Glass.

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Contents
Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
1 Introduction, scope and status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.2 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.3 Status of the report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.4 Relevant standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
1.5 Other references . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
1.6 Sources of information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
2 Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
2.1 Behaviour of glass as a structural material . . . . . . . . . . . . . . .11
2.1.1 Annealed glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
2.1.2 Toughened glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
2.1.3 Heat-strengthened glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
2.1.4 Laminated glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
2.1.5 Multiple glazing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.1.6 Glass blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
2.2 Non-structural issues that influence design . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2.1 Thermal transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
2.2.2 Solar radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.3 Condensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.4 Rainwater runoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.2.5 Fire behaviour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.2.6 Acoustic behaviour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
2.2.7 Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.8 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.9 Cleaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.10 Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.11 Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.12 Repair and replacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.13 Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
2.2.14 Appearance, fit and position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
2.2.15 Durability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.2.16 Environmental impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
2.2.17 Life-cycle costing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.3 Behaviour of other materials often used with glass . . . . . . . .35
2.4 Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
2.5.1 Books and papers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37
2.5.2 Codes and standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
3 Design requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
3.2 Clients program and budget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
3.3 Form and function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
3.4 Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
3.5 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
3.6 Climate control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
3.7 Internal environmental control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42
3.8 Durability and working life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.9 Health and safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.10 Environmental impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.11 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.12 Construction method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.13 Design process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.14 Site processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
3.15 Contract administration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
3.16 References and other suggested reading . . . . . . . . . . . . . . . .44
4 Design selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
4.1 General approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
4.2 Gravity system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
4.2.1 Facade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
4.2.2 Roof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
4.3 Lateral load system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
4.4 Alternative load paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51
4.5 Serviceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
4.6 Accommodation of movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
4.7 Safety accidental or deliberate damage . . . . . . . . . . . . . . . .52
4.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

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5 Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55
5.2 Limit state approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
5.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
5.2.2 Serviceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
5.3 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
5.4 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
5.5 Fracture mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
5.6 Stress concentrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.7 Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
5.8 Stiffness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
5.9 Movement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.10 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.11 Robustness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.12 Stress analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.12.1 