Zachte-schokproeven : een vergelijkende analyse 2009/04.10

TC GlaswerkenTerwijl de weerstand van bouwwerken tegen de impact van zachte lichamen vroeger uitsluitend bepaald werd met een zak zand of knikkers, wordt dit proeflichaam tegenwoordig progressief vervangen door een dubbele band. Dit geldt met name voor de dynamische proeven ter bepaling van de inbraakweerstand van bouw­elementen en van hun vermogen om de veiligheid van personen te waarborgen. Daarom heeft het WTCB de schokproeven, uitgevoerd met deze twee zachte proeflichamen, aan een vergelijkend onderzoek onderworpen.

1. Inleiding

De WTCB-studie had tot doel om het effect van de vervanging van de zandzak door de dubbele band uit de norm NBN EN 12600 na te gaan. Deze band wordt tegenwoordig immers gebruikt voor de uitvoering van de dynamische proeven ter bepaling van de inbraakweerstandsklasse van inbraakvertragende gevelelementen uit schrijnwerk.

Glazen bouwwerken (vensters, gevels, borstweringen, glazen wanden, …) moeten bovendien de veiligheid van personen waarborgen in geval van een toevallige schok die resulteert uit de menselijke activiteit. Hun weerstand tegen zachte schokken kan ofwel gevalideerd worden met een proef met een zandzak (bv. voor binnenwanden) ofwel met een dubbele band (bv. voor vensters en gevels). Deze laatste methode wordt overigens ook voorgesteld in de nieuwe proefprocedures, vermits ze een betere reproduceerbaarheid vertoont.

2. Doel en beschrijving van de uitgevoerde proeven

Tijdens de WTCB-proefcampagne werden vijf types vulelementen geanalyseerd :
  • een vulpaneel uit PVC
  • een vulpaneel uit multiplex
  • een gelaagd glas 66.4
  • een isolerende beglazing 44.4/12/4
  • een isolerende beglazing 44.4/12/6.
De impacten werden zowel uitgevoerd met een zandzak als met een dubbele band (van elk 50 kg). Dit gebeurde in het midden van een in een houten kader ingewerkt vulelement (representatief voor een opengaande venstervleugel).

De proefopstelling was voor elk van de vulelementen voorzien van :
  • 3 krachtsensoren in sandwichopstelling, gemonteerd tussen een houten plaat (gelijmd op het vulelement) en een PVC-plaat (waarop de impact aangrijpt), ter bepaling van de krachtoverdracht op de plaats van impact
  • 4 krachtsensoren aan de omtrek van het houten kader, ter bepaling van de kracht die overgedragen wordt aan het vaste kader
  • versnellingsmeters, ter bepaling van de versnelling, de snelheid en de verplaatsing in het midden van het element (en van het tegenoverliggende glas in geval van een dubbele beglazing).

3. Belangrijkste onderzoeksresultaten

3.1. Krachten

Onderstaande afbeelding geeft een voorstelling van de totale krachten op de plaats van impact en aan de omtrek voor de dubbele beglazing 44.4/12/6 (naargelang van de valhoogte). De factor tussen de krachten, doorgegeven door de dubbele band en de zandzak, bedraagt om en bij de 2.

Krachten op de plaats van impact en aan de omtrek voor een dubbele beglazing 44.4/12/6.
Krachten op de plaats van impact en aan de omtrek voor een dubbele beglazing 44.4/12/6.

3.2. Trillingen

Uit de analyse van de meetwaarden in het midden van het vulelement is gebleken dat de factor tussen de trillingen, geïnduceerd door de dubbele band en de zandzak, bij benadering 2 bedraagt, en dit zowel voor de versnellingen als voor de snelheden en de verplaatsingen. De eigen frequentie van een vulelement is afhankelijk van zijn buigstijfheid en ligt respectievelijk rond de 12, 20 en 32 Hz voor het vulpaneel uit PVC, de onderzochte beglazingen en het houten vulpaneel.

3.3. Energie

De schokproef met de dubbele band is ongeveer 3 keer strenger dan deze met de zandzak voor wat de totale overgedragen impactenergie betreft. Dit komt doordat er bij de proef met de zandzak veel meer energie verloren gaat (voornamelijk omwille van zijn vervorming). Met de dubbele band wordt er ongeveer 80 % van de aanvankelijk beschikbare potentiële energie overgedragen aan het vulelement, terwijl er met de zandzak slechts 25 tot 30 % overgedragen wordt.

4. Besluit

De proefcampagne bracht aan het licht dat de zachte-schokproeven met de dubbele band strenger zijn dan deze met de zandzak. Om deze strengheidsafwijkingen te beperken, werd voorgesteld om de valhoogte aan te passen naargelang van het gebruik van het gebouw.

Vermits de krachten op de plaats van impact onlosmakelijk verbonden zijn met de buigstijfheid (en bijgevolg ook met de eigen frequentie) van het onderzochte element, zal een schok bij een identieke opstelling minder kritisch zijn voor een vulelement met grote afmetingen.

Tot slot willen we erop wijzen dat er momenteel nog een onderzoek aan de gang is naar de schokbestendigheid van uitgegloeid glas.

V. Detremmerie, ir., adjunct-laborato­riumhoofd, laboratorium 'Dak- en gevelelementen', WTCB