.1 Utarbeiding av prøveprogram................................................................................................................. 36 4.2 Produksjon av prøvestykker.................................................................................................................... 37 4.3 Forenklede forsøk ................................................................................................................................... 38 4.4 Refleksjoner............................................................................................................................................ 405 GLASS VERSUS BETONG ............................................................................................................................... 41 5.1 Refleksjoner............................................................................................................................................ 436 RETNINGSLINJER FOR BÆRENDE KOMPONENTER/SYSTEMER I GLASS ...................................................... 45 6.1 Lover og forskrifter................................................................................................................................. 46 6.1.1 Plan og bygningsloven (PBL) ....................................................................................................... 46 6.1.2 Forskrift til byggverk og produkter i byggverk (TEK).................................................................. 46 6.1.3 Veiledning til teknisk forskrift til plan-og bygningsloven (REN)................................................. 48 6.1.4 Byggevaredirektivet (89/106/EØF) ............................................................................................... 48 6.2 Standarder............................................................................................................................................... 50 6.2.1 NS 3490:1999 Prosjektering av Konstruksjoner Krav til pålitelighet ........................................... 50 6.2.2 NS 3491:1998-2003 Prosjektering av konstruksjoner Dimensjonerende laster ............................ 50 6.2.3 NS-EN 572:1995 Bygningsglass Basisprodukter av kalksodasilikatglass .................................... 51 6.2.4 NS-EN 1096:1999-2001 Bygningsglass Belagt glass ................................................................... 52 6.2.5 NS-EN 1288:2000 Bygningsglass Bestemmelse av bøyestyrke i glass ........................................ 52 6.2.6 NS-EN 1748:1997 Bygningsglass Spesielle produkter ................................................................. 53 6.2.7 NS-EN 1863:2000 Bygningsglass Varmeforsterket kalksodasilikatglass ..................................... 54 6.2.8 NS-EN 12150:2000 Bygningsglass Termisk herdet kalksodasilikat-sikkerhetsglass.................... 54 6.2.9 NS-EN 12337:2000 Bygningsglass Kjemisk herdet kalksodasilikatglass..................................... 54 6.2.10 NS-EN 13024:2002 Bygningsglass Termisk herdet borsilikat-sikkerhetsglass ............................ 55 6.2.11 NS-EN ISO 12543-1:1998 Bygningsglass Laminert glass og laminert sikkerhetsglass ............... 55 6.3 Byggforsk kunnskapssystemer................................................................................................................ 57 6.4 Refleksjoner............................................................................................................................................ 58 vii
  7. 7. BÆRENDE GLASS7 BÆRENDE GLASS I PRAKSIS ......................................................................................................................... 59 7.1 Referanseprosjekter ................................................................................................................................ 60 7.1.1 Prosjekt, Badenweiler.................................................................................................................... 60 7.1.2 Tower Place, London .................................................................................................................... 62 7.1.3 Hans Schmitz Haus, Rheinbach .................................................................................................... 63 7.1.4 Apple Computer Inc Retail Store, LA og NY ............................................................................... 65 7.2 Nyvinnende forskning............................................................................................................................. 67 7.2.1 ZAPPI & Retrofitting .................................................................................................................... 67 7.2.2 Komposittbjelker i glass................................................................................................................ 67 7.2.3 Hybridelement i stål og glass ........................................................................................................ 68 7.2.4 Laminerte sylindriske glassøyler................................................................................................... 688 ALTERNATIVE INFORMASJONSKILDER ....................................................................................................... 71 8.1 www.glassfiles.com................................................................................................................................ 72 8.2 www.glassonweb.com ............................................................................................................................ 72 8.3 Glass Processing Days (GPD) ................................................................................................................ 72 8.4 Glas Technology Live (Glasstec)............................................................................................................ 73 8.5 DuPont Benedictus Awards .................................................................................................................... 73 8.6 Frontlines of Construction: Glass ........................................................................................................... 739 REFERANSELISTE ........................................................................................................................................ 7510 NORSK – ENGELSK – TYSK ORDLISTE ......................................................................................................... 81VEDLEGG A: OPPGAVETEKST .............................................................................................................................. IVEDLEGG B: FORSLAG TIL PRØVEPROGRAM ................................................................................................... IIIVEDLEGG C: SØKNAD OM MIDLER.....................................................................................................................VVEDLEGG D: FREMDRIFTSLOGG FOR PRØVEPROGRAM .................................................................................VIIVEDLEGG E: FORSØKSRAPPORT, FORENKLEDE FORSØK – TRE PUNKTS BØYESTREKK ................................ IXVEDLEGG F: FORSØKSRAPPORT, FORENKLEDE FORSØK – ENAKSIAL TRYKKPRØVING............................XVIIVEDLEGG G: INNLEGG PÅ GLASSFILES ...........................................................................................................XXVEDLEGG H: ALBRECHT, NILS; LITTERATURLISTE .................................................................................... XXVVEDLEGG I: LITTERATUR I .PDF FORMAT (CD)........................................................................................ XXIXVEDLEGG J: FRONTLINES OF CONSTRUCTION: GLASS (DVD)................................................................. XXXIviii
  8. 8. INNHOLDTabellerTabell 2.2-A: Hovedbestanddeler i Kalksodasilikat- og borsilikatglass [11]........................................................ 11Tabell 2.2-B: Generelle mekaniske fastheter for glass [74] .................................................................................. 11Tabell 2.2-C: Fysiske størrelser for kalksodasilikatglass [39] .............................................................................. 11Tabell 2.2-D: Fysiske størrelser for borsilikatglass [54] ....................................................................................... 12Tabell 4.3-A: Mekaniske egenskaper for floatglass .............................................................................................. 38Tabell 4.4-A: Utvalgte materialegenskaper for glass og høyfast betong [12, 31, 39, 74] ..................................... 42FigurerFigur 2.3-1: Tradisjonell glassblåsing [1] ............................................................................................................. 13Figur 2.3-2: Moderne Glassblåsepipe [8].............................................................................................................. 13Figur 2.3-3: Skjematisk fremstilling av sylinderglassproduksjon [10] ................................................................. 14Figur 2.3-4: Kronglass fremstilling trinn 1 [10].................................................................................................... 14Figur 2.3-5: Kronglass fremstilling trinn 2 [10]................................................................................................... 14Figur 2.3-6: Kronglass fremstilling trinn 3 [10].................................................................................................... 14Figur 2.3-7: Skjematisk fremstilling av Bicheroux prosessen: (A) Smeltediegel; (B) glassmottaker; (C) valser;(D) nedfellbart sklibrett; (E) forvarmet glasskutter; (F) rullende bord [1]............................................................ 15Figur 2.3-8: Moderne fremstilling av valset glass [7] ........................................................................................... 15Figur 2.3-9: Skjematisk fremstilling av Fourcault prosessen: (a) debiteuse; (b) kjølning; (c) transportruller; (d)glassmelte [8] ........................................................................................................................................................ 16Figur 2.3-10: Skjematisk fremstilling av Libby-Owens prosessen: (a) glassmelte; (b) kjølebokser; (c)venderuller; (d) transportruller [8] ........................................................................................................................ 16Figur 2.3-11: Skjematisk fremstilling av Pittsburgh prosessen: (a) guide, (b) kjølesone, (c) transportruller [8] .. 16Figur 2.3-12: Skjematisk fremstilling av floatglassproduksjon: (a) glassmelte; (b) glassdigel; (c) transport ruller;(d) floatbad; (e) smeltet tinn; (f) varmesone; (g) avkjølingsovn [8]...................................................................... 17Figur 2.3-13: Floatglassfabrikken Flachglass AG i Weiterhammer, Tyskland [8] ............................................... 17Figur 2.4-1: Ornamentglass [11] ........................................................................................................................... 18Figur 2.4-2: Trådglass [11] ................................................................................................................................... 18Figur 2.4-3: Profilglass [11].................................................................................................................................. 19Figur 2.4-4: Kvadratisk glassbyggestein m/innvendig struktur [11]..................................................................... 19Figur 2.4-5: Sirkulær byggestein m/utvendig struktur [11]................................................................................... 19Figur 2.4-6: Frittstående vegg av kvadratisk glassbyggestein, Realfagbygget, NTNU, Trondheim..................... 19Figur 2.5-1: Skywalk (Expo 2000, Hannover) – Bro for fotgjengere med bruk av bøyd glass, Special recognition– Benedictus Award 1999 [80] ............................................................................................................................. 