BeTraSi VSG – Berechnung der Tragsicherheit von gebrochenem EVA-VSG aus ESG

BeTraSi VSG

Das abgeschlossene Forschungsvorhaben widmet sich der systematischen Analyse des mechanischen Verhaltens von Verbundsicherheitsglas (VSG) unter unterschiedlichen Lastbedingungen vor und nach Erreichen des Glasbruchs. Im Zentrum stehen der tragende Beitrag der polymeren Zwischenschicht – mit Schwerpunkt auf Ethylen-Vinylacetat (EVA) – sowie deren mechanische Wechselwirkung mit den nach dem Bruch entstehenden Glasscherben. Ziel war es, das Trag- und Deformationsverhalten von VSG experimentell zu erfassen, darauf aufbauend geeignete Materialmodelle abzuleiten und diese in numerische Simulationswerkzeuge zu überführen, um den bislang erforderlichen Umfang kosten- und zeitintensiver großmaßstäblicher Bauteilversuche nachhaltig zu reduzieren.

Die experimentellen Untersuchungen umfassten ein- und zweiaxiale Versuche an verschiedenen Glas–Zwischenschicht-Konfigurationen. Im ersten Teil des Projekts wurde das zeit- und dehnratenabhängige Verhalten der EVA-Zwischenschicht mittels uniaxialer und biaxialer Zug- und Kriechversuche charakterisiert. Auf Grundlage der gewonnenen Daten wurde ein nichtlinear viskoelastisches Materialmodell formuliert, in die Finite-Elemente-Software Ansys implementiert und anhand ergänzender Experimente validiert. Das Modell ermöglicht eine hinreichend präzise Abbildung des zeitabhängigen Verhaltens der Zwischenschicht und bildet die Grundlage für weiterführende strukturelle Simulationen von VSG-Systemen.

Im zweiten Teil des Vorhabens wurde das Nachbruchverhalten von VSG untersucht. Hierzu wurden einachsige und zweiachsige Zugversuche sowie Vierpunkt-Biegeversuche an vorgebrochenen Verbundglasproben mit unterschiedlichen Glaskonfigurationen und Zwischenschichtdicken durchgeführt. Aus den Messdaten wurden vereinfachte, numerisch effiziente Materialmodelle abgeleitet, welche die Resttragfähigkeit von VSG in strukturellen Anwendungen abbilden und sich für den routinemäßigen Einsatz in Finite-Elemente-Analysen eignen.

Das Versuchsprogramm wurde unter definierten Bedingungen hinsichtlich Raumtemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Für die Entwicklung eines umfassend praxisnahen Bemessungsansatzes erscheint eine zukünftige Erweiterung auf variable Temperatur- und Feuchtebedingungen erforderlich. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse leisten einen wesentlichen Beitrag zum vertieften Verständnis der Tragfähigkeit von VSG/LSG nach dem Bruch und unterstützen die Entwicklung präziser und zugleich rechenökonomischer Simulationswerkzeuge für sicherheitsrelevante Glasstrukturen, deren Versagen ein unmittelbares Risiko für Personen oder erhebliche Sachschäden darstellen kann.