Beanspruchung des Randverbunds bei 3-fach-ISO

Die steigenden Anforderungen an die Wärmedämmung von Verglasungen erfordern zunehmend 3-fach-Isolierglas. Durch die beiden Scheibenzwischenräume, die für eine optimale Wärmedämmung bei typischen 14 bis 20 mm liegen, wird die interne Last (Klimalast) des
Isolierglases deutlich erhöht. Damit steigt das Glasbruchrisiko und auch die Beanspruchung des Isolierglasrandverbunds bei Überdruck.

Ein Überdruck im SZR entsteht vor allem durch Temperaturerhöhung, aber auch durch niederen Luftdruck und führt zu einer Zugbeanspruchung des Randverbunds (Randlast). Die Größe der Belastung ergibt sich einerseits aus der Größe der Einwirkung, andererseits aber ganz entscheidend aus dem Scheibenaufbau und der Scheibengröße.

Da eine detaillierte theoretische Behandlung des Randverbundes bisher an der Komplexität scheitert (Dreiflankenhaftung, Temperatur- und Zeit verhalten des Materials, etc.), wurde die Beanspruchung von 3-fach-Isolierglas durch Vergleich mit einem 2-fach-Isolierglas beurteilt.

Im Rahmen der Untersuchung wurde ein symmetrisch und ein asymmetrisch aufgebautes 3-fach-ISO berechnet und mit gängigem 2-fach-Isolierglas 4/16/4 verglichen (Tabelle 01). Die Scheibengröße wurde von 0,20 m bis maximal 4 m Kantenlänge variiert. Die interne Belastung wurde mit 16 kPa nach TRLV angesetzt, weitere Lasten, z. B. Wind, wurden nicht berücksichtigt.

Das Ergebnis
Wie bereits von der Biegebeanspruchung bekannt, besitzt auch die Belastung des Randverbunds ein Maximum bei kleinen Kantenlängen. Mit zunehmender Kantenlänge nimmt die Randbelastung ab. Im Unterschied zur Biegebeanspruchung sind aber die quadratischen Scheiben (Seitenverhältnis 1 : 1) am stärksten beansprucht. Die Grafik oben zeigt die Randlast von quadratischen Scheiben unterschiedlicher Aufbauten. Bei gegebener Glasdicke steigt die Randlast mit zunehmendem SZR an.

Wichtiger ist jedoch die Glasdicke. Dickere Scheiben sind steifer und führen zu einem wesentlich höheren Innendruck und damit zu einer deutlich größeren Randlast! Bei den asymmetrischen Aufbauten sind der Druck in den Scheibenzwischenräumen und damit auch die Randbelastung unterschiedlich. Es ist jeweils die größere Belastung angegeben, diese tritt im Randverbund zur dickeren Scheibe hin auf. Die größte Randlast tritt bei Überdruck in der Mitte der langen Scheibenkante auf, die Ecken werden dagegen niedergedrückt. Dem kann man nur durch eine entsprechende Mindest-Scheibengröße entgegenwirken.

In Tabelle 2 sind deshalb die „Mindestkantenlängen“ für die jeweiligen 3-fach-Aufbauten aufgeführt, welche die Randbeanspruchungen auf den Maximalwert des Referenzaufbaus 4/16/4 begrenzen. Kleinere Scheiben erfahren eine größere Randbeanspruchung.
Vorsicht bei kleinen Formaten
Der schon von 2-fach-Isolierglas bekannte Effekt der „Klimalasten“ wird bei 3-fach-ISO noch bedeutsamer. Zwei große Scheibenzwischenräume ­
führen zu einer erheblichen Belastung und beanspruchen den Randverbund insbesondere bei großen Glasdicken und kleinen Scheiben.

Das rät der Autor
Um die Beanspruchung des Randverbunds relativ zu 2-fach-ISO nicht zu vergrößern, sollte 3-fach-Isolierglas mit 4 mm Glas eine Kantenlänge von wenigstens 500 mm, bei dickeren Gläsern von wenigstens 900 mm aufweisen. Kleinere Scheiben erfahren besonders hohe Belastungen und sollten daher vermieden werden.
Prof. Dr. Franz Feldmeier