20Figur 2.5-2: Spenningsforløp ved bøyepåkjent termisk herdet glass [11]............................................................. 21Figur 2.5-3: Granulert termisk herdet glass [11]................................................................................................... 21Figur 2.5-4: Snitt igjennom et to-lags laminert glass [11]..................................................................................... 22Figur 2.5-5: Vannjet [11] ...................................................................................................................................... 24Figur 2.5-6: Glass skåret med vannjet [11] ........................................................................................................... 24Figur 2.5-7: Sylindrisk hull [11] ........................................................................................................................... 24Figur 2.5-8: Konisk hull [11] ................................................................................................................................ 24Figur 3.1-1: Tak og fasade med linjelagret glass, Elektrobygget, NTNU, Trondheim ......................................... 28Figur 3.1-2: Detalj, punktlager, rekkverk Trondheim Torg, Trondheim............................................................... 29Figur 3.1-3: Statisk system, punktopplagret glass [11] ......................................................................................... 29Figur 3.2-1: Linjelagret glasstak, Elektrobygget, NTNU, Trondheim .................................................................. 30Figur 3.2-2: Punktlagret glasstak, Trondheim Torg, Trondheim .......................................................................... 30Figur 3.2-3: Sentralsymetrisk kuppel med punktlagrede glassplater [102]........................................................... 31Figur 3.3-1: Linjelagret glassfasade, Kjelhuset, NTNU, Trondheim .................................................................... 32Figur 3.3-2: Punktlagret glassfasade, Trondheim Torg, Trondheim ..................................................................... 32Figur 3.3-3: Horisontalt avstivende glassfinner [117]........................................................................................... 33Figur 3.3-4: Fasade avstivet med horisontale glassfinner [117]............................................................................ 33Figur 3.3-5: Statiske systemer, for- og akterspente fasader [105]......................................................................... 34Figur 4.3-1: Glassøyler ......................................................................................................................................... 39Figur 4.3-2: Stålanlegg.......................................................................................................................................... 39 ix
  9. 9. BÆRENDE GLASSFigur 7.1-1: Prosjekt, Badenweiler [117].............................................................................................................. 60Figur 7.1-2: Fasade og tak innenfra [117]............................................................................................................. 60Figur 7.1-3: Detalj fasade [117] ............................................................................................................................ 61Figur 7.1-4: Detalj tak [117] ................................................................................................................................. 61Figur 7.1-5: Tower Place, fremre fasade [104] ..................................................................................................... 62Figur 7.1-6: Tower Place, bakre fasade [104] ....................................................................................................... 62Figur 7.1-7: Laminert forspent glasstag [16]......................................................................................................... 62Figur 7.1-8: Horisontal avstivning med glasstag [104] ......................................................................................... 62Figur 7.1-9: Hans Schmitz Haus [22].................................................................................................................... 64Figur 7.1-10: Glasskap [22] .................................................................................................................................. 64Figur 7.1-11 Søylekant [22] .................................................................................................................................. 64Figur 7.1-12: Glasstrapp med trafikk NY [17]...................................................................................................... 66Figur 7.1-13: Glasstrapp bakfra LA [17] .............................................................................................................. 66Figur 7.1-14: Svevende glassvegger LA [17] ....................................................................................................... 66Figur 7.1-15: Overgang – glasstrinn til glassvegg [17]......................................................................................... 66Figur 7.1-16: Snitt av glasstrinn med titanpuck [17]............................................................................................. 66Figur 7.2-1: Bjelke i segmentert glass [19] ........................................................................................................... 68Figur 7.2-2 Tverrsnitt av stålarmert glassbjelke [19] ............................................................................................ 68Figur 7.2-3: Stål-glass-bjelke, tverrprofil [23] ...................................................................................................... 68Figur 7.2-4: Prøveoppsett [23] .............................................................................................................................. 68Figur 7.2-5: Transparent søyle av laminerte glassylindere [20]............................................................................ 70Figur 7.2-6: Testet og utestet eksemplar [20]........................................................................................................ 70Figur 7.2-7: Knekt søyle [20]................................................................................................................................ 70Figur 7.2-8: Glasstav; Zappi søyle; aluminiums rør [20] ...................................................................................... 70Figur 7.2-9: Sammenligning av knekklaster for en ”sammenrullet” og ”utrullet” søyle [16]............................... 70x
  10. 10. 1 InnledningDette kapittelet gir informasjon om hvordan oppgaven er løst, hvilke begrensninger som ersatt og hvilke definisjoner som er brukt.
  11. 11. BÆRENDE GLASS1.1 GenereltSom byggevare brukes glass i dag primært til vinduer og bekledning i tak og fasader, samtikkebærende skillevegger i kontorlandskap, rekkverk og andre arkitektoniske ellerkunstneriske innslag. Materialet glass er imidlertid ikke så forskjellig fra høyfast betong.Begge har stor kapasitet i rent trykk, men tilnærmet ingenting i strekk. I dagenskonstruksjoner presses betongens kapasitet til det ytterste, den lave strekkapasiteten omgåesved ulike typer armering og metoder som forhindrer strekkpåkjenninger. Hvis glass behandlespå samme måte som høyfast betong, vil det være mulig å bygge enda større dimensjoner medde visuelle fordelene glass gir. Denne prosjektoppgaven er et litteraturstudium om bærendeglass og gir et grunnlag for videre studier om emnet.I oppgaveteksten er det listet en del litteratur. Glass i norske vinduer år 2000 er en bok rettetmot bygningsfysikk, den er derfor ikke brukt. Litteraturlisten mottatt fra Nils Albrecht vedUniversität Karlsruhe inneholdt mange diplomoppgaver og doktoringeniør studier.Litteraturen ville være tidkrevende å fremskaffe og relevant litteratur er derfor funnet andresteder, listen er vedlagt for eventuelle fremtidige studier (vedlegg H). Litteraturen fraGlassbransjeforbundet ble aldri mottatt, den er ikke purret opp da Per Pettersen ville sendedenne på eget initiativ.I oppgaveteksten står det at det skal finnes fasthetsegenskaper til egenproduserte prøvestykkeri glass, tilsvarende de som brukes ved standard materialprøving av betong. Prøvene har ikkeblitt slik det opprinnelig var forespeilet i oppgaven. Dette skyldes flere faktorer som fremgårav fremdriftsloggen (vedlegg D).Besvarelsen er et selvstendig arbeid basert på litteratur, artikler, lover, standarder med mer.Under arbeidet er det funnet enkelte nettsteder, messer og annen informasjon som er godekilder til videre studier, disse er presentert til slutt i oppgaven. Det er også gitt en kort tekniskordliste for å enkle videre litteratursøk og studier. Under kapittelet Bærende glass i praksis,presenteres fire spennende internasjonale byggeprosjekter med bruk av bærende glass, ogutvalgte internasjonale forskningsprosjekter.Dette er et litteraturstudium, forfatterens formeninger finnes under delkapitlene Refleksjonerog er derfor utelatt i resten av teksten. Disse kapitlene gir forfatterens meninger, tanker ogideer rundt det som står skrevet, og hvordan det kan brukes i videre arbeid.2
  12. 12. 1 INNLEDNING1.2 BegrensningerOppgavetittelen er Bærende Glass og denne er satt som prosjektets rammer. Besvarelsendekker byggevarer i glass som kan tenkes brukt som bærende materiale i primær- ellersekundærbæreverk. Produkter som isolert vindusglass havner utenfor rammene.Det gis en kort oversikt over ulike sekundærbæresystemer. Tidsbegrensninger og prosjektetsrammer har ikke tillatt noen dypere studie av dette. Nærmere beskrivelse av glassmelteovnersvirkemåte og oppbygning, glassets molekylære oppbygning og en dypere innføring i glassetskjemiske og mekaniske egenskaper, har av de samme årsakene falt bort.Av standarder er det i denne oppgaven kun kartlagt Norsk Standard. En rekke standardertillates brukt i Norge gjennom Byggevaredirektivet, en kartlegging av europeiske (CEN),britiske (BS) og tyske (DIN) standarder er omfattende og faller bort grunnet tidsrammene.1.3 DefinisjonerDefinisjoner i lover, forskrifter, standarder, tidsskrifter med mer stemmer ikke alltid overens.Steder i teksten hvor sitater har blitt uklare, er det lagt ved definisjonene som fotnoter. Utoverdette er brukte definisjoner listet opp under.ByggevareEthvert produkt som er produsert for permanent innføring i et byggverk.ByggeproduktEn byggevare som har en klar definisjon i Norsk Standard.BjelkeStavformet element med rett eller krum akse som er belastet med krefter med komponenternormalt til bjelkeaksen.SøyleEn vertikal bjelke.StagStavformet element med rett akse som bare er belastet med krefter langs stavaksen.FinneStabiliserende element, brukes som supplement til bjelker og søyler.Kabel og strekkbåndElement fullstendig fritt for bøyemotstand som bare kan overføre strekkrefter. 3
  13. 13. BÆRENDE GLASS1.4 HenvisningerSitaterSitater står i kursiv og er merket med anførselstegn ved sitatstart og sitatslutt.KilderDenne oppgaven består primært av et litteraturstudium. Alt av tekst er derfor hentet ut fra uliklitteratur som finnes i referanselisten helt til slutt i oppgaven. Hver oppføring i referanselistenhar et unikt arabertall (1, 2, 3, 4…), disse tallene brukes som henvisninger i teksten. Etterhvert delkapittel er generelle kilder oppført i klammeparantes til høyre i teksten.Direkte sitater, tall og definisjoner er merket med et arabertall i klammeparantes som henvisertil en kilde i referanselisten.FotnoterFotnoter er merket med romertall (i, ii, iii, iv…) og viser til en fotnote nederst på samme side.4
  14. 14. 2 Introduksjon til glassDette kapittelet gir en introduksjon til materialet glass’ historie som bygningsmateriale,kjemiske og mekaniske egenskaper, ulike fremstillingsmetoder, produkter ogforedlingsteknikker.
