ΕΝ-19100 Νέος Ευρωκώδικας για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών

Η Μαρία – Άννα Σταύρου εξηγεί γιατί ο επερχόμενος Ευρωκώδικας για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο στον τομέα της μηχανικής, που προωθεί την ασφάλεια και την ανθεκτικότητα των γυάλινων κτιρίων.

(Μέρος Α΄)

Το γυαλί χρησιμοποιείται επί αιώνες στον τομέα των κατασκευών, όμως πλέον αποτελεί ένα  ολοένα και σημαντικότερο δομικό στοιχείο στα σύγχρονα κτίρια και στη σύγχρονη αρχιτεκτονική. Η φωτεινότητα και η διαφάνεια που το χαρακτηρίζουν επιτρέπουν στο φως της  ημέρας να διαχέεται στους εσωτερικούς χώρους και να εξυπηρετούν τον σχεδιασμό εσωτερικών και εξωτερικών κατασκευών με βασικό κριτήριο την αισθητική.

Χάρη στην τεχνολογική ανάπτυξη, το γυαλί έχει πλέον τη δυνατότητα να αποτελεί κομμάτι της κύριας δομής μιας κατασκευής, ξεφεύγοντας από την έως τώρα χρήση του ως στοιχείο πλήρωσης. Η ευρεία χρήση των υαλοπινάκων έχει αναγνωρισθεί από τα ευρωπαϊκά πρότυπα  πριν από περίπου μια δεκαετία. Τα πρότυπα αυτά, με βάση το περιεχόμενό τους δύναται να διαχωρισθούν σε πρότυπα τα οποία αφορούν τα προϊόντα των υαλοπινάκων, ως τυποποιημένα δομικά προϊόντα, και σε πρότυπα τα οποία καλύπτουν τον σχεδιασμό των γυάλινων κατασκευών, που εναρμονίζουν τις μεθόδους σχεδιασμού με το επίπεδο ασφαλείας.

Ιστορικά, υπήρχε ένα πλήθος εθνικών κανονισμών σχετικά με τους υαλοπίνακες στα κτίρια, ορισμένοι από τους οποίους είναι αντιφατικοί, ελλιπείς, ξεπερασμένοι ή δεν αντιστοιχούν στην ευρωπαϊκή βάση σχεδιασμού του EN 1990 (2010). Ως αποτέλεσμα αυτού, κατασκευές όπου το γυαλί αποτελεί βασικό στοιχείο της κύριας δομής της κατασκευής, μπορούν να υλοποιηθούν μόνο με ειδικές εγκρίσεις, καθιστώντας τη διαδικασία σχεδιασμού αναποτελεσματική και την κατασκευή μεγάλων γυάλινων κατασκευών σχετικά επικίνδυνη. Μια  τέτοια κατάσταση αποτελεί εμπόδιο στην τεχνική πρόοδο, στην οικονομική ανάπτυξη, καθώς και στο ελεύθερο εμπόριο υπηρεσιών και αγαθών.

Η ύπαρξη πλήθους διαφορετικών προσεγγίσεων οδήγησε σε μια πιο συγκροτημένη πανευρωπαϊκή προσέγγιση στον σχεδιασμό δομικού γυαλιού, παρόμοια με αυτή που υπάρχει για άλλα δομικά υλικά από τη δεκαετία του 1990. Με αρχικές συζητήσεις και προπαρασκευαστικά μέτρα που ξεκίνησαν το 2006, το 2012 εκδόθηκε ειδική εντολή από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για μια νέα γενιά Ευρωκωδίκων, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας ενός νέου Ευρωκώδικα για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών.

