Warum moderne Architekten Glas lieben

In der Welt der modernen Architektur ebnen grundlegende Faktoren wie neue Technologien, Materialverbesserungen, Umweltanforderungen und ästhetische Komplexität den Weg für grenzenlose Innovationen. Ein Beispiel ist Glas, ein Baumaterial, das im Laufe der Zeit dramatisch verfeinert wurde und eine Reihe von Durchbrüchen erlebt hat. Es entwickelte sich von einem eher dekorativen Material zu einem integralen Strukturbestandteil. Glas hat sich von seinen handwerklichen Wurzeln in die Welt der Massenproduktion verlagert [1].

Glas wird seit langem im Bauwesen verwendet – vom Londoner Crystal Palace, einem Gebäude aus dem Jahr 1851, das aus 300.000 Glasscheiben besteht, bis zum neuen Hayden Planetarium in New York. Das Planetarium wurde im Jahr 2000 im American Museum of Natural History in Manhattan fertiggestellt, mit einer riesigen Kugel von 87 Fuß Durchmesser, die scheinbar in der Mitte eines atemberaubenden Glaswürfels schwebt. Dies sind nur zwei von vielen Architekturprojekten weltweit, die die erstaunlichen Möglichkeiten der Verwendung von Glas zeigen [2].

Neben seiner eleganten Ästhetik fasziniert vor allem die Vielseitigkeit des Baumaterials Glas. Seine unterschiedlichen Eigenschaften, Typen und Anwendungen machten Glas im 21. Jahrhundert zu einer globalen Industrie. Mit seiner breiten Palette an Funktionen wird Glas von Architekten weltweit immer beliebter.

Eigenschaften von Glas

Glas besitzt folgende Eigenschaften, die es zu einer vorteilhaften Materialwahl in der Bauindustrie machen:

1. Transparenz und Transluzenz

Transparenz stellt einen Verbindungspunkt zur Außenwelt dar, wie es allgemein bei Gebäudefassaden zu beobachten ist. Die Transparenz des Glases wird durch seine nichtkristalline Natur und die Besonderheit der Bindungen innerhalb des Glases selbst verursacht. Mit dem Aufkommen der Technologie kann das Glas auch undurchsichtiger gemacht werden, um Lichtdurchlässigkeit zu zeigen. Solche Eigenschaften ermöglichen es dem Glas, Licht für bestimmte Zwecke zu manipulieren [3].

2. Isolierung

Glas hat eine gute Isolierwirkung gegenüber der Übertragung von sichtbarem Licht, Wärme, Elektrizität und elektromagnetischer Strahlung. Es widersteht auch der Schallübertragung gut, vorausgesetzt, dass eine geeignete Dicke verwendet wird. Beispielsweise kann die akustische Isolierung einer einzelnen Glasscheibe nur durch eine Erhöhung ihrer Dicke effektiv erhöht werden, da ihre Dämpfung und Steifigkeit nicht verändert werden können. Dickeres Glas bietet tendenziell eine deutlichere Schalldämmung [4].

3. Stärke

Im Allgemeinen hat normales Glas eine geringe Stoßfestigkeit und bricht oder zersplittert leicht bei Stößen. Dennoch weisen bestimmte Glasarten, wie z. B. gehärtetes Glas oder hitzebeständiges Glas, hohe Schlagfestigkeitswerte auf. Glasverfestigungstechniken wie Ätzen, thermische Verfestigung, Ionenaustauschverfestigung, Glasemaillierung, chemische Verfestigung und Faserverstärkung ermöglichen Gläsern eine erhöhte Verformungsbeständigkeit unter Belastung [5].

4. Chemikalienbeständigkeit und Feuerbeständigkeit

Glas ist sehr widerstandsfähig gegen chemische Reaktionen, die durch verschiedene Umwelt- oder Säurebedingungen ausgelöst werden. Es kann den Auswirkungen der meisten Chemikalien wie Ammoniak und Schwefelsäure standhalten. Im Brandfall sind wärmebehandelte Gläser in der Lage, die Ausbreitung von Flammen in angrenzende Räume zu stoppen und Rauch und giftige Gase, die von brennenden Möbeln und Materialien ausgehen, erheblich zu blockieren. Es kann eine zusätzliche Wärmedämmung oder einen verringerten Durchgang von Wärmestrahlung schaffen [7].

5. Wiederverwertbarkeit

Der Werkstoff Glas ist zu 100 % recycelbar. Es kann ohne Beeinträchtigung der Qualität oder Reinheit recycelt werden. Recyceltes Glas hilft, Energie zu sparen, indem es Emissionen und den Verbrauch von Rohstoffen reduziert [3].

Glasarten, die in der Bauindustrie verwendet werden

Das Architekturglas gibt es in verschiedenen Festigkeitsklassen, nämlich:geglühtes Glas, vollständig gehärtetes Glas und wärmegehärtetes Glas . Andererseits gibt es spezielle Glasarten, die mit unterschiedlichen Qualitäten hergestellt werden, um die Leistung zu verbessern, nämlich:Verbundglas , Isolierglas , beschichtetes Glas , getöntes Glas , und Drahtglas .

1. Float (geglühtes) Glas

Floatglas, auch getempertes Glas genannt, ist die häufigste Art von Architekturglas. Es wird aus Rohstoffen wie Kieselsäure, Karbonat, Sulfat und Kalkstein hergestellt. Floatglas hat eine hervorragende Oberflächenqualität, da es keiner Wärmebehandlung unterzogen wird und unterliegt daher keiner Verformung, die normalerweise durch Glashärtung erzeugt wird. Es wird oft in Wohngebäuden verwendet. Im Falle eines Bruchs jedoch zerbricht getempertes Glas gefährlich in scharfe Scherben [8,9].