  15. 15. BÆRENDE GLASS2.1 Historisk overblikkHistorisk sett er glass trolig det eldste fremstilte byggemateriale. Fra 7000 f.Kr. er det funnetformløse gjenstander produsert ved å varme opp en blanding av sand, natriumkarbonat, ogkalkstein. Blandingen smelter ved en temperatur på 1300 °C som er så vidt i underkant av detman kan oppnå med ved.Glass forekommer naturlig og oppstår ved at egnet stein smelter ved høy temperatur for så åstivne hurtig igjen. Dette kan blant annet fremtre under vulkanutbrudd, når lyn slår ned ikvartsholdig sand, eller når meteoritter treffer jordens overflate. Under steinalderen ble detbrukt redskaper laget av vulkansk glass.2.1.1 Eldre tidDet er usikkert når og hvor glassproduksjon i større format startet. Kunnskapen rundt glassoppstod uavhengig av hverandre i Egypt, østlige Mesopotamia (Irak), Mycenae (Hellas), Kinaog Nord Tyrol. Det er sannsynelig at glassproduksjonen oppstod i tilknytning til keramikk. IEgypt 8000 f.Kr. var det stor produksjon av keramikk. Mesopotanske tekster om hvordan manglaserer keramikkrukker kan dateres tilbake til 500 f.Kr og tilsvarende funn i Egypt kandateres tilbake til 400 f.Kr. Det ble gjort store funn av glassperler da graver etter de egyptiskefaraoene ble åpnet. Gravene kan dateres tilbake til 3500 f.Kr. og vi anser derfor dette sombegynnelsen på den bevisste glassproduksjonen.Rundt 3000 f.Kr begynte egyptiske glassmakere å produsere smykker og små fat. 1500 f.Krfant de opp en ny teknikk for å produsere vaser. En kjerne av sand eller keramikk ble festet påen stav, dyppet og rotert i smeltet glass slik at glasset festet seg jevnt rundt formen. Ved årulle legemet mot en flat stein ble overflaten glattere, et eventuelt innskåret mønster i steinenble overføret til glasset som dekor. Til slutt ble sand-/keramikkjernen pirket ut, håndtak blesatt på. Denne teknikken muliggjorde å produsere hule husholdningsgjenstanderi. Ved åtilsette kobber eller kobolt oppnådde egypterne ulike blåfarger i glasset, det er også funnetgjenstander i brunt glass. Klart glass kunne trolig ikke fremstilles på grunn av for laveproduksjonstemperaturer.Assyrerkongen Ashurbanipals (668-626 f.Kr.) leirtavlebibliotek inneholder flere skrifter ikiletekstii med resepter for glassproduksjon. Den eldste lyder ”Ta 60 deler sand, 180 deleraske fra marine planter, 5 deler kalk – og du vil få glass”. Blandingsforholdet er noe ulikt,men resepten inneholder de vesentligste råmaterialene brukt i dag. Den lave andelen sandvitner om at smeltetemperaturene de kunne oppnå 1000-0 f.Kr. ikke var veldig høye. [1, 9, 11]i Vaser, krukker, krus, boller, flasker, flakonger og andre husholdningsprodukter for oppbevaring av oljer, parfymer og andre væsker. Av hollowvare (engelsk).ii Skriftsystem som ble brukt i kulturene i For-Orienten ca 3000 til ca 300 f.Kr. [4]6
  16. 16. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.1.2 Glassblåserpipen revolusjonererRundt 200 f.Kr fant håndverkere i Syria opp glassblåserpipen. Glassblåsingen muliggjordeikke bare fremstilling av tynnere og mer gjennomsiktig glass, men også serieproduksjon ved åblåse glass inne i treformer. Romerriket hadde store handelsforbindelser, et godt utbygdveinett og en administrasjon som inspirerte til økonomisk vekst og framgang. Dette førte til atglassblåserkunsten spredde seg raskt utover Romerriket. Glassentere ble etablert i Fønika,Roma, Egypt, Rhin landene og Rhone dalen. Glassvarene ble billigere. [9]2.1.3 RomerriketI Alexandria 100 e.Kr. oppnådde man, med bedre ovner og innføring av manganoksid å,fremstille klart glass. Høyere temperatur og økt kontroll førte til bedre smelting avråmaterialene og økt kvalitet på glasset. Det nye materialet ble raskt populært i detbrammendei Romerriket. Glassmykker og husholdningsprodukter i ulike farger, dekorert medfiligranerii, mosaikk og inngraveringer ble mote. Romerske glassarbeidere slo seg ned inærheten av store sandforekomster og importerte arbeidskraft fra Alexandria ognatriumkarbonat fra Egypt og Syria. De begynte å merke produktene sine med egne logoer ogeksportere dem utover hele keiserriket. Enkelte varer ble skipet helt til Kina. Sentre forglassproduksjon ble etablert i Fønikia, Roma, Egypt, Rhin landene og Rhone dalen.Glassvarene sank i pris og ble allemannseie.Utgravinger har vist at villaer og offentlige bad i Pompei og Herkulaneum hadde installertvindusglass i størrelse 300 x 500 mm og tykkelse 30-60 mm. Vinduene ble produsert ved åhelle ut flytende glassmasse på et bord dekket av sand og strekke massen ut med jerntenger.Glasset ble montert som det var eller festet i en tre- eller bronseramme. [9, 11]2.1.4 MiddelalderenRomernes kunnskaper spredde seg utover Europa. Det kjennes lite til glassmakerkunstenunder de store folkevandringene (ca 400 e.Kr), men etter Romerrikets fall fortsatte den iBysants. Glassmakerne var under streng bevoktning og det var dødsstraff for arbeidere somrømte fra verkene eller lærte bort kunsten. Kunnskapene om glassfremstilling spredde seglikevel utover Europa.Byene rundt middelhavet var fremdeles ledende på glassproduksjon. Venezia vokste framsom senter for vestlig glasskunst. Mer enn 8000 personer jobbet i glassproduksjon. Glassetvar dyrt og populært blant adelen. 1400 til 1500 førte den sosiale og økonomiske veksten tilstørre forbruk av glass. Store glassverk oppstod i skogrike distrikter nær elver. Det ble ikketatt i bruk kullfyring før England forbød fyring med ved i 1615, noe som førte til storavskogning.i Bramme – skryte, vise seg [2]ii Filigran – Fint ornamentarbeid av gull- eller sølvtråd. [15] I denne sammenheng også fine ornamenter i glass. 7
  17. 17. BÆRENDE GLASSUnder middelalderen var det også stor glassproduksjon konsentrert rundt bygging ogutsmykking av kirker og klostre. Store glassmalerier ble en inspirasjon for folket som ellersikke hadde råd til den slags. Mye av kunnskapen herifra har gått tapt og vi klarer ikke i dag åfremstille de samme strukturene og fargene. [1, 11, 12, 88]2.1.5 Nyere tidSyriske håndverkere oppdaget i det første århundret produksjonsmetoden for sylinderglass, ogpå 300-tallet produksjonsmetoden for kronglass. Disse fremstillingsmetodene har vært basisfor produksjon av glassruter inntil 1687 da franskmannen Bernard Perrot fant en prosess for åvalse glass.1800-tallet gav stor fremgang innenfor alle områder av glasskunsten. I 1839 forbedret Chancebrødrene metoden for produksjon av sylinderglass. Den nye metoden økte kvaliteten avoverflaten og reduserte brekkasjen. Friedrich Siemens patenterte i 1856 en ny og forbedretsmelteovn som halverte den nødvendige mengden brennstoff, dette førte til lavere kostnaderog økt produksjon. Ca 1900 fant amerikaneren John, H. Lubbers opp en metode å fremstillesylinderglass maskinelt.1905 fant belgieren Emile Fourcault opp en prosess der han trakk glassplater direkte ut frasmelta. Prosessen ble ikke brukt i produksjon før 1914. Amerikaneren Irving Colburn utvikleten liknende prosess med støtte fra firmaet Libby-Owens, den ble kalt Libby-Owens prosessenda den ble tatt i kommersielt bruk i 1917. Pittsburg Plate Glass Company kombinerte i 1928de to prosessene til en egen. De tre prosessene med ytterligere forbedringer førte til at det blefor dyrt å etterpolere glasset og Bernard Perrots metode ble foreldet.Max Bicheroux videreutviklet i 1919 Perrots metode for å valse glass ved å sette den tidligereoppstykkede prosessen sammen til en kontinuerlig prosess.1959 revolusjonerte Alastair Pilkington metoden for fremstilling av glassplater ved å utviklefloatprosessen. [1, 9, 11, 97]2.1.6 Glassproduksjon i NorgeDen norske glassproduksjonens historie startet i 1739 da Det Norske Kompaniet fikkkonsesjon på drift. Opprettelsen av norske glasshytter ble bestemt på grunn av brenselmangeli Danmark.Det første verket kom i 1741 i Eiker og produserte hovedsakelig finere bruksglass. Omtrentsamtidig ble det startet produksjon av vindusglass i Hurdal og på Biri. Fagarbeidere bleimportert fra andre Europeiske glassproduserende land. For god tilgang på brensel ble deførste verkene bygget i nærheten av de store skogene. På vinteren ble glassvarene fraktet medhest og slede til havnebyene der de ble lagret for videre distribusjon, dette er opprinnelsen tilglassmagasinene. I dag er det kun et glassverk i drift i Norge, Hadeland Glassverk (anlagt1762) som fremstiller husholdningsglass og finere glassvarer.8