1. Ευρωκώδικες

Γενικά στοιχεία Ευρωκωδίκων

Οι Ευρωκώδικες απαρτίζονται από μια σειρά δέκα Ευρωπαϊκών Προτύπων (EN) για τον σχεδιασμό των κατασκευών και περιλαμβάνουν όλους τους τρόπους δόμησης (από σκυρόδεμα, χάλυβα, ξύλο, τοιχοποιία, γεωτεχνικά έργα και αλουμίνιο). Αναπτύχθηκαν από  την Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης (CEN), ολοκληρώθηκαν το 2007 και αποτελούν μια σειρά Ευρωπαϊκών Προτύπων που παρέχουν ένα κοινό, για όλη την Ε.Ε., σύνολο μεθόδων για τον υπολογισμό της μηχανικής αντοχής των κατασκευαστικών έργων και των στοιχείων τους, τα οποία καλύπτονται από την Οδηγία 89/106/ΕΟΚ. Στόχο τους αποτελεί η δημιουργία ενός κοινού πλαισίου, εντός του ευρωπαϊκού χώρου, για τον σχεδιασμό των έργων.

Τα δέκα Ευρωπαϊκά Πρότυπα (EN) που συνθέτουν τους Ευρωκώδικες δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Τα παραπάνω Ευρωπαϊκά Πρότυπα, εκτός από το ΕΝ 1990- Ευρωκώδικας 0, υποδιαιρούνται με τη σειρά τους σε 58 μέρη, στα οποία γίνεται ανάλυση της συμπεριφοράς των κατασκευών (κτιρίων, γεφυρών, δεξαμενών, φραγμάτων, πύργων, αγωγών, καπνοδόχων) έναντι σεισμού ή/και πυρκαγιάς.

Ο Ευρωκώδικας 0 αποτελεί τη βάση όλων των Ευρωκωδίκων, επεξηγεί τη λογική τους και η γνώση του αποτελεί προϋπόθεση για να είναι δυνατή η μελέτη οποιουδήποτε άλλου Ευρωκώδικα. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφει τις αρχές και τις προϋποθέσεις για την ασφάλεια, τη λειτουργικότητα και την ανθεκτικότητα των φορέων και βασίζεται στην αρχή των οριακών καταστάσεων με τη μέθοδο των επιμέρους συντελεστών.

Κάθε χώρα της Ευρωπαϊκής Ένωσης ακολουθεί τους Ευρωκώδικες ως έχουν, συνοδευόμενοι  όμως από το Εθνικό Προσάρτημα της εκάστοτε χώρας, το οποίο περιλαμβάνει πληροφορίες  για τις εθνικά προσδιορίσιμες παραμέτρους.

Συνολικά, οι Ευρωκώδικες αποτελούν μία από τις σημαντικότερες ευρωπαϊκές, άρα και παγκόσμιες, ολοκληρώσεις στον κατασκευαστικό κλάδο. Έχουν αντικαταστήσει τα British standards και τα Γερμανικά DIN που χρησιμοποιούντο σε πολλές χώρες του πλανήτη και έχουν θέσει ένα βιομηχανικό πρότυπο (υλικών και υπηρεσιών), που αποτελεί υπόδειγμα όχι μόνο για την Ευρώπη αλλά και για όλο τον κόσμο. Σήμερα, οι Ευρωκώδικες αποτελούν ένα χρήσιμο εργαλείο στον τομέα της μηχανικής.

«Νέα γενιά» Ευρωκωδίκων

Με τη δημιουργία των Ευρωκωδίκων γεφυρώθηκε το χάσμα επικοινωνίας και συνεννόησης στον κατασκευαστικό και μελετητικό κλάδο, που επικρατούσε έως τότε εξαιτίας της χρήσης διαφορετικών εθνικών προτύπων και μεθοδολογίας. Ωστόσο, οι σύγχρονες ανάγκες και απαιτήσεις δημιουργούν την ανάγκη για ανάπτυξη νέων προτύπων, τα οποία θα συμβαδίζουν µε τις νέες μεθόδους κατασκευής, τα νέα υλικά, τις νέες απαιτήσεις και τις νέες κοινωνικές ανάγκες. Έτσι, μπορούμε πλέον να μιλάμε για τη «νέα» γενιά Ευρωκωδίκων.

Με την πρώτη γενιά των Ευρωκωδίκων τέθηκε σε εφαρμογή ένα ολοκληρωμένο νομοθετικό και ρυθμιστικό πλαίσιο για τον κατασκευαστικό τομέα και τώρα, είναι πλέον η κατάλληλη στιγμή για μια σημαντική επικαιροποίηση της πρώτης γενιάς, καθώς και την ανάπτυξη της νέας γενιάς.