2. Vollständig gehärtetes (gehärtetes) Glas

Vollständig gehärtetes Glas wird vorgespannt, d. h. auf eine bestimmte Temperatur von etwa 650 °C erhitzt, gefolgt von einer schnellen Abkühlung unter einem starken Luftstrom. Dies führt zu erhöhter Festigkeit, Duktilität und mechanischem Widerstand. Beim Abkühlen wird die innere Struktur des gehärteten Glases einer Zugspannung ausgesetzt, während die äußere Oberfläche einer Druckspannung ausgesetzt wird, was zu einer erhöhten Zugbiegefestigkeit und Schlagfestigkeit führt, die höher ist als die von Floatglas.

Vollständig gehärtetes Glas besitzt eine mehr als viermal höhere Festigkeit als getempertes Glas , bietet eine hohe Bruchfestigkeit und minimiert so das Risiko von Personen- und Sachschäden. Gehärtetes Glas wird normalerweise unter anderem in Fahrtreppenseitenwänden, Windschutzscheiben von Sportwagen, Glasböden und Vorhangfassaden von Hochhäusern verwendet [8,9].

3. Hitzeverstärktes Glas

Vorgespanntes Glas ist ein halbgehärtetes, teilweise vorgespanntes Glas, das stark und bruchsicher bei Hitzebelastung oder Windlast ist. Seine Festigkeit und Bruchfestigkeit sind mindestens doppelt so hoch wie bei getempertem Glas. Die Wärmebehandlung führt zu einem gewissen Grad an Verformung und bei Bruch würden große Scherben entstehen [8,9].

4. Verbundglas

Verbundglas besteht aus zwei oder mehr Scheiben aus teilvorgespanntem oder gehärtetem Glas mit einer Zwischenfolie (z. B. Ethylenvinylacetat oder Polyvinylbutyral). Es ist eine Art Sicherheitsglas, das das Herausfallen von gefährlichen Glassplittern verhindert, wenn es zersplittert. Seine Kunststoffzwischenschicht bietet außerdem Schutz vor ultravioletten Strahlen und gute akustische Eigenschaften.

5. Isolierglas

Isolierglas besteht aus zwei oder mehr Glasscheiben, die durch ein Abstandsmaterial getrennt und hermetisch verschlossen sind. Sie werden häufig zur Kondensationskontrolle und Wärmedämmung verwendet. Der isolierende Luftraum kann während des Produktionsprozesses entweder mit trockener Luft oder Gasen mit geringer Leitfähigkeit wie Argon oder Schwefelhexafluorid gefüllt werden. Isolierglas wird hergestellt, um die Wärmeübertragung zum und aus dem Gebäude erheblich zu verhindern, Wärmegewinn und -verlust zu reduzieren und eine überlegene thermische Leistung zu erzielen.

6. Beschichtetes Glas

Beschichtetes Glas ist Glas, das mit Metallverbindungen wie Eisenoxiden und Zinnverbindungen beschichtet ist, die nicht nur ästhetisch ansprechend sind, sondern auch ihre Wärmeleistung durch Reflexion von sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung regulieren. Beispielsweise können dünne und dauerhafte Filme aus Metall oder Metalloxiden auf die Oberfläche von klaren oder getönten Glasscheiben aufgebracht werden, um reflektierend beschichtetes Glas herzustellen. Beschichtetes Glas reduziert visuelle Blendung und unerwünschtes Sonnenlicht, das in ein Gebäude eindringt [9].

7. Drahtglas

Drahtglas besteht aus einem in die Glasplatte eingebetteten Stahldrahtgeflecht , was ihm hilft, im Falle eines Reißens zusammenzuhalten. Es wird auch als Flammschutzmittel verwendet [6]. Das Drahtgeflecht erzeugt jedoch Schwachstellen in der gesamten Glasstruktur, wodurch seine Festigkeit und Schlagfestigkeit geschwächt werden.

Ständige Innovationen und technologische Weiterentwicklungen erweitern die Möglichkeiten für den Einsatz von Glas in der Welt der Architektur und des Ingenieurwesens. Mit seinem ästhetischen Reiz, seiner Vielseitigkeit und seiner Fähigkeit, natürliches Licht besser als jedes andere Material zu nutzen, erhebt sich Glas zu einem unverzichtbaren Bestandteil des modernen Bauens [2].

Zahlreiche spektakuläre Bauwerke zeugen von seinem herausragenden Wert. Die Philharmonie von Szezecin in Polen verfügt über geripptes Glas, das bis zum Schrägdach reicht. Die Zentrale der Gores Group in Beverly Hills zeigt Glasscheiben, die eine Reihe von Kreisen und Rauten bilden. Die Christ Cathedral im kalifornischen Garden Grove spiegelt die Schönheit seiner Umgebung durch seine verspiegelten Glasscheiben wider. All diese Wunder der Architektur werden durch das Wunder Glas [10] ermöglicht.

Als Reaktion auf den immensen Wert von Glas heutzutage arbeiten Glashersteller unaufhörlich mit Architekten und Designern zusammen, um die Möglichkeiten der Verwendung von Glas in der Architektur zu erweitern. Beispielsweise ist SCHOTT, ein Hersteller von Architekturglas mit mehr als 130 Jahren Erfahrung, auf Bereiche von Glasmaterialien, Rezepturen und fortschrittlichen Technologien spezialisiert, die solche Bestrebungen anstreben. Auch bei der Erhaltung und dem Schutz sensibler Kulturgüter und historischer Fassaden bietet der Glashersteller mit seinen entspiegelten Schutzgläsern [11] Dienstleistungen an.