  18. 18. 2 INTRODUKSJON TIL GLASSAllerede i 1750-årene var Hurdal Glassverk spesialinnrettet for produksjon av kronglass.Produksjonen pågikk fram til 1895 da den ble overført til Drammens Glassverk somspesialiserte seg på sylinderglassproduksjon, fra 1893 var Drammens Glassverk enesteprodusenten av flatt glass i Norge. Det ble ikke startet opp maskinell fremstilling av flatt glassfør samme verk installerte et Fourcault anlegg i 1928. I 1959 gikk, som et av få i verden,verket over til elektrisk smelting og i 1968 ble en ny Pitsburgmaskin installert.1977 ble produksjonen ved Drammens Glassverk nedlagt, dette endte nesten 230 år mednorsk vindusglasshistorie. [88] 9
  19. 19. BÆRENDE GLASS2.2 Glassets egenskaperSchott Guide to Glass definerer glass som følger: ”Glass includes all materials which arestructurally similar to a liquid. However, under ambient temperature they react to the impactof force with elastic deformation and therefore have to be considered as solids. In a morelimited sense, the term ‘glass’ denotes all inorganic compounds which possess these basicqualities.” [9]Encyclopedia of Physical Science and Technology, third edition, definerer glass som følger:“A glass is an inorganic substance with, and analogous to, the liquid state of that substance,but which, as a result of having been cooled from a fused condition, has attained so high adegree of viscosity as to be for all practice purpose rigid. The limitless possible compositionsand varity of equilibrium and metastable conditions provide the keys to the widest possiblerange of optical, physical and mechanical properties.” [10]Aschehoug og Gyldendals store norske leksikon definerer glass som følger: “Materiale somer fremstilt ved størkning av en smelte uten at krystallisasjon har inntruffet. Glass er amorfestoffer som omfatter både organiske og uorganiske materialer. (…) I vanlig forstand menesmed glass et gjennomsiktig, fargeløst eller farget materiale med høy glans, dvs. et amorftmateriale fremstilt av rent uorganiske råstoffer.” [4]2.2.1 Kjemisk sammensetningVed industriell fremstilling av glass brukes en rekke tilsetningsstoffer for å oppnå ulikematerielle og optiske egenskaper. Hovedbestanddelen er imidlertid kvartssand (silisiumoksid,SiO2) som finnes nærmest ubegrensede i naturen. Ved smelting av kvartssand (ca 1700 ºC) fårvi kvartsglass, rent kvartsglass brukes imidlertid ikke i byggeindustri. Kvartssanden tilsettesulike flussmiddeler for å senke den høye smeltetemperaturen. Tidligere ble pottaske(Kaliumkarbonat, K2CO3) brukt, i dag brukes natriumklorid (NaCl) og natriumkarbonat(Na2CO3). CO2 løsrives og binder Na2O til glasset, smeltetemperaturen synker. Ved å tilsetteKalsiumkarbonat (CaCO3) forbedres hardheten og bestandigheten i glasset, CO2 løsrives ogCaO bindes til glasset.I byggebransjen brukes det primært to typer glass. Kalksodasilikatglass og borsilikatglass.KalksodasilikatglassDen største andelen glass i byggeindustrien er kalksodasilikatglass. Glasset består i hovedsakav silisiumoksid, kalsiumoksid og natriumoksid. Smeltetemperaturen reduseres i forhold tilrent kvartsglass men varmeutvidelseskoeffisienten øker også betydelig.BorsilikatglassBorsilikatglasset inneholder 7-15% boroksid (B2O3) i stedet for kalsiumoksid (CaO). Glassethar høyere kjemisk bestandighet og lavere varmeledningsevne enn kalksodasilikatglass.Glasset brukes til brannvern.10
  20. 20. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS SiO2 CaO B2O3 Na2O/K2O MgO Al2O3Kallksodasilikatglass 69 – 74 % 5 – 12 % - 12 – 16 % 0–6% 0–3%Borsilikatglass 70 – 87 % - 7 – 15 % 0 – 16 % - 0–8%Tabell 2.2-A: Hovedbestanddeler i Kalksodasilikat- og borsilikatglass [12]Ved høy temperatur over lenger tid vil glass krystalliseres, bli hvitt og ugjennomsiktig. Detnye produktet kalles glassporselen. [12]2.2.2 Mekaniske egenskaperGlass kan på mange måter oppfattes som en underkjølt væske med uhyre stor viskositet, dvs.at glass egentlig ikke er et fast materiale, selv om det oppfører seg som et. Glass har ikke noefryse eller smeltepunkt, men et mykningsintervall hvor det fra ”fast” til flytende form gårigjennom en seig fase. I sin ”faste” form oppfører glass seg som et sprøtt materiale, det erimidlertid elastisk. I forsøk vil som regel på og avlastning være for hurtig til at glassetsflyteplatå vises og det vil virke som om det går til direkte brudd. Ved bøyetrekk av tykkeprøvestykker kan det virke som om materialet ikke tåler strekk. Glassets strekkømfintlighetskyldes mikroskopiske bruddanvisninger i overflaten, strukturfeil og indre urenheter, somfryses under fastning. Et eventuelt brudd vil som regel starte i en bruddanvisning, og spre seginnover i glasset. Tynne glassfiber vil inneholde færre feil og kan bøyes så lengekrumningsradiusen holdes stor i forhold til tykkelsen.[1]De kjemiske bindingene i glasset er kjente og den teoretiske strekkfastheten kan derforberegnes til 104 N/mm2 [9]. Av årsaker tidligere nevnt er høyeste tillatte varige last normalt 8N/mm2 for bygningsglass. Hvis glasset poleres, herdes (se kapittel 2.5.3, 2.5.4 og 2.5.5) elleroverflatebehandles (se kapittel 2.5.8 og 2.5.9) for å forhindre skader og mikrosprekker, kanstrekkfastheten opp til 5 x 102 N/mm2 oppnås, dette er fremdeles betraktelig lavere enn denteoretiske. Nylig formede glassfibere har målt trykkfasthet til over 70000 kg/cm2 [1], som erfem ganger høyere enn hva vi kan oppnå med stål og dobbelt så høyt som hva ståls teoretiskekapasitet. Under finnes tabeller for generelle fastheter og fysiske størrelser forkalksodasilikat- og borsilikatglass.Egenskap Veiledende verdi og enhetStrekkfasthet 30 N/mm2Trykkfasthet 900 – 1 000 N/mm2Bøyefasthet 30 N/mm2Tabell 2.2-B: Generelle mekaniske fastheter for glass [75]Egenskap Symbol Verdi og enhetDensitet ved 18 ºC ρ 2 500 kg/m3Hardhet 6 enheter (Mohs’ skala)Elastisitetsmodul E 7 x 104 N/mm2Tverrkontraksjonstall µ 0,2Spesifikk varmekapasitet c 0,72 x 103 J/(kg⋅K)Midlere lengdeutvidelseskoeffisient mellom α 9 x 10-6 K-120 ºC og 300 ºCVarmekonduktivitet λ 1 W/(m⋅K)Midlere brytningsindeks i synlig område n 1,5(380 til 780 nm)Tabell 2.2-C: Fysiske størrelser for kalksodasilikatglass [40] 11
  21. 21. BÆRENDE GLASSEgenskap Symbol Verdi og enhetDensitet ved 18 ºC ρ 2 200 – 2 500 kg/m3Hardhet 6 enheter (Mohs’ skala)Elastisitetsmodul E 6 – 7 x 104 N/mm2Tverrkontraksjonstall µ 0,2Spesifikk varmekapasitet c 0,8 x 103 J/(kg⋅K)Midlere lengdeutvidelseskoeffisient mellom α 3,1 – 6,0 x 10-6 K-120 ºC og 300 ºCVarmekonduktivitet λ 1 W/(m⋅K)Midlere brytningsindeks i synlig område n 1,5(380 til 780 nm)Tabell 2.2-D: Fysiske størrelser for borsilikatglass [55]De fleste er kjent med at glass lett knuses ved raske temperaturendringer, spesielt ved rasknedkjølning fra høy temperatur. Dette skyldes flere årsaker: lav varmeledningsevne, høyvarmeutvidelseskoeffisient (kalksodasilikatglass) og liten strekkfasthet. Når glass avkjølesetter å ha blitt varmet opp til temperaturer like under mykningsintervallet, vil det ytre sjiktetkjølne først og trekke seg sammen. Kjernen er imidlertid fremdeles varm og vil strekke detytre laget. Hvis kreftene kjernen påfører det ytre sjiktet blir større enn strekkfastheten (somallerede er redusert av overflatefeil) vil glasset knuses (brudd i overflaten). Rask oppvarmingav glass medfører ikke like stor bruddrisiko da det ytre sjiktet blir trykkutsatt. Ved rasknedkjøling av glass som er varmet opp til temperaturer over mykningspunktet skapesegenskaper nærmere beskrevet i kapittel 2.5.3 og 2.5.4.Glasskorrosjon defineres som endret oppførsel eller struktur grunnet angrep av aggressivestoffer. Dette fremtrer som regel på to måter: 1. Oppløsning 2. UtvaskingOppløsning fremtrer sjelden, utvasking er mer vanlig. Eksempelvis kan sodium- ogkaliumioner løses ut av glasstrukturen og erstattes av hydrogenioner f. eks fra vann. En tynngel av alkalier og redusert vann legger seg på utsiden av glasset som en hinne (ca 100 µm).Hvis hinnen blir tykkere, dannes en matt film som ofte blir synlig på glass etter flere hundremaskinvask. [1, 9, 11, 12]12
  22. 22. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.3 Metoder for fremstillingHer presenteres ulike metoder for fremstilling av glass.2.3.1 GlassblåsingGlass blåses ved hjelp av en blåsepipe. Pipen oppfunnet av syrerne ca 200 f.Kr, bestod av et1000-1500 mm langt jernrør med en indre diameter på omtrent 10 mm. Pipen hadde etmunnstykke og isolert håndtak i den ene enden, og en knappelignende forlengelse i den andre.Designet er nesten likt det vi har i dag. En klump smeltet glass festes til pipen og blåses ut tilet hult legeme som deretter kan formes. [9]Figur 2.3-1: Tradisjonell glassblåsing [1] Figur 2.3-2: Moderne Glassblåsepipe [9]2.3.2 SylinderglassMetoden ble primært brukt i Lorrain og langs Rhinen. Sylinderglass fremstilles ved at enklump smeltet glass blåses til en ”ballong” og deretter formes til en lang tynnvegget sylinderved å blåse samtidig som blåsepipen svinges og glasset rulles over en flate. Endene blir såkuttet av og sylinderen åpnet ved hjelp av en diamant. Glasset gjennoppvarmes og planes uttil en glassplate (se Figur 2.3-3). Med en maks lengde på to meter og radius på 30 cm, var detmulig å oppnå platestørrelser opp mot 1000 x 2000 mm. Metoden ble forbedret av Chance-brødrene i 1839.I USA helt på begynnelsen av 1900 tallet utviklet John H. Lubbers en metode for å fremstillesylinderglass maskinelt. Glasset ble blåst med varm trykkluft inne i en sylinder, samtidig somglassmassen ble strukket vertikalt maskinelt. Med lengder på 12000 mm og diametere på 800mm kunne man nå produsere glassplater på opp til 12000 x 2500 mm. Metoden fikk litenutbredelse i Europa. [1, 11] 13
  23. 23. BÆRENDE GLASSFigur 2.3-3: Skjematisk fremstilling av sylinderglassproduksjon [11]2.3.3 KronglassSmeltet glass blåses til en ”ballong” som deretter festes til en metallstav (en pont). Blåsepipenbrekkes av og hullet utvides (se Figur 2.3-4). Glasset varmes så opp igjen og pontenroteres/spinnes (se Figur 2.3-5) slik at det dannes en flat skive (se Figur 2.3-6). Denne flateskiven blir delt opp i firkanter, romber eller heksagoner avhengig av kvalitet. Senteret i skiven(der ponten var festet) får et flaskebunnutseende i tykk kvalitet. Flaskebunnruten var litegjennomsiktig og ble opprinnelig solgt billig for installasjon i kjellere og uthus der kravet tilutsyn ikke var så stort. I dag er slike vinduer svært ettertraktet. Kronglasset fikk en myeglattere, slettere og renere overflate enn sylinderglasset fordi det ikke kom i kontakt medomgivelsene under produksjon. [11]Figur 2.3-4: Kronglass fremstilling trinn 1 [11] Figur 2.3-5: Kronglass fremstilling Figur 2.3-6: Kronglass fremstilling trinn 2 [11] trinn 3 [11]2.3.4 Valset glassBernard Perrots metodeBernard Perrots metode var å helle glass utover en plan forvarmet kobberplate, for så å valseut glasset med en vannavkjølt valse. Glassplatene ble slipt med sand og vann og deretterpolert med en pasta av jernoksid. Platene kunne ha mål opp til 1200 x 2000 mm og ble i bedrekvalitet enn kron- og sylinderglass, i tillegg hadde metoden lavere produksjonskostnader.Bicheroux prosessenMax Bicheroux forbedret Perrots metode ved å sette alle stegene sammen til en rullende bane.Glassmelta porsjoneres ut av smeltedigelen til en mottaker i metall. Mottakeren tippes og14
  24. 24. 2 INTRODUKSJON TIL GLASSglasset fores inn i to valser med lik diameter for å lage en lang glassremse (se Figur 2.3-7).Remsa legges ut på et rullende bord, kappes, og rulles til avkjølningsovner. Avstandenmellom valsene bestemmer glassets tykkelse og det er mulig å produsere glassplater istørrelsesorden 3000 x 6000 mmI dagDen moderne prosessen er svært lik Bicherouxs metode. Smelta renner ut av digelen over enildfast barriere (demning) og ut i selve maskinen. En ildfast port sørger hele tiden for korrektglasstrøm. Glasset går igjennom to vannavkjølte valser som valser glasset ut til enkontinuerlig glassremse (se Figur 2.3-8), her bestemmes glassets tykkelse. Vedtrådglassproduksjon presses metalltrådnettet av en egen valse ned i glasset før de vannavkjøltevalsene. Ved produksjon av ornamentglass har valsene et mønster som overføres til glasset,eventuelt rulles glasset gjennom to nye valser som påfører mønsteret. For å unngåoverflatespenninger går glasstripa så igjennom en avkjølningsovn der glasset først varmes opptil 600-800 ºC og så avkjøles kontrollert. Etter avkjølningsovnen kuttes glasset tilstandardiserte størrelser og klargjøres for forsendelse. [1, 9]Figur 2.3-7: Skjematisk fremstilling av Bicheroux prosessen: (A) Smeltediegel; (B) glassmottaker; (C)valser; (D) nedfellbart sklibrett; (E) forvarmet glasskutter; (F) rullende bord [1]Figur 2.3-8: Moderne fremstilling avvalset glass [9]2.3.5 Trukket glass / maskinglassFourcault prosessenEn tre meter lang leirblokk (debiteuse) med en langsgående sprekk flyter oppå glassmelta.Når blokken trykkes ned presses glasset opp igjennom sprekken, glasset gripes ogtrekkes/strekkes vertikalt (se Figur 2.3-9). Tykkelsen, som bestemmes av hastigheten glassettrekkes, vil til å begynne med være noe ruglete jevner seg ut etter hvert. Transportruller tar 15
  25. 25. BÆRENDE GLASSglasset oppover i en avkjølningssjakt og videre til kutting. Opp til syv debiteuser medtilhørende avkjølingssjakter kan være tilknyttet en forcaulttank.Libby-Owens prosessenMetoden bruker ingen debiteuse, glasset trekkes rett ut av glassmelta og overtas av avkjølteruller som forhindrer at glasset trekker seg ned i smelta igjen. Etter omtrent 70 cm gårglassremsa over en polert stålrull som vender den til horisontalt plan før glasset føres videre.Først inn i en 60 m lang avkjølningskanal og så videre til kutting (se Figur 2.3-10). Glassettrekkes dobbelt så raskt som ved Forcault prosessen og Libby-Owens tanken har toproduksjonslinjer som lager endeløse glassremser.Pittsburgh prosessenGlasset trekkes vertikalt som i Fourcault prosessen. En debituse er ikke nødvendig, i stedetligger en guide i ildfast materiale nede i glassmelta (se Figur 2.3-11). Avkjølte gripere formetsom hule plater, tar imot glasset. Utskårne spalter forhindrer at glasset trekker seg ned ismelta igjen. Glasset rulles opp en 12 m lang avkjølningssjakt og det ferdige produktet kuttes.Metoden har høy produksjonshastighet, gir god glasskvalitet og produksjonstykkelsen kanendres raskt. [1, 9]Figur 2.3-9: Skjematisk fremstilling av Figur 2.3-10: Skjematisk fremstilling av Figur 2.3-11: Skjematisk fremstilling avFourcault prosessen: (a) debiteuse; (b) Libby-Owens prosessen: (a) glassmelte; Pittsburgh prosessen: (a) guide, (b)kjølning; (c) transportruller; (d) (b) kjølebokser; (c) venderuller; (d) kjølesone, (c) transportruller [9]glassmelte [9] transportruller [9]2.3.6 FloatglassProsessen benytter seg av at en væske vil flyte oppå en annen væske med høyere tetthet. Detflytende glasset legges ut på et bad av flytende tinn (floatbadet) som er 4-8 meter bredt og opptil 60 meter langt. Tinnbadets temperatur varierer fra ca 1000 ºC fra der glasset først berørermetallet til ca 600 ºC der det forlater badet igjen. Tinn er det eneste metallet som er flytendeallerede ved 600 ºC, uten å ha forstyrrende fordampning ved 1000 ºC [11]. Fordampning vilskape problemer med oppbygning av trykk under glasset. For å forhindre oksidering avtinnoverflaten, holdes badet i en lett reduserende gassatmosfære (se Figur 2.3-12). Glassetforlater tinnbadet som et endeløst bånd og bringes til en avkjølningssone ved hjelp av ruller,for kontrollert avkjølning. Båndet forlater avkjølningsovnen med en temperatur på ca 200 ºCog avkjøles til romtemperatur mens det ruller videre til kapping og lagring. Den samledeprosessen fra smelteovnen til lagring tar mindre enn 10 minutter [108].16
  26. 26. 2 INTRODUKSJON TIL GLASSFloatglass kan produseres i tykkelser fra 1,5 til 20 mm som bestemmes ved å regulere breddenav båndet, samt justering av hastigheten når glassbåndet forlater floatbadet. Den optiskekvaliteten og planheten på produktet blir svært god og produksjonen fra en linje (se Figur2.3-13) kan komme opp i 3000 m2/h[8], noe som har ført til at plateglassproduksjonen (sekapittel 2.4.2) i Europa har opphørt. En floatlinje driftes uten stans i tolv år før dendemonteres for vedlikehold, alle deler kontrolleres før linjen monteres opp igjen ogproduksjon gjenopptas [108]. [9, 108]Figur 2.3-12: Skjematisk fremstilling av Figur 2.3-13: Floatglassfabrikken Flachglass AG i Weiterhammer,floatglassproduksjon: (a) glassmelte; (b) glassdigel; Tyskland [9](c) transport ruller; (d) floatbad; (e) smeltet tinn; (f)varmesone; (g) avkjølingsovn [9]2.3.7 Andre produkterI dag blåses fremdeles finere glassartikler etter den gamle metoden, mens flasker,emballasjeglass, lyspærer og masseproduserte glassvarer fremstilles i helautomatiskemaskiner. En saks klipper biter av seigt flytende glass som så går inn i en maskin der detpresses og blåses til riktig form. Billigere glass fremstilles ved at en avpasset glassmassepresses i en todelt form.Enkelte produkter ekstruderes. Ekstruderingsteknikken kan brukes på glass med brattviskositetskurve og er for industrien en økonomisk måte å produsere hule glassprofiler medspissvinklede hjørner. [4, 9] 17
  27. 27. BÆRENDE GLASS2.4 BasisprodukterBygningsglass produseres i en rekke kvaliteter.2.4.1 Flatt glassiFlatt glass er en fellesbetegnelse på alt glass i flat form. Dette inkluderer floatglass, trukketglass, valset glass, sylinderglass, kronglass og plateglass2.4.2 PlateglassForeldet metode for fremstilling av plant/flatt optisk korrekt glass, for eksempel tilspeilproduksjon. Trukket eller valset glass ble grov- og finslipt med store roterende skiver ogderetter glattpolert med jernoksid eller ceriumoksid. [9]2.4.3 OrnamentglassOrnamentglass er flatt glass med en mønstret overflate. Et valgt mønster valses på glassetunder produksjon av arkitektoniske hensyn, eller for å minke gjennomsiktbarheten som foreksempel kan være ønsket i baderom. [12]2.4.4 TrådglassTrådglass er flatt glass med et innfelt metallnett. Metallnettet gjør at ruten ikke faller ut vedbrekkasje, men holdes på plass av nettet. Dette gir økt brann- og innbruddsikkerhet, men ikkeforbedret bæreevne. [12]Figur 2.4-1: Ornamentglass [12] Figur 2.4-2: Trådglass [12]i Av flat glass (engelsk)18
  28. 28. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.4.5 SpeiltrådglassEtterpolert trådglass. Glasset slipes og poleres for å få en glatt plan overflate.2.4.6 ProfilglassProduksjonsmetoden for profilglass er lik den for valset glass. Glasset produseres som enendeløs lang stripe med ytterkantene bøyd opp, og kappes i passende lengder. Profilenmonteres i metallrammer og skjøtene forsegles med permanente elastiske skjøter. U-profiletgjør at glasset kan ha mye større spenn enn flatt glass. Doble glass leveres for lavere u-verdi,og glasset kan også ilegges trådnett for økt sikkerhet ved brekkasje. Profilglass brukes somskylights eller vinduer i industribygg, trapperom, vare- og garasjehus. [12]Figur 2.4-3: Profilglass [12]2.4.7 GlassbyggesteinGlassbyggestein støpes, og består gjerne av to deler som er limt eller sveiset sammen for å fåen hul stein. Utsiden er som regel glatt, men kan også være strukturert, innsiden er oftemønstret for å minke gjennomsiktbarheten. Konstruksjoner av glassbyggestein bygges sommurverk og skal utføres frittstående.[31] [12]Figur 2.4-4: Kvadratisk Figur 2.4-5: Sirkulær byggestein Figur 2.4-6: Frittstående vegg av kvadratiskglassbyggestein m/innvendig m/utvendig struktur [12] glassbyggestein, Realfagbygget, NTNU,struktur [12] Trondheim. 19
  29. 29. BÆRENDE GLASS2.5 Bearbeidede produkterGlass kan bearbeides på flere måter for å oppnå nytt utseende, nye former, forbedrematerialegenskapene eller andre ønskede kvaliteter.2.5.1 Bøyd glassBøyd glass produseres ved at glassplater varmes opp til mykning og deretter bøyes til ønsketkrumning. Gasset avkjøles sakte for å unngå oppbygning av indre spenninger. Glasset kankappes, slipes, bores, herdes og lamineres. [12]Figur 2.5-1: Skywalk (Expo 2000, Hannover) – Bro for fotgjengere medbruk av bøyd glass, Special recognition – Benedictus Award 1999 [81]2.5.2 SikkerhetsglassSikkerhetsglass er en fellesbetegnelse for glass med forbedret styrke for å redusere risiko motbrekkasje, hemme innbrud og vandalisme, sikre mot skudd og eksplosjon; forhindre ellerminske risikoen for personskade ved sammenstøt; beskytte mot brannspredning; og/eller harinnebygde alarmtråder. Glass som er termisk herdet, kjemisk herdet, varmeforsterket og/ellerlaminert betegnes ofte som sikkerhetsglass. [78]2.5.3 Termisk herdet glassTermisk 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 sammengrunnet avkjølningen. Når midtjsjiktet senere avkjøles og trekker seg sammen, vil det trekkeyttesjiktet ytterligere sammen og skape trykkspenninger der og strekkspenninger i midtsjiktet.Glasset blir forspent. Siden glass får brudd på strekksiden vil det forspente glasset tåle myestørre påkjenninger enn et ikke-forspent glass (se Figur 2.5-2).20
  30. 30. 2 INTRODUKSJON TIL GLASSVed brudd vil spenningene i glassoverflaten utløses, glasset vil granulere og dele seg opp i enmengde små biter (se Figur 2.5-3). Bitenes form er vilkårlig, det vil ikke bli noen skarpekanter. Ved granulering vil glasset ekspandere og kan falle ut av en eventuell ramme. De småglassbitene blir til en viss grad sittende fast i hverandre på grunn av den komplisertebruddstrukturen.På grunn av de indre spenningene i det termisk herdete glasset kan det ikke slipes, kuttes ellerbores etter herding. Ved perforering av trykksonen i glasset vil det ikke være noe som holderigjen den indre strekksonen og det vil oppstå brudd her.Spontangranulering kan inntreffe, dvs at glasset granulerer uten ytre påvirkning. Dette kanforårsakes av at det dannes krystaller rundt mikroskopiske inneslutninger av nikkelsulfid.Prosessen medfører volumøkning og spenningskonsentrasjoner som utløser bruddet. For åforsikre 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 beståtttesten.Det herdede glasset får et herdemønster, dette er synelig i polarisert lys og ser ut som bølger iglasset. [1, 9, 12]Figur 2.5-2: Spenningsforløp ved bøyepåkjent termisk herdet glass [12] Figur 2.5-3: Granulert termisk herdet glass [12]2.5.4 Varmeforsterket glassVarmeforsterket glass er delvis herdet, og i prinsippet likt det herdete glasset, med unntak avat de indre spenningene ikke er like store. Glasset kjøles ned over noe lengre tid for å unngåså store spenningsforskjeller (forspenning). Følgelig blir bøyestyrken noe lavere.Glasset kan ha positive fortrinn framfor herdet glass ved laminering fordi bruddstykkene ikkeblir like finkornet og glasset dermed kan beholde noe av bæreevnen etter brudd. I tillegg vilde større bruddstykkene føre til bedre gjennomsiktbarhet.I varmeforsterket glass blir ikke herdemønsteret like fremtredende. [12] 21
  31. 31. BÆRENDE GLASS2.5.5 Kjemisk herdet glassKjemisk herdete glasset skapes ved ione-utveksling. Glasset senkes ned i smeltet salt, typensalt vil avhenge av typen glass. Strukturen endres i det ytre glassjiktet ved at ioner iglassoverflaten bytter plass med større ioner fra saltblandingen. Det midtre sjiktet forblir somnormalt. Utvidelsen av yttersjiktet vil skape trykk i yttersjiktet og strekk i midtsjiktet.Yttersjiktet er ikke tykkere enn 10 µm, likevel blir kjemisk herdet glass mye sterkere enntermisk herdet glass av samme tykkelse.Kjemisk herdet glass brukes i industri som stiller krav til tynt, men likevel sterkt glass.Eksempler på dette er fly- og lysindustri, samt produsenter av kontaktlinser. [9, 12]2.5.6 Laminert glassLaminert glass består av to eller flere glassplater som er forbundet/limt sammen til en tykkplate (se Figur 2.5-4). Normalt gjøres dette med en polyvinylbutyralfolie (PVB-folie), glassetkalles da folielaminert glass. PVB-folien er normalt 0,38 mm tykk, men kan også leveres i0,76 mm, 1,14 mm, 1,52 mm tykkelse. Folien kan legges i flere lag hvis ønskelig.Glass laminert med PVB-folie må ikke utsettes for temperaturer over 90 ºC, folien vil damykne og glasset kan delamineres. Glasset kan også delamineres ved høy fuktighet.Foliesjiktet overføre ikke skjærkrefter og PVB-laminert glass får derfor en lavere bøyefasthetenn tilsvarende tykkelser i massivt glass. Det er utviklet folier med forbedret bøyefasthet.DuPont har utviklet lamineringsfolien SentryGlas® Plus. Den gir laminater hundre gangerhøyere bøyefasthet enn de ville hatt med PVB-folie.Det folielaminerte glasset har den fordelen at det ved brekkasje ikke faller sammen, menholdes oppe ved hjelp av folien. Dette har store fordeler ved brann-, innbrudd- ellerkollisjonssikring.Glass kan også lamineres ved å legge to glassplater utenpå hverandre og fylle tomrommetimellom dem med en tyntflytende væske som så herdes til et plastisk/elastisk mellomsjikt.Dette kalles støpelaminert glass. [12, 78, 100]Figur 2.5-4: Snitt igjennom et to-lags laminert glass [12]2.5.7 Multilaminert glassMultilaminert glass består av flere laminerte lag og kalles også panserglass. Brukes blantannet som skuddsikkert glass. [78]22
  32. 32. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.5.8 Belagt glassGlass kan belegges med ett eller flere tynne lag uorganisk materiale for å endre en eller flereav glassets egenskaper. Eksempel på belegg kan være brannhemmende stoffer eller beleggsom minker lystransmisjon.I dag finnes det også såkalte intelligente belegg. I enkelte brilleglass brukes belegg somskifter farge (blir mørkere) ved økt sollys. Det har også kommet belegg der man kan øke ellerminke gjennomsiktbarheten etter eget ønske. En elektrisk ledende film som inneholderkrystaller legges utenpå vinduet. Ved å tilføre spenning og regulere strømstyrken vilkrystallene roteres. På denne måten kan et vindu justeres fra helt klart til sort. Vinduer medbelegg av denne typen er gjerne koblet opp mot sensorer som automatisk regulererspenningsnivået, for å holde sollys ute.Pilkington har nylig patentert et belegg som gjør vinduet selvrensende. Pilkington Activ™ eret tynt belegg som legges på floatglass i en kjemisk prosess under produksjonen. Beleggetaktiveres av sollys og bryter ned organiske forbindelser som måtte ligge på overflaten.Belegget endrer ikke glassets mekaniske egenskaper og er tilnærmet evigvarende. [47, 96, 108, 119]2.5.9 OverflatedekorGlassets overflate kan dekoreres på flere ulike måter. Termisk herdet glass kan pgaproduksjonstemperaturen på 600 ºC få innbrent keramiske farger (emalje) underherdeprosessen. Fargen kan være mønstret eller heldekkende, men grunnetproduksjonsmetoden kan den kun legges på den ene siden. Emaljen vil i tillegg til farge gi enøkt vær- og ripebestandighet, men strekkfastheten i overflaten blir noe redusert.Glassets overflate kan også farges ikke-keramisk. Normalt brukes en selvtørkendetokomponents farge. Denne vil ikke påvirke glassets mekaniske egenskaper, men heller ikkegi en like stor vær- og ripebestandighet som den keramiske dekoren.For å få en matt overflate kan glasset sandblåses eller etses med flussyre. Det optiskeresultatet blir omtrent det samme for de to metodene, men på grunn av skader i overflaten vildet sandblåste glasset får en større forringelse av fastheten.Folielaminerte glass kan også få en dekor ved å bruke en mønstret folie. [12]2.5.10 SlipingGlass kan slipes med en høyhastighetsskive av et materiale med høyere hardhet enn glasset(som regel skiver belagt med diamant). Området må vannavkjøles for å forhindre brudd ellerfargemissdannelser (brannskader), forårsaket av varmegang. Vannet vil også binde eventuellrøyk og glasstøv. [12] 23
  33. 33. BÆRENDE GLASS2.5.11 KuttingGlass leveres som regel ferdigkuttet til ønskede dimensjoner. Å si at glasset kuttes er egentliglitt misvisende. Glasset gis et riss i overflaten, som regel av et rundt sagblad eller en diamant,og bøyes (knekkes) slik at brudd fremprovoseres fra det skapte initialbruddet (risset). Bruddetblir vinkelrett på glassoverflaten og skaper ingen varige indre spenninger[110], kantene børetterpoleres for å fjerne bruddanvisninger. Ved knekking av glassplater som er smale i forholdtil tykkelsen (eksempelvis 100mm bredde av 19 mm tykke plater) kan bruddkantene få envinkel på 45º. [110]Ved kutting av mer komplekse former brukes computerstyrt vannjet (se Figur 2.5-5). Envannstråle under høyt trykk kan skjære glasset i alle tenkelige former (se Figur 2.5-6).Kantene får en matt overflate med en mengde bruddanvisninger og bør derfor etterpolereshvis dette ikke er ønskelig. [12]Figur 2.5-5: Vannjet [12] Figur 2.5-6: Glass skåret med vannjet [12]2.5.12 BoringDet er ofte ønskelig å borre hull i glasset, for eksempel til innfesting i fasader. Det kan boressylindriske (se Figur 2.5-7) og koniske (se Figur 2.5-8) hull, men de bør ha større diameterenn glassets tykkelse [106]. Boring skaper stor oppbygning av spenninger rundt hullet, det erderfor nødvendig å herde glasset termisk etterpå. Av samme grunn må det være en vissavstand mellom borede hull, og avstanden fra hull til glasskant bør ikke være mindre ennglassets tykkelse[106]. Varmeutviklingen under boring er stor og det bør derfor være stornedkjølning for å unngå brudd. For å unngå at det brekkes ut stor stykker ved gjennomslag,bør det bores fra to sider. [12, 106]Figur 2.5-7: Sylindrisk hull [12] Figur 2.5-8: Konisk hull [12]24
  34. 34. 2 INTRODUKSJON TIL GLASS2.6 RefleksjonerHvis glass ikke egentlig er et fast materiale, men en underkjølt væske med uhyre storviskositet, må glasset ha kryp over tid. Langtidskryp kan føre til store setninger og brudd.Dette kan være en svært begrensende faktor for bygging med glass. På den annen sideinntreffer langtidskryp i betong og vi tar høyde for dette under dimensjoneringen.Glass korroderer under de rette betingelsene. Hvilken effekt korrosjonen har på de mekaniskeegenskapene vil måtte undersøkes nærmere. På grunn av det arkitektoniske og eventueltmekaniske aspektet, må dette taes hensyn til ved en eventuell dimensjonering av bærendeglasskonstruksjoner.Det er mulig å ekstrudere glass. Kanskje vil det også være mulig å ekstrudere glassprofilersom T-, H- og I-bjelker. Glass er ikke ideelt for å ta opp strekk og bøyninger. Det ville værespennende å kombinere ekstrudering av aluminium og glass, til en bjelke med strekkflens avaluminium og trykkflens og steg av glass, eller en bjelke med glass i steg og flenser ialuminium. En slik byggevare vil løse strekk-/bøyeproblematikken. Under ekstruderingen vilimidlertid varmeutvidelseskoeffisientene til de respektive materialer trolig sette storebegrensninger.Under produksjon av tråd- og speiltrådglass presses et metallnett ned i glass. Metoden kanmuliggjøre innfelling av et armeringsnett i glasset. 25
  35. 35. 3 BæresystemerUtover å ta opp snø- og vindlaster blir glass i fasader og tak sjelden brukt som bærendemateriale. Glasset overfører lastene sine til et annet system i ikke-glass materiale, som bærerkonstruksjonen. I dette kapittelet gis en kort oversikt over ulike sekundærbæresystemer.
  36. 36. BÆRENDE GLASS3.1 Opplagring av glassetGlassets spesielle materialegenskaper gjør at de tekniske detaljene rundt opplagringen tilsekundærkonstruksjoner blir viktig. Svingninger i en fasade kan f.eks oppstå pga varierendevindtrykk og det er da viktig at glasset ikke påføres unødvendige bøyepåkjenninger. Vedtemperaturendringer vil glasset utvide seg eller trekke seg sammen, lagringen må derfor væreutført slik at spenninger ikke oppstår på grunn av ulike utvidelseskoeffisienter i glasset ogsekundærkonstruksjonen. Glassets lagring bør være rotasjonsfri og gi glasset mulighet til åutvide seg eller trekke seg sammen.Glassplater kan være opplagret på to, tre eller fire sider. På grunn av farene ved oppbygningav momentkrefter bør de imidlertid være opplagret på minst to[109]. [12, 106]3.1.1 Linjeopplagret glassiLinjeopplagring er den vanligste metoden for å feste glasset i en fasade eller et tak (se Figur3.1-1). Metoden er den samme som brukes for å feste glass i vinduer. Glasset kan opplagrespå to eller tre, men normalt fire sider. Det leveres en rekke profilsystemer for å bygge opp takog fasader. [12]Figur 3.1-1: Tak og fasade med linjelagret glass, Elektrobygget, NTNU, Trondheim3.1.2 Punktopplagret glassiiGlass kan opplagres punktvis ved at glasset klypes/holdes fast i punkter langs kanten, ellerved at platene opplagres i borede hull (se Figur 3.1-2). Opplagringen vil skape store lokalespenninger rundt punktetlageret, det må derfor ved punktopplagring stilles høyere krav tilglassets egenskaper enn ved linjeopplagring.i Av linienförmig gelagerte Verglasung (tysk)ii Av punktförmig gelagerte Verglasung (tysk)28
  37. 37. 3 BÆRESYSTEMERI punktopplagrede fasader må glasset være fritt opplagret i overkant og kun forhindret frahorisontalbevegelser i underkant (se Figur 3.1-3). Dette er for å forhindre oppbygning avmomentkrefter i glasset.En kombinasjon av linjeopplagring og punktopplagring er mulig. [12]Figur 3.1-2: Detalj, punktlager, Figur 3.1-3: Statisk system,rekkverk Trondheim Torg, punktopplagret glass [12]Trondheim3.1.3 FugerDet legges gjerne fuger mellom punktopplagrede glassplater, eller to- eller tresidigelinjeopplagrede glassplater for å gjøre konstruksjonen tett. Fugene har ingenkonstruksjonsmessige egenskaper, men det er viktig at de er elastiske nok til at glasset tillatessine naturlige bevegelser. [12] 29
  38. 38. BÆRENDE GLASS3.2 TakkonstruksjonerTakkonstruksjonene vi er mest kjente med i Norge er profilsystemer i stål eller aluminiummed firesidig linjeopplagret glass (Figur 3.2-1), eller punktopplagret glass (Figur 3.2-2)liggende på et sekundærbæresystem av stålprofiler. Det eksisterer imidlertid andre systemer,her presenteres kort noen av dem.Figur 3.2-1: Linjelagret glasstak, Elektrobygget, NTNU, Figur 3.2-2: Punktlagret glasstak, Trondheim Torg, TrondheimTrondheim3.2.1 NettkupleriEn nettkuppel er bygget opp av identiske kvadratiske flate glassplater og metallprofiler.Konstruksjonen fungerer som en bue eller kuppel. Et raster av profiler krummes og hverenkelt rute i rasteret avstives av diagonale strekkbånd. Metoden gjør det mulig å utføre nærsagt alle tenkelige former, opp til en gitt krumningsradius. [106]3.2.2 Sentralsymetriske kupleriiKuppelen er bygget opp av firkantede flate glassplater på et nett av metallprofiler i sirkler ogmeridianer (se Figur 3.2-3). Siden konstruksjonen blir rotasjonssymetrisk er den forholdsvisenkel å produsere. Momentkrefter i konstruksjonen krever imidlertid kraftige profiler og dettefører til en konstruksjon med høy egenlast. En stor ulempe er fortetting av stavene i senit og atprofillengdene endres oppover i konstruksjonen. [106]i Av Netzkuppeln (tysk)ii Av Zentralsymmetrische Kuppeln (tysk)30
  39. 39. 3 BÆRESYSTEMERFigur 3.2-3: Sentralsymetrisk kuppel med punktlagredeglassplater [103]3.2.3 Tønneformede takiI motsetning til kuppler har tønneformede tak kun to dimensjonale fagverk og dette gjørfremstillingen vesentlig enklere. Så lenge det samme tverrprofilet beholdes kan taket kles medkvadratisk flatt glass. Statisk fungerer konstruksjonen som en bue og den avstives medstrekkstag. [106]3.2.4 Hengende takiiEn hengekabel er i prinsippet en bue snudd på hodet. Glassplater festes over eller hengendeunder kablene, kreftene overføres kun i form av aksiale strekkrefter. Et hengende tak vil endreform under monteringsfasen, og dette må taes hensyn til. Strekkreftene som egenvektenoverfører til kablene kan gi store momentbelastninger på primærbæresystemet. [106]3.2.5 Etterspente takiiiØnskes et tak med høy krumningsradius kan en etterspent konstruksjon benyttes. Taketetterspennes med et strekkbånd som legges over staver normalt på takaksen. Taket blir iprinsippet fungerende som en bjelke der stavene utgjør steg og flensene representeres i formav strekkbåndet og bjelkelaget glasset er montert på. Taket avstives med diagonale strekkbåndved hver plate. [106]i Av Tonnenförmiges Gewölbe (tysk)ii Av Hängebänder (tysk)iii Av Flache Dächer mit geringer Wölbung (tysk) 31

×