Στόχο της νέας γενιάς των Ευρωκωδίκων αποτελεί, τα νέα και αναθεωρημένα πρότυπα να είναι βελτιωμένα ως προς τη χρήση τους και να ενσωματώνουν τις σύγχρονες απαιτήσεις σχεδιασμού, απόδοσης και στιβαρότητας. Επιπλέον, κρίσιμα σημεία αποτελούν η ανάπτυξη νέων μερών για την παροχή καθοδήγησης στον τομέα της αξιολόγησης και μετασκευής υφιστάμενων κτιρίων, στον τομέα των γυάλινων κατασκευών, στον τομέα των πολυμερών ενισχυμένων με ίνες και στον τομέα της ενσωμάτωσης των προτύπων ISO στους Ευρωκώδικες.

Σχεδιασμός γυάλινων κατασκευών πριν το πρότυπο EN– 19100

Το γυαλί αποτελεί δομικό υλικό, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ψαθυρότητά του και παρουσιάζει γραμμικά ελαστική συμπεριφορά έως και τη θραύση του, χωρίς καμία παραμόρφωση. Εξαιτίας της ψαθυρής συμπεριφοράς του απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή κατά τον σχεδιασμό έναντι παραμορφώσεων από απρόβλεπτα φορτία.

Οι στατικοί υπολογισμοί των γυάλινων κατασκευών έως και σήμερα πραγματοποιούνται με συνδυασμό ευρωπαϊκών προτύπων, του γερμανικού κανονισμού DIN και των Ευρωκωδίκων 1990 και 1991. Οι στατικές επιλύσεις πραγματοποιούνται για τα συνήθη φορτία, ωστόσο συχνά είναι απαραίτητη και η επίλυση για τα διάφορα πιθανά σενάρια, έτσι ώστε σε περίπτωση αστοχίας ενός μεμονωμένου στοιχείου, η υπόλοιπη κατασκευή να μην επηρεασθεί.

Τα βασικότερα Ευρωπαϊκά πρότυπα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών, είναι το EN-16612 και το EN-16613.

Το πρότυπο EN-16612 (Προσδιορισμός της αντίστασης σε πλευρική φόρτιση των  υαλοπινάκων με υπολογισμούς), παρέχει τις αρχές για τον προσδιορισμό της τιμής σχεδιασμού της αντοχής σε κάμψη του γυαλιού, δίνοντας τη γενική μέθοδο υπολογισμού, καθώς και καθοδήγηση για την αντοχή σε πλευρικά φορτία των γραμμικά στηριζόμενων υαλοπινάκων.

Το πρότυπο EN-16613 (Στρωματοποιημένοι υαλοπίνακες και στρωματοποιημένοι υαλοπίνακες ασφαλείας – Προσδιορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων των ενδιάμεσων στρώσεων), καθορίζει μια μέθοδο δοκιμής για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων των υλικών των ενδιάμεσων στρώσεων. Επιπλέον, το πρότυπο περιλαμβάνει τη διαδικασία για την κατηγοριοποίηση των υλικών ενδιάμεσης στρώσης σε οικογένειες.

Ο γερμανικός τεχνικός κανονισμός DIN 18516 – 4, ο οποίος αφορά την εφαρμογή υαλοπινάκων με γραμμική στήριξη, αποτελεί βασικό εργαλείο για τον έως τώρα σχεδιασμό των γυάλινων κατασκευών. Για τις σημειακές στηρίξεις, η ικανότητα έδρασης του γυαλιού και των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται αποδεικνύεται υπολογιστικά. Ο στατικός υπολογισμός γίνεται σύμφωνα με τα φορτία που ορίζει ο DIN 1055. Επιπλέον υπολογισμός γίνεται και για φορτία τα οποία δεν υπάρχουν στον DIN, όπως οι εντάσεις από θερμοκρασιακές μεταβολές, που όμως επηρεάζουν το γυαλί.

Η ανάγκη της τυποποίησης του σχεδιασμού στις απλές κατασκευές και στα ολοκληρωμένα στοιχεία από γυαλί, οδήγησε τη διαμόρφωση του προτύπου 19100, με τίτλο “Σχεδιασμός γυάλινων κατασκευών”.

Σήμερα, αποτελεί μια τεχνική προδιαγραφή, η οποία πρόκειται να συμβάλλει καθοριστικά στη διαμόρφωση  του πρώτου ολοκληρωμένου κώδικα σχεδιασμού για τη δομική υαλουργία σε ολόκληρη την Ευρώπη. Η τεχνική αυτή προδιαγραφή, ασχολείται με τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών, περιλαμβάνοντας όλες τις σχετικές πτυχές ενός κώδικα σχεδιασμού και καλύπτοντας μεγάλο εύρος των τεχνικών θεμάτων σχεδιασμού και τυποποίησης. Βασικός στόχος είναι να παραχθεί ένα κανονιστικό πλαίσιο με μια συνολική αντίληψη που να συμπληρώνει τις διάφορες εθνικές ανάγκες τυποποίησης. Με τη δοκιμαστική χρήση της στη βιομηχανία και τις κατασκευές, θα  βελτιωθεί προκειμένου να μετατραπεί σε Ευρωκώδικα. Μετά το πέρας της φάσης των ερευνών το 2024 και την ενσωμάτωση των απαραίτητων παρατηρήσεων και διορθώσεων, ο Ευρωκώδικας αναμένεται να δημοσιευθεί το 2026.

(Μέρος Β΄)

ΕΝ-19100

Νέος Ευρωκώδικας για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών

Η Μαρία-Άννα Σταύρου εξηγεί και στο Β’ Μέρος του άρθρου της γιατί ο επερχόμενος Ευρωκώδικας για τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο στον τομέα της μηχανικής, που προωθεί την ασφάλεια και την ανθεκτικότητα των γυάλινων κτιρίων.

Γράφει η Μαρία – Άννα Σταύρου*
Πολιτικός Μηχανικός ΔΠΘ
ilicon

Σχεδιασμός γυάλινων κατασκευών σύμφωνα με το πρότυπο EN-19100.

1.1 Περιγραφή και δομή του EN-19100.

Το πρότυπο 19100, με τίτλο “Σχεδιασμός γυάλινων κατασκευών”, σηματοδοτεί μια σημαντική εξέλιξη στην ευρωπαϊκή τυποποίηση των γυάλινων κατασκευών, αναγνωρίζοντας το γυαλί ως ένα σημαντικό στοιχείο της σύγχρονης αρχιτεκτονικής. Αυτή η τεχνική προδιαγραφή συμβάλει καθοριστικά στη διαμόρφωση του πρώτου ολοκληρωμένου κώδικα σχεδιασμού για τη δομική υαλουργία σε ολόκληρη την Ευρώπη. Το νέο πρότυπο ασχολείται με τον σχεδιασμό γυάλινων κατασκευών, περιλαμβάνοντας όλες τις σχετικές πτυχές ενός κώδικα σχεδιασμού.

Στόχος ήταν να παραχθεί ένα κανονιστικό πλαίσιο με μια συνολική αντίληψη που να συμπληρώνει τις διάφορες εθνικές ανάγκες τυποποίησης. Η ανάγκη της τυποποίησης του σχεδιασμού, τόσο στις απλές κατασκευές, οι οποίες σχεδιάζονται χωριστά από το περιβάλλον του κτιρίου, όσο και στα ολοκληρωμένα στοιχεία από γυαλί, οδήγησε στη διαμόρφωση του προτύπου.

Ο σχεδιασμός και η διάρθρωση του περιεχομένου του 19100 αποσκοπεί στην αντιμετώπιση τριών βασικών σημείων:

1. Να συμπεριληφθούν όσο το δυνατόν περισσότερες πτυχές σχεδιασμού, σχετικές με τις σύγχρονες γυάλινες κατασκευές.
2. Κατά τον σχεδιασμό η στιβαρότητα και η σταθερότητα της κατασκευής να αποτελούν βασικά στοιχεία, λαμβάνοντας υπόψιν την ευθραυστότητα που χαρακτηρίζει το γυαλί.
3. Να συμβαδίζει με τις απαιτήσεις ασφάλειας και αξιοπιστίας των Ευρωκωδίκων, όπως ορίζονται στο EN 1990, συμπεριλαμβανομένης της αναφοράς σε δράσεις.

Όσον αφορά τη δομή του, η πρότυπη δομή των άλλων Ευρωκωδίκων δεν μπορούσε να υιοθετηθεί πλήρως. Αντίθετα, η προσέγγιση έπρεπε να προσανατολιστεί προς τις τυπικές απαιτήσεις της υαλοκατασκευής. Έτσι, προστέθηκαν στο πεδίο της βάσης του σχεδιασμού κρίσιμα ζητήματα που σχετίζονται με το γυαλί, τα οποία δεν εξετάζονται στο EN 1990 (2010), καθώς αφορούν ειδικά τις γυάλινες κατασκευές.

Τα δύο βασικά σημεία, “υλικά” και η σχετική με το γυαλί “βάση σχεδιασμού” δίνονται στο πρώτο μέρος του 19100, λαμβάνοντας υπόψη τα υλικά (τις ιδιότητες του γυαλιού και των πλαστικών, τη σχέση με τους κωδικούς προϊόντων κ.λπ.), τις απορρέουσες αρχές σχεδιασμού που σχετίζονται με την εξαιρετική ευθραυστότητα του γυαλιού και τις ειδικές τεχνικές αξιολόγησης της ασφάλειας στο γυαλί. Ουσιαστικά, το πρώτο μέρος επικεντρώνεται στα βασικά στοιχεία του σχεδιασμού και των υλικών, καθορίζοντας τις γενικές αρχές για την αξιολόγηση του δομικού γυαλιού, συμπεριλαμβανομένων των απαιτήσεων για την αντοχή, τη λειτουργικότητα, τα χαρακτηριστικά θραύσης και τις συνέπειες της αστοχίας.

Στο δεύτερο μέρος καλύπτεται ο σχεδιασμός κοινών γυάλινων κατασκευών, οι οποίες φορτίζονται πλευρικά, δηλαδή εκτός επιπέδου. Επιπλέον, καλύπτεται ο σχεδιασμός των κοινώς χρησιμοποιούμενων στηρίξεων, δηλαδή των υαλοπινάκων που στηρίζονται συνεχώς κατά μήκος των άκρων τους, των υαλοπινάκων με σημειακές στηρίξεις και των προβαλλόμενων υαλοπινάκων, συγκρατούμενων σε μία άκρη, καθώς και θέματα σχετικά με τους στρωματοποιημένους υαλοπίνακες, τις διπλές ή τριπλές υαλώσεις, τις παραμορφώσεις και τις δονήσεις. Επομένως, στο δεύτερο μέρος παρέχονται οι κατευθυντήριες γραμμές για τον σχεδιασμό γυάλινων στοιχείων, που υπόκεινται κυρίως σε φορτία εκτός επιπέδου, προσφέροντας μεθόδους υπολογισμού για συνθέσεις υαλοπινάκων.

Η εξέταση των γυάλινων στοιχείων με φόρτιση εντός επιπέδου, παρουσιάζεται στο τρίτο μέρος του 19100 και όχι μαζί με τα πιο τυπικά στοιχεία κατασκευής με πλευρική φόρτιση. Διαπιστώνεται ότι τα εντός επιπέδου φορτιζόμενα στοιχεία συχνά ενσωματώνονται στην πρωτογενή κατασκευή. όσον αφορά τη συνολική απόδοση και σταθερότητα. Ωστόσο, η έρευνα σχετικά με τις αντίστοιχες οριακές καταστάσεις και τις σχετικές έννοιες εκτίμησης της ασφάλειας τέτοιων δομικών στοιχείων με υαλοπίνακες είναι σχετικά πρόσφατη. Με τη δημιουργία ενός ξεχωριστού μέρους για τον σχεδιασμό υαλοκατασκευών που φορτίζονται κυρίως στο επίπεδο, μπορούν να εξυπηρετηθούν οι χώρες που θέλουν να συμπεριλάβουν το περιεχόμενο των δύο πρώτων μερών αλλά όχι το περιεχόμενο του τρίτου μέρους στην εθνική δέσμη δεσμευτικών κανόνων σχεδιασμού τους. Συνεπώς, το τρίτο μέρος αφορά τα γυάλινα στοιχεία που φορτίζονται εντός του επιπέδου, καλύπτοντας τον σχεδιασμό των συνδέσεων και των αρθρώσεων και αντιμετωπίζοντας θέματα ευστάθειας λόγω φόρτισης εντός του επιπέδου.

Συνοπτική παρουσίαση της δομής των τμημάτων του EN-19100 και το σχετικό περιεχόμενο τους δίνονται στον παρακάτω πίνακα:

Το πλαίσιο αυτό αποσκοπεί στη συμπλήρωση των εθνικών προτύπων και στη διευκόλυνση του σχεδιασμού τόσο απλών κατασκευών, όσο και ολοκληρωμένων στοιχείων στο ευρύτερο αρχιτεκτονικό πλαίσιο. Παρά το καθεστώς των τεχνικών προδιαγραφών του, το οποίο δεν ισοδυναμεί με το κανονιστικό καθεστώς ενός εγγράφου EN, το 19100 αναμένεται να εξελιχθεί σε ένα νέο “υλικό” μέρος του Ευρωκώδικα έως το 2025, πλήρως συμβατό με τους Ευρωκώδικες δεύτερης γενιάς, ενισχύοντας έτσι τη σημασία του στον σχεδιασμό και την κατασκευή γυάλινων κατασκευών στην Ευρώπη.

1.2 Τεχνικό περιεχόμενο του EN-19100

Στις γυάλινες κατασκευές, εκτός από τις συνήθεις καταστάσεις σχεδιασμού (οριακές καταστάσεις αστοχίας και οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας), στις οποίες η δομή είναι άθικτη, παρουσιάζονται επιπλέον περιπτώσεις που χρήζουν εξέτασης στις οποίες η δομή αστοχεί μερικώς ή πλήρως. Το χαρακτηριστικό αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα «κλασικά» δομικά υλικά. Κατά την εξέταση των διαφόρων καταστάσεων σχεδιασμού εισήχθησαν δύο επιπλέον οριακές καταστάσεις, που αντικατοπτρίζουν τις πρόσθετες καταστάσεις σχεδιασμού κατά τη διάρκεια της θραύσης και μετά το πέρας της, οι οποίες είναι η “Οριακή κατάσταση θραύσης” (FLS) και η “Οριακή κατάσταση μετά τη θραύση” (PFLS), αντίστοιχα.

Με την εξέταση αυτών των πρόσθετων οριακών καταστάσεων, τονίζεται η αναγκαιότητα των απαραίτητων χαρακτηριστικών στιβαρότητας, τα οποία διαδραματίζουν έναν πολύ ιδιαίτερο ρόλο στις γυάλινες κατασκευές, λόγω της ευθραυστότητας που χαρακτηρίζει το δομικό υλικό.

Αναμφίβολα, το επίπεδο ασφάλειας για τα γυάλινα στοιχεία, που δεν είναι ενσωματωμένα στο δομικό πλαίσιο του υπερκείμενου φορέα, διαφέρει από εκείνα που είναι ενσωματωμένα σε αυτόν. Αυτό οφείλεται φυσικά στις σημαντικά διαφορετικές μορφές αστοχίας.

Όσον αφορά τις δράσεις, εκτός από τις διατάξεις του EN 1991, το 19100 παρέχει πρόσθετες συμβουλές για συγκεκριμένα προϊόντα. Ειδικά στην περίπτωση των Διπλών ή Τριπλών υαλώσεων (Μονωτικών Υαλοπινάκων), παρέχονται οι παράμετροι για τον προσδιορισμό της εσωτερικής πίεσης του διάκενου μεταξύ των υαλοπινάκων.

Τα προϊόντα που εξετάζονται στο 19100 είναι το επίπεδο γυαλί είτε ως μονολιθικό, είτε ως στρωματοποιημένο, είτε ως διπλή ή τριπλή υάλωση, είτε ως συνδυασμοί αυτών, που περιλαμβάνουν τους συνήθεις τύπους κατεργασίας των άκρων. Χρησιμοποιούνται οι χαρακτηριστικές αντοχές του γυαλιού που προβλέπονται από τα αντίστοιχα πρότυπα. Όσον αφορά το βασικό πυριτικό γυαλί, η προσέγγιση ξεκινά από τους διάφορους τύπους γυαλιού ανόπτησης σύμφωνα με το EN 572 (2012), το θερμικά ενισχυμένο γυαλί σύμφωνα με το EN 1863 (2011), το θερμικά σκληρυμένο γυαλί σύμφωνα με το EN 12150 (2015) ή ακόμη και το χημικά ενισχυμένο γυαλί σύμφωνα με το EN 12337 (2000). Εκτός από τις τυποποιημένες μορφές γυάλινου υποστρώματος, αναφέρονται και άλλα γυάλινα προϊόντα, όπως το βοριοπυριτικό γυαλί, το πυριτικό γυαλί αλκαλικών γαιών, το πυριτικό γυαλί αλουμινίου κ.λπ.

Ωστόσο, δεδομένου ότι τα προϊόντα αυτά δεν χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως στις κατασκευές, γίνεται αναφορά μόνο στα πρότυπα, χωρίς να παρέχονται περαιτέρω τιμές.

Με βάση τις αντοχές των υλικών των προτύπων προϊόντων, έχουν δημιουργηθεί αντίστοιχοι κανόνες υπολογισμού της καμπτικής αντοχής για τις περιοχές της επιφάνειας, της ακμής, της οπής και των γωνιακών ζωνών για διάφορες διάρκειες εφαρμογής φορτίου, διαστάσεις, ποιότητες ακμών και βαθμούς προέντασης. Στο πλαίσιο αυτής της προσέγγισης, η συνιστώσα της ενδογενούς αντοχής διαχωρίζεται από τη συνιστώσα της προέντασης. Η διαδικασία αντιστοιχεί σε εκείνη του EN 16612 (2019). Το 19100-1 είναι από την άποψη αυτή συμβατή και μπορεί να θεωρηθεί ως η αντίστοιχη επέκταση. Σημειώνεται ότι όταν γίνεται αναφορά σε “αντοχή σε κάμψη”, αυτή περιλαμβάνει επίσης την αντοχή τόσο σε κάμψη όσο και σε κανονική δύναμη (καθώς και συνδυασμούς αυτών).

Στον τομέα των στρωματοποιημένων υαλοπινάκων, η εξέταση του φαινομένου της διατμητικής σύζευξης μεταξύ των στρώσεων είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες για τη μείωση της μάζας στον σχεδιασμό του γυαλιού. Μέσω του 19100 δίνονται τρία διαφορετικά επίπεδα σχεδιασμού, με πλήρη ή μη διατμητική σύζευξη, με αναλυτικά μοντέλα για τον προσδιορισμό των αποτελεσματικών μηχανικών ιδιοτήτων των ελαστικά στρωματοποιημένων διατομών και με αριθμητική μοντελοποίηση.

Η διαφάνεια και η διαπερατότητα μιας κατασκευής αυξάνεται αναμφίβολα όταν τα γυάλινα στοιχεία ενσωματώνονται στατικά στην υπερκείμενη κατασκευή, π.χ. σε δοκούς, τοίχους ή διατμητικά πλαίσια. Χαρακτηριστικό των στοιχείων αυτών είναι ότι, εκτός από την εγκάρσια φόρτιση, υπόκεινται σε σημαντική, συχνά επικρατούσα, διαμήκη, δηλαδή εντός του επιπέδου, καταπόνηση. Για τον λόγο αυτό, το μέρος 3 είναι αφιερωμένο στα γυάλινα στοιχεία που φορτίζονται στο επίπεδο.

Υπό αυτές τις συνθήκες, η προαπαιτούμενη στιβαρότητα και αξιοπιστία αυτών των γυάλινων στοιχείων δεν μπορεί να επιτευχθεί με την υιοθέτηση των απλών κανόνων για την οριακή κατάσταση θραύσης (FLS) και την οριακή κατάσταση μετά τη θραύση (PFLS), όπως προβλέπεται για τα εγκάρσια φορτιζόμενα στοιχεία που καλύπτονται από το 19100-2. Η προσέγγιση αυτή ισχύει ιδίως για τα στοιχεία που αποτελούν μέρος του συστήματος φέροντος οργανισμού της συνολικής κατασκευής. Κατά κανόνα, τα εν λόγω στοιχεία κατασκευάζονται από επαρκώς στρωματοποιημένο γυαλί ασφαλείας με απανωτές στρώσεις, ώστε να επιτυγχάνεται επαρκής στιβαρότητα και επιπλέον, θα πρέπει να υπάρχει εναλλακτική διαδρομή φόρτισης σε περίπτωση κατάρρευσης ενός ολόκληρου γυάλινου στοιχείου. Έτσι, στο 19100-3 παρέχονται περαιτέρω στοιχεία σχετικά με τις αυξημένες απαιτήσεις για θεωρητική και πειραματική αξιολόγηση.

Επιπλέον, για το θερμικά σκληρυμένο γυαλί, προβλέπονται κανόνες για την εξέταση της ασφάλειας σε περίπτωση που μια γυάλινη στρώση σπάσει ξαφνικά, για οποιονδήποτε λόγο, και προκληθεί ένα βραχυπρόθεσμο φαινόμενο κρούσης που αυξάνει τις τάσεις στην εναπομένουσα άθικτη διατομή.

Το πρότυπο δεν καλύπτει όμως μόνο τον σχεδιασμό και την διαστασιολόγηση των ίδιων των στοιχείων. Μέρος του είναι και η κατάλληλη μηχανική των συνδέσεων μεταξύ των δομικών γυάλινων στοιχείων. Στην περίπτωση στοιχείων με φόρτιση στο επίπεδο, η σύνδεση τέτοιων στοιχείων που αποτελούνται από γυαλί σπάνια είχε αντιμετωπιστεί μέχρι πρόσφατα.

Για τον λόγο αυτό, ο σχεδιασμός των “ειδικών αρμών” έχει συμπεριληφθεί στο τρίτο μέρος. Οι “ειδικές συνδέσεις” είναι εκείνες που επιτρέπουν τη μεταφορά εσωτερικών δυνάμεων στο επίπεδο του γυαλιού από το ένα γυάλινο στοιχείο στο άλλο. Τέτοιες μέθοδοι θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν συνδέσεις με κοχλίες, συγκολλητικές συνδέσεις ή σφιγμένες συνδέσεις που χρησιμοποιούν τριβή για τη μετάδοση της διάτμησης και δεν πρέπει να συγχέονται με “κανονικές” στηρίξεις, όπως οι σημειακές στηρίξεις που εξετάζονται στο δεύτερο μέρος.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, η δημιουργία του προτύπου ΕΝ 19100 για τον σχεδιασμό των γυάλινων κατασκευών, πρόκειται να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο στα χέρια των μηχανικών, καθώς πρόκειται να παρέχει ολοκληρωμένες κατευθυντήριες γραμμές για τον σχεδιασμό, την κατασκευή, την εγκατάσταση και τη συντήρηση γυάλινων στοιχείων σε κτίρια και άλλες κατασκευές. Με τον τρόπο αυτό, καθίσταται δυνατό να μετριασθούν οι κίνδυνοι, να βελτιστοποιηθεί η δομική ακεραιότητα και να βελτιωθεί συνολικά η ποιότητα των κατασκευών βασισμένων στο γυαλί. Η υιοθέτηση του προτύπου αυτού, όχι μόνο προάγει την ασφάλεια, αλλά και την καινοτομία και τη βιωσιμότητα στον κατασκευαστικό κλάδο.

Επιπλέον, το νέο πρότυπο σηματοδοτεί το πέρασμα σε μια νέα γενιά Ευρωκωδίκων, με νέα και αναθεωρημένα πρότυπα, βελτιωμένα ως προς τη χρήση τους και σύμφωνα με τις σύγχρονες απαιτήσεις σχεδιασμού και απόδοσης των κατασκευών.