O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eConstr uc tief glascement 2001 776Het oudste door de mens gepro-duceerde glas dateert van circa1500 v. Chr. en werd gevonden inEgypte [1]. Via Alexandri? is deEgyptischeglaskunstovergebrachtnaarhetklassiekeGriekenlandenVoor-Azi?.Vanhetbeginvanonzejaartellingdateert de uitvinding door dePhoenici?rs van de blaaspijp voorhetblazenvanglas.IndeRomeinsetijd behoorde glaswerk tot de alge-mene gebruiksvoorwerpen, nietalleen voor vazen en glazen, maarsoms ook voor spiegels, venstersen zelfs tafelbladen.Hetglasambachtontwikkeldezichvanaf1100n.Chr.totgrotehoogtein het gebied rond Veneti?. Deglaskunst van het eiland Muranostaat nog steeds bekend als hettoppunt van elegantie en vak-manschap. Vanuit Itali? breiddehet glasambacht zich verder uitoverEuropatotinFrankrijk,Duits-land, Nederland en Engeland.Bijhetmakenvanglasruitenwerdlange tijd de techniek gebruiktvan het met de mond blazen vanglazen cilinders, die vervolgenswerdenopengesnedenengestrekttot vlakglas. Door deze techniekwas de ruitafmeting beperkt totmaximaal 0,5 x 0,75 m2. Met dezeruiten werden in Engeland nogarchitectonische en constructievehoogtepunten gebouwd als hetPalmhouse van Kew Gardens inLonden (Decimus Burton, 1848)en het Crystal Palace in Londen(Joseph Paxton, 1851). Een ver-betering in de fabricagetechniekwerd door William Pilkingtonbereikt door het machinaal pro-duceren van glasplaten, echternog wel volgens de cilinder-methode.Met de Fourcaultmachine konbegin van de 20ste eeuw venster-glasmachinaalwordenvervaardigddoor een circa 1,8 m breed glas-vlak verticaal uit een glassmelt tetrekken (fig. 1); hierdoor kondenruiten tot een breedte van 1,7 mworden geproduceerd.In het midden van de 20ste eeuwintroduceerde Pilkington hetfloatglass-proc?d?, waarmee glas-platenmetnoggrotereafmetingen,een zeer vlak oppervlak en uit-stekende planparallelliteit van devlakken vervaardigd konden wor-den.Met de introductie in 1913 vande glasmachine van Owens wasinmiddels in Nederland ook deproductie van flessen gemechani-seerd.De moderne glasindustrie is opdit moment in staat op mechani-sche wijze hoogwaardige glas-productenineengroteverscheiden-heid aan vormen (platen, staven,blokken,vezelse.d.)teproduceren.Veel van deze producten lenenzich voor toepassing als bouw- enconstructiemateriaal (tabel 1).W a t i s g l a s ?Glas is, volgens de definitie vanVan Dale, een harde, broze, door-schijnende stof (hoofdzakelijkuit silicaten bestaand), verkregendoor samensmelting van zand enkalk, gewoonlijk met nog andereGlas, de transparante versievan hogesterktebetonprof.ir. F. van Herwijnen, ABT Adviesbureau voor Bouwtechniek BV, Velp, Delft / TU Eindhoven, faculteit Bouwkunde,vakgroep Constructief OntwerpenDe relatie tussen glas en cement beperkt zich niet alleen tot hun vulkanischeoorsprong. Puzzolaan(aarde), een vulkanisch as, vermengd met kalksteen enaangelengd met water, werd door de Romeinen al gebruikt als cement.Ook glas vormt een natuurproduct (obsidiaan) van vulkanische oorsprong.In glasvezelversterktcement(gvc)-panelen is zelfs sprake van een symbiose vanbeide materialen.Vergelijken we het keramische bouwmateriaal glas met de keramischecomposiet beton, dan zijn er opvallend veel overeenkomsten. Beide materialenbevatten zand als ??n van de hoofdcomponenten, vertonen een bros gedrag,zijn uitstekend in staat om grote drukspanningen op te nemen, maar kwets-baar als het gaat om de weerstand tegen trekspanningen. Daarnaast kunnende eigenschappen van glas en beton door wijziging in de verhouding ensamenstelling van de componenten worden aangepast aan de gesteldeprestatie-eisen.Het zijn deze overeenkomsten die de redactie van Cement hebben doen besluitenook eens de aandacht te richten op het aan beton verwante bouw- enconstructiemateriaal glas.trek framekoelpijpen ovenwand vanvuurvaste steentrekblokvan vuurvaste steen gesmolten glasvaste rollen bewegende rollen1 | Machinaal trekken vanvensterglas volgens hetproc?d? van Fourcault [1]O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eCons tr uc tief glascement 2001 7 77stoffen vermengd om er bij-zondere eigenschappen aan tegeven. Deze definitie zegt echterniets over de bijzondere fysischetoestand die glas is. Ook wordtvoorbijgegaan aan het feit dat glasvan meer stoffen gemaakt kanworden. Verder zijn niet alleglazen doorzichtig!De glastoestand is een bijzonderefase van een stof, die kan op-treden wanneer de vloeibare fasezodanig beneden het stolpuntwordt afgekoeld, dat geen kristal-lisatie optreedt.Bij het afkoelen van een vloeistofneemt het volume in het alge-meen af (fig. 2, traject AB).Bij langzame afkoeling zal bij hetstolpunt (= smeltpunt) de vloei-stof stollen tot een kristallijnestof, waarbij een langeafstands-ordening van de atomen of mole-culen ontstaat. Het volume van destof verandert daarbij sprongs-gewijs(fig.2,trajectBC)(vergelijkde overgang van water naar ijs,waarbij 10% volumevergrotingoptreedt). Het instellen van zo'nlangeafstandsordening (kristal-rooster) verloopt langzaam. Bijeensnelleafkoelingheeftdevloei-stof geen tijd om te kristalliseren.De stof blijft vloeibaar en devolumevermindering bij tempe-ratuurdaling is hetzelfde als in devloeistoffase. Men spreekt van eenonderkoelde vloeistof met eenhoge viscositeit, zodat glas inpraktijkomstandigheden als vastkan worden beschouwd. Benedende transformatietemperatuur TGverandert de structuur niet meer:een niet-kristallijne fase die glaswordt genoemd. In het glas istussen naburige moleculen overi-gens wel een ordening aanwezig,de zogenoemde korteafstandsor-dening (fig. 3). Het glas is dus nietamorf, wel isotroop, dat wil zeg-gen dat de eigenschappen nietafhankelijk zijn van de richting.Glasvorming is niet uniek vooreen bepaalde stof. Over het alge-meen zal glasvorming optredenbij stoffen die reeds in de vloei-stoffaseuitingewikkelde,onregel-matige moleculen bestaan, diemoeilijk in een kristalroostergeordend kunnen worden, bij-voorbeeld kunstharsen (grotemoleculen) en de oxiden borium-oxide, siliciumoxide en fosfor-oxide, al dan niet in combinatiemet elkaar of met andere stoffen.Inprincipekunnenveelmaterialenin een glastoestand worden ge-bracht, als de afkoelingssnelheidvan de vloeistoffase maar hooggenoeg is. Zo is het mogelijkgebleken door zeer snelle af-koeling ook metalen in eenglastoestand te brengen ( T =1 000 000 ?C/sec).Metallisch glas heeft een aantalopmerkelijke eigenschappen:? het kan een veel grotereschuifspanning opnemen dansilicaatglas;? de breukgrens is hoger dandie van roestvaststaal;? het is beter bestand tegencorrosie dan staal.De glastoestand kan worden op-geheven door het glas geruimetijd op hoge temperatuur, directonder het echte smeltpunt, te ver-warmen. Het glas gaat dan overnaar een stabiele kristalstructuur.I n v l o e d s a m e n s t e l l i n g o pd e e i g e n s c h a p p e n [ 2 ]Demeesteglassoortenbestaanuiteenmengselvandrieanorganischeoxiden, te weten:? zuurvormende oxiden als SiO2(uit zand), B2O3(uit borax) ofAl2O3(uit veldspaat);? oxiden van een eenwaardigalkalimetaal als Na2O (uitsoda) of K2O (uit potas);? oxiden van een tweewaardigmetaal als CaO (uit kalksteen),PbO (uit lood), MgO (uit talk),ZnO (uit zink) of BaO (uitbariumsulfaat).Deeigenschappenvanglaswordenbe?nvloed door wijziging van deTVBDACTG2 | Verband tussen volume Ven temperatuur T bijkristalliserende stoffen(A-B-C) en glazen (A-B-D),met TGals transformatie-temperatuur3 | Geordende structuur vankwarts (rechts) enongeordende structuurvan glas (links) [1](open cirkels zijn zuurstof-atomen, zwarte stippenzijn siliciumatomen)Tabel 1 | Glasproducten voor de bouw, dikte in mmvensterglas 2 - 6spiegelglas 3 - 19draadglas (vlakglas met draadinleg) 6 - 10figuurglas (vlakglas met gefigureerd oppervlak aan ??n of twee zijden) 4 - 10voorgespannen glas (thermisch) 5 - 12voorgespannen glas (chemisch) 2,7 - 53ge?mailleerd glas min. 6warmteabsorberend glas (in de glasmassa gekleurd glas) 4 - 12warmtereflecterend glas (voorzien van een coating) 4 - 12isolerend dubbelglas (binnenruit - spouw - buitenruit) 12 *gelaagd glas (met pvb-folie(s) als tussenlaag) 7 - 75profielglas in U-vorm (Reglit-planken, max. 7 m lengte) 5 - 8glazen bouwstenen (uit geperst glas; vierkant 190 tot 300 mm) 80 en 100glasschuim (foamglass isolatieplaten) 25 - 130glaswol (platen en dekens voor thermische isolatie)* spouwbreedteO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eConstr uc tief glascement 2001 778samenstelling, bijvoorbeeld:? toevoeging van CaO voorkomtaantasting door water, belangrijkvoor praktische toepassingen;? PbO en BaO zorgen voor eenhogere brekingsindex (kristal-glas);? B2O3en SiO2vergroten dechemische weerstand (boro-silicaatglas) en de temperatuur-bestandheid (Pyrex);? Al2O3vergroot de thermischeschokbestandheid(aluminiumborosilicaatglas).Het meest zuivere glas is kwarts-glas, dat voor 99,5% uit SiO2be-staat. Het heeft een lage ther-mische uitzettingsco?ffici?nt eneen hoge verwekingstempera-tuur. Het is opgebouwd uit te-tra?ders met op de hoekpuntenzuurstofionen en in het centrumeen siliciumion.Door toevoeging van natrium-oxide ontstaat natriumsilicaatglas,met een lagere verwekingstempe-ratuur en een hogere thermischeuitzettingsco?ffici?nt.Door verdere toevoeging vancaliumoxide (CaO) ontstaat hetbekende natronkalkglas (tabel 2),dat wordt toegepast voor glas-ruiten en flessen (verre ordinaire).Hetbestaatvoor12-16%uitNa2O,voor 5-12% uit CaO en voor 70-74% uit SiO2. De groene kleur vande glasmassa wordt veroorzaaktdoor verontreiniging met ijzer-(II)oxide.Door vervanging van de soda doorpotas ontstaat kaliumkalkglas ofBoheems glas; dit is minderchemisch resistent dan natron-kalkglas, maar is wel harder.Door vervanging bij natronkalk-glas van de CaO- door PbO-mole-culen,ontstaatzwaarglasmeteenhoge glans en sonore klank datzacht en daardoor makkelijk teslijpen is: kristalglas.Optisch glas, gebruikt voor lenzenen dergelijke, is kristal van eenzuiver homogeen karakter, waar-aan voor de optische zuiverheidkleine hoeveelheden andere ele-menten zijn toegevoegd.Plexiglas is geen glas, maar demerknaam voor polymethylme-thacrylaat (PMMA).Glas is chemisch inert voorvrijwel alle materialen. Het isalleen niet resistent tegen water-stoffluoride (HF) en alkalischesmelten. Het eerste (HF) wordtbewust gebruikt bij het etsen vanglas, het tweede vormt een hin-derlijke aantasting van glas, dieonder meer optreedt bij cement-water uit betonconstructies dat incontact komt met glasruiten.Bij toepassing van glas in combi-natiemetbetonmoetdeontwerperhierop altijd bedacht zijn!I n v l o e d f a b r i c a g e -t e c h n i e k e n o p d ee i g e n s c h a p p e nBij de fabricage van glas zal in deafkoelingsfase niet gelijktijdigvoor alle deeltjes de transforma-tietemperatuur worden bereikt;hierdoorzullenspanningeninhetglas ontstaan. Deze kunnen wor-den opgeheven door het glas tetemperen, dat wil zeggen verwar-men tot de verwekingstempera-tuur en daarna zeer geleidelijkafkoelen.Om het glas bij breuk niet uitelkaar te laten vallen (bijv. in gevalvan toepassing in een brand-werende en rookwerende pui)wordt vlakglas voorzien van eenstaaldraadinleg: spiegeldraadglas.Dit glas moet niet worden verge-leken met gewapend beton: destaaldraden dienen louter voorbehoudvandesamenhangennietvoor de opname van trekspannin-gen. De staaldraden werken alsscheurinleiders en verzwakkenzelfs het glas. De treksterkte vanhet glas wordt met 50% geredu-ceerd.De samenhang bij breuk kan ookworden bereikt door twee of meerruiten aan elkaar te verlijmen totgelaagd glas (of triplex- of gelami-neerd glas). De sterkte van hetglas blijft daarmee gelijk.Voor de verlijming wordenmeestal ??n of meer polyvinyl-butyril(pvb)-folies (d = 0,38 mm)toegepast. De verlijming heeftplaats in een autoclaaf onder hogedruk en temperatuur (T = 140?C).Ook kan verlijming plaatshebbenmet acryl- of polyesterharsen.Aldus ontstaat een veiligheids-glas, dat bij breuk zijn samen-hang behoudt. Door de juistecombinatie van glasplaten enfolies kan op deze wijze ookinbraakwerend en kogelwerendglas worden gemaakt.acb4 | Vervormingsgedrag vanmassieve glasplaat (a),gelaagde glasplaat (b) enlos gestapelde glasplaten(c) onder invloed van eenpuntlast in het middenvan de overspanning [3]Tabel 2 | Belangrijkste fysische eigenschappen van natronkalkglassoortelijke massa (kg/m3) 2500elasticiteitsmodulus (N/mm2) 7 x 104glijdingsmodulus (N/mm2) 30dwarscontractieco?ffici?nt 0,23lineaire uitzettingsco?ffici?nt (K-1) 9 x 10-6warmtegeleidingsco?ffici?nt ( W/mK) 1,0hardheid (Mohs) 8specifieke warmtecapaciteit (Wh/kg.K) 0,2gemiddelde brekingsindex 1,5transformatietemperatuur (?C) circa 570O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eCons tr uc tief glascement 2001 7 79De samenwerking van de glas-platen is volledig bij korteduur-belasting; er wordt niet mee ge-rekend bij langeduurbelasting(fig. 4).Om glas beter bestand te makentegen stootbelasting en buigendemomenten kan het thermischof chemisch gehard worden.De werking hiervan kan wordenvergeleken met voorgespannenbeton. Het wordt voorgespannenof gehard glas genoemd.Bij thermisch gehard glas wordtnormaal glas verhit tot 620?C endaarna met gekoelde luchtstralensnel afgekoeld. De buitenstezone van het glas koelt daarbijhet snelst af en verhindert dekrimp van de binnenste zone.Hierdoor ontstaan drukspannin-gen in de buitenste zone en trek-spanningen in de binnenste zonevan de glasruit, die met elkaar inevenwicht zijn (fig. 5).Oppervlaktescheuren in het glasworden dichtgedrukt en trek-spanningen ten gevolge vanbuigende momenten wordengeneutraliseerd. Hierdoor heeftvoorgespannen glas een hogerebuigtreksterktedannormaalfloat-glass.Wanneereenscheurdebinnenstetrekzone bereikt of als de buig-trekspanning groter wordt dan dedrukvoorspanning, bezwijkt hetdrukspanningtrekspanning60 0 -150-150-15060005/92/92/95 | Trek- en drukspanningen(N/mm2) in thermischvoorgespannen glas [4]H e t G l a z e n H u i s t e L e e r d a mTer gelegenheid van het 40-jarigjubileum van de Stichting Cen-traal Woningbeheer Lingesteden(CWL) is er een prijsvraag uit-geschreven voor het ontwerp vaneen glazen woning.Met het prijsvraagthema wildeCWL uiting geven aan haarverbondenheid met de glasstadLeerdam.Het winnende ontwerp `Laminata'is van Kruunenberg Van der ErveArchitecten uit Amsterdam, glas-constructeur was Saint-Gobain Glass. Het ontwerp onderscheidt zich door een bijzondere toepassing van dragend glas.De langsgevels bestaan uit op het werk aan elkaar gelijmde glasplaten met een variabele breedte, dik circa 10mm, waardoor de kopse kanten van het glas het wandoppervlak vormen.Door de dikte van de glasmassa wordt het doorzicht beperkt en heeft de gevel een karakteristieke groene kleur,veroorzaakt door ijzer(II)oxide-verontreinigingen in het glas.De transparantie van het glas wordt alleen ervaren bij de kopgevels, waar de dikte van het glaspakket beperkt is.De glazen wanden dragen delichte houten dakconstructie,waarbij aluminium dakdragersals intermediair fungeren.De glasplaten zijn niet met eenstarre UV-verhardende lijm,maar juist met een elastische,transparante, 2-componentensiliconenlijm aan elkaar verbon-den, waardoor thermische span-ningen beperkt blijven.De glasmassa vervult een belang-rijke functie als warmtebuffer.informatie:www.hetglazenhuis.nlfoto's:Luuk Kramer ? AmsterdamO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eConstr uc tief glascement 2001 780glasdirectondervormingvanveleglaskorrels.Heat-strengthened glass (half-gehard glas) is minder voorge-spannen(25-40N/mm2)enbreektin glasscherven, wat in praktischetoepassingen uit oogpunt vanveiligheid een voordeel kan zijn.Gehard glas kan door nikkel-sulfide(NiS)-insluitingen spontaanbreken bij het thermisch harden.Daarom wordt het glas voor hetharden onderworpen aan eenzogenoemde heat-soak test.Bij chemisch gehard glas wordt deglasruit gedompeld in een elek-trolysebad, waarbij de Na+-ionenin het oppervlak worden vervan-gen door 30% grotere K+-ionen,waardoor het oppervlak onderdrukkomttestaan.Dunnereglas-platen kunnen hierdoor gehardworden, echter de drukzone isdunner en de ruit daarmee kwets-baardervoorkrasseninhetopper-vlak (fig. 6).Om de (thermische en akoesti-sche) isolerende eigenschappenvan glasruiten te verbeteren,wordentweeruitenaanderandenluchtdicht met elkaar verbonden,zodat een isolerende eenheidontstaat met een met lucht ofedelgasgevuldespouwruimtevan6-20 mm (fig. 7).trekdruka b6 | Verschil in voorspanningbij thermisch (a) enchemisch (b) gehard glas[3]7 | Randaansluiting vanisolerend dubbelglas [3]aluminium,gegalvaniseerdstaalplastische kitdroogmiddelelastische kitG l a z e n b r u g o v e r d e H o o f d v a a r tb i j N i e u w - V e n n e pIn het kader van een prijsvraag onder bouwkunde-afstudeerders van deTU Delft voor het maken van een `aansprekende' fiets- en voetgangers-brug over de Hoofdvaart bij Nieuw-Vennep, kwam Joris L?chinger ophet idee om deze geheel van glas te maken. ABT, reeds vele jaren bezigmet de ontwikkeling van het construeren in glas, zag hierin een groteuitdaging en maakte het constructief ontwerp voor een brug bestaandeuit twee glazen brughelften die elk 10 m vanuit een landhoofd uitkragenen elkaar in het midden n?t niet raken.De brugliggers worden opgebouwd uit drie glasplaten van elk ongeveer3,5 m lengte die aan elkaar worden gekoppeld door stalen stikselverbin-dingen, waarmee dwarskrachten en momenten kunnen worden over-gebracht. De gelamineerde glasplaten bestaan elk uit vier lagen van 15 mmdikte. De brugliggers kragen uit vanuit gewapend-betonnen landhoofden.De onderlinge afstand van 1 m tussen de brugliggers wordt overspannendoor glazen balkjes (10 mm dik, 100 mm hoog, 20 mm h.o.h.) dierechtop staan en aldus het brugdek vormen. Door de open voegen tussende balkjes en de smalle loopvlakken wordt uitglijden voorkomen.Nog dit jaar zal de brug in gebruik worden genomen.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eCons tr uc tief glascement 2001 7 81Omdeintrinsiekesterktevanglasvolledig te benutten, worden glas-vezels vervaardigd. Met fijnespindopgaatjes worden bundelsfilamenten uit gesmolten glasgetrokken. Na het uittredenkunnen door middel van eensterke luchtstroom korte glas-vezels worden verkregen met eendiameter van 3-13 mm. De trek-sterkte van deze vezels is zeerhoog (tot 3800 N/mm2), de breuk-rek echter zeer gering. Glasvezelszijn onbrandbaar en behoudenhun sterkte tot circa 300 ?C,daarna neemt de sterkte snel af.Van glasvezels kunnen weefsels,matten, strengen en glaswol wor-den gemaakt.H o e s t e r k i s g l a s ?De intrinsieke sterkte van glas isuitzonderlijkhoog.Voortrekgeldteen waarde van 10 000 N/mm2,voor druk zelfs een factor 10hoger. Helaas mag in de praktijknietmetdezehogesterktewordengerekend, doordat glas altijd de-fecten heeft, zowel aan het opper-vlak als langs de randen, die alsspanningsconcentrator werken,waardoor reeds aanwezige scheu-ren zich verder ontwikkelen enuiteindelijk breuk kan optreden.Om deze reden bedraagt derekensterkte van glas minder dan1% van de intrinsieke sterkte.Glas was ??n van de eerste mate-rialen die door Robert Hookewerden onderzocht op de relatietussen spanningen en vervor-mingen: ut tensio sic vis stelde hijin 1678 vast en legde daarmee debasis voor de toegepaste mecha-nica. Glas gedraagt zich perfectlineair elastisch, totdat er plotse-ling breuk optreedt: het is eenbros materiaal, evenals alle an-dere steenachtige materialen. Infeite bezwijkt het materiaal on-der invloed van trekspanningen.(Merkopdatheetwaterineenflesdeze aan de buitenkant doet sprin-gen). Het brosse gedrag van glaskomt niet voort uit het feit dathet lage trekspanningen kan ver-dragen (de treksterkte van glas isnietveelkleinerdandievanstaal!),maar door het feit dat het weinigenergie kost om glas te breken [5].De totale hoeveelheid energie omde chemische binding tussen deglasmoleculen in een doorsnedeteverbreken,bedraagtcirca1J/m2.Voor staal is deze energiehoeveel-heid een factor 106hoger; daar-naast vertoont staal een gunstigplastisch gedrag.Door Griffith is in 1920 ontdektdatdebreukenergiewordtgeleverddoor het vrijkomen van vervor-mingsenergie. Hij kon met dezeenergiebeschouwing afleiden datbij een bepaalde spanning in eenmateriaaleenkritischescheurlengtevoor dat materiaal hoort, waar-boven snelle breuk optreedt:Lc= 2 WE / s2waarin:Lcisdekritischescheurlengteinm;W is de breukenergie in J/m2(voor glas geldt W = 1);E is de elasticiteitsmodulus inN/m2(voor glas geldt E = 7 x 1010);s is de gemiddelde spanning inN/m2.;Voorbeeld: Bij een spanning van10 N/mm2hoort voor glas eenkritische scheurlengte van 0,45mm.Omgekeerd kan ook bepaaldworden welke kritische spanninggeldt bij een gegeven scheur-lengte:s2= 2 WE / LcOpmerking:Indebreukmechanicawordt de kritische spanning ookwel uitgedrukt in de formule:s = KIc/ (L)1/2, waarin KIcdekritische spanningsintensiteits-factor of breuktaaiheid wordtgenoemd(=0,76N/mm2.m1/2)[6].Het oppervlak van glas zit vol metscheurtjes, krasjes, putjes enandere defecten in de orde vangrootte van 100 mm voor normaalglastot1mmvoorzwaarbeschadigdglas.Hierdoor wordt de kritische trek-spanning 21 N/mm2, respectie-velijk 7 N/mm2.In vergelijking met de intrinsieketreksterktevanglasdie104N/mm2bedraagt, dus een dramatischereductie.Breuk van glas wordt niet alleenbe?nvloed door de diepte van debeschadigingen in het oppervlakvan het glas en de grootte vande optredende spanningen, maarook door de grootte van hetoppervlak (c.q. de afmetingen), debelastingsduur (behalve voorgehard glas zolang de spanningten gevolge van de belasting lageris dan de drukvoorspanning) ende vochtigheid van de omgeving.Water heeft de eigenschap dat hetde scheurgroei bevordert, hetgeenresulteert in een afname van detreksterkte bij toenemende vochtig-heid van de omgeving. De verkla-ring hiervoor moet nog wordengevonden.Daarnaast speelt ook de belas-tingsduur T een cruciale rol bij descheurgroei.210,80,60,410-21001021041081s 1min 1h 1d 1arel.sterktebelastingsduur1068 | Relatie tussen belastings-duur en relatievebreuksterkte, metbreuksterkte 100% voorbelastingsduur van1 seconde [3, 7]Tabel 3 | Representatieve waarden van de uiterst opneembare buigtrekspanning in N/mm2van diverse glassoorten bij verschillende belastingen, conform NEN 2608-2 [8, 9]glastype langdurige belasting lang- en middellangdurige belasting lang- en kortdurende belastingfloatglas ongehard glas 17,4 23,1 46,2halfgehard glas 47,1 52,8 75,9gehard glas (thermisch voorgespannen) 106,1 111,8 134,9O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eConstr uc tief glascement 2001 782Door Sedlacek et al [7] is eenrelatie afgeleid tussen de belas-tingsduur en de breuksterkte:s16T = constant (fig. 8).Als de belastingsduur T groterwordt, zal de representatieve trek-sterkte kleiner worden. Voor heteigen gewicht van glas wordt eenlagere waarde voor de represen-tatieve treksterkte aangehoudendan voor kortdurende windbelas-tingen (tabel 3).Naarmatehetglasoppervlakgroterwordt, neemt niet alleen de kansopdeaanwezigheidvanscheurtjestoe, maar ook de kans op groterescheurtjes in het oppervlak,waardoordebreuksterkteafneemt.Deoppervlakteafhankelijkerepre-sentatieve treksterkte bedraagtdan:s = s0(A0/ A)1/6waarin:s isderepresentatievetreksterktein N/mm2;s0is de referentiesterkte (orde-grootte 20-60 N/mm2);A is het oppervlak in m2;A0ishetreferentieoppervlakinm2.Voorbeeld: Wordt het oppervlaktweemaal zo groot, dan reduceertdit de breuksterkte tot circa 90%.De beschadigingen in het opper-vlak zijn statistisch verdeeld.Voor glasconstructies wordt deWeibull-verdelinginbreukproevenaangehouden, omdat deze reke-ning houdt met een aselecteverdeling van breukoorzakenover het oppervlak. Op basis vaneen in Nederland geaccepteerdbreukrisico van 2% kan dan derepresentatieve waarde voor debuigtreksterkte worden bepaald.De representatieve waarde voorde buigtreksterkte moet wordengedeeld door een materiaalfactorgmom de rekenwaarde voor debuigtreksterktetebepalen(tabel4).De representatieve waarde van debelasting moet worden vermenig-vuldigd met een belastingsfactorf, die voor veiligheidsklasse 3 be-draagt: f= 1,2. Voor grote glas-gewichten,datwilzeggen>2000Nrespectievelijk > 300 N/m2, moetworden aangehouden: gf= 1,3.Getoetst moet worden: Srepgf 40 MPagat ? 16 op juiste positiegeboord op het werk(geen tolerantie nodig)9 | Glazen traptrede met `slijtageruit'10 | Vakwerkligger met glazen drukstaaf11 | Inklemming van glasplaat voor balus-trade met elastische tussenlaag 12 | Boutverbinding met nylonschijfO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eConstr uc tief glascement 2001 784? Voorkom direct contact tussenglas onderling en glas-staal.Hierdoor kunnen namelijkpiekspanningen ontstaan, dieleiden tot scheurgroei envervolgens tot breuk.Een elastische tussenlaag(neopreen, kurk, leer e.d.)voorkomt dit (fig. 11).? Bij verbindingen van staal englas zijn de verschillen in uit-zetting van glas ( = 8 x 10-6K-1)en staal ( = 12 x 10-6K-1) vanbelang. Bij temperatuur-verhoging zal het staal meeruitzetten dan het glas en bijeen starre verbinding zal hetglas onder trekspanningkomen, met breukrisico.? Vermijd hoge spanningen bijverbindingen van glas.Een voorbeeld hiervan is deronde nylonschijf die in eenrond gat van een glasplaatwordt aangebracht bij eenpuntvormige bevestiging(fig. 12). De kracht uit de boutwordt door het nylon gelijk-matig over de omtrek verdeeld,zodat de contactspanning laagis. Heel gunstig voor glas zijnklemverbindingen, waarbijkrachten via wrijving wordenovergebracht.? Door de transparantie van glasvallen de (meestal stalen) ver-bindingen sterk op (foto's 13).Lijmverbindingen met trans-parante UV-lijm kunnenhierin verbetering brengen.T e n s l o t t eGlas heeft zich in de 20ste eeuwontwikkeld van een eenvoudigbouwmateriaal voor beglazingenvan wandopeningen tot een hoog-waardig bouw- en constructie-materiaal dat kan worden aan-gewend als architectonisch ex-pressiemiddelvoortransparantie,lichtheid en dematerialisatie.Ookalsconstructiemateriaalheeftglas, ondanks zijn beperkingen,inmiddels een positie verworven,waarbij de paradox van trans-parantie en dragen tot ieders ver-beelding spreekt.E?n van de grondleggers van hetModerneBouwen,WalterGropius,schreef in 1931 over glas [10]:`Glas is de zuiverste vorm van eenbouwmateriaal, ontleend aan deaarde. Het kan de begrenzingvan ruimten vormen, het kan onsbeschermen tegen weer en wind,en tegelijkertijd ruimten ont-sluiten, licht zijn en onstoffelijk.Hoewel glas al lange tijd eenbekendmateriaalis,heefthetzichin deze technische eeuw metzijn moderne fabricageprocessenbewezen als ??n van de meestwaardevolle materialen van nu ende toekomst'.Glasarchitectuur,in1931noguto-pisch, vormt thans een realiteit. 13 | Roestvaststalen koppel-plaat voor glazen vin;Educatorium, UtrechtO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eCons tr uc tief glascement 2001 7 85L i t e r a t u u r1. Winkler Prins Encyclopaedie,6de druk, deel 9, Elsevier,1950.2. Winkler Prins Encyclopedie,9de druk, deel 10, Elsevier,1990.3. Institution of StructuralEngineers, Guide `Structuraluse of glass in buildings'.SETO, 1999.4. Stichting postacademischOnderwijs, Cursus `con-structief glas'. 20 februari1997.5. Gordon, J.E., Structures orWhy Things Don't FallDown. Penguin Books, 1980.6. Bormans, P., Keramiek ?Van baksteen tot synthetischbot. Natuur & Techniek, 2001.7. Sedlacek, G. et al, Glas inKonstruktiven Ingenieurbau.Ernst & Sohn, 1999.8. NEN 2608-1, Verticaalgeplaatst glas - Weerstandtegen windbelasting.Eisen en bepalingsmethode,NNI, december 1997.9. NEN 2608-2, Niet-verticaalgeplaatst glas ? Weerstandtegen windbelasting,sneeuw, eigen gewicht.Eisen en bepalingsmethode,NNI, maart 2000.10. Gropius, W., Glass as abuilding material.Korrespondenz der DeutschenBauausstellung, 1931.R e k e n v o o r b e e l dEen tweezijdig vrij opgelegde betonplaat heeft een overspanning van 4 m.De dikte bedraagt: h = 190 mm.De betonplaat is ongewapend en zal scheuren bij een gemiddelde trek-sterkte:fbm= 2 fb= 4,3 N/mm2voor B 65.Stel dat we deze waarde als buigtreksterkte mogen hanteren. De reken-waarde van de belasting qd totis dan te bepalen uit de vergelijking:M 1/8? qd tot? 42 ? 106 = ___ = _______________ fbm= 4,3 N/mm2W 1/6? 1000 ? 1902 qd tot= 12,94 kN/mHet eigen gewicht van de plaat bedraagt:qg= 0,190 x 24,00 = 4,56 kN/m, zodat de plaat nogqd= 12,94 ? 1,2 x 4,56 = 7,5 kN/m veranderlijke belasting (reken-waarde) kan dragen.Stel we vervangen de ongewapende betonplaat door een massieve glas-plaat van gelijke dikte (d = 190 mm). De rekenwaarde van de buig-trekspanning ten gevolge van het eigen gewicht bedraagt dan:1/8? 0,190 ? 25 ? 42 ? 106 = ___________________ ? 1,2 = 1,9 ? 1,2 = 2,3 N/mm21/6? 1000 ? 1902Stel de glasplaat moet dezelfde veranderlijke belasting kunnen dragenals de ongewapende betonplaat: qd= 7,5 kN/m. De buigtrekspanningten gevolge van qdbedraagt dan:1/8? 7,5 ? 42 ? 106 = ______________ = 2,5 N/mm21/6? 1000 ? 1902De totale spanning bedraagt dan: 2,3 + 2,5 = 4,8 N/mm2.De uiterst opneembare buigtrekspanning bedraagt (tabel 3 en 4):23,1 / 1,79 = 12,9 N/mm2Met andere woorden, de glasplaat is slechts voor 37% van zijn capaciteitbelast, vandaar de titel:Glas, de transparante versie van hogesterktebetonq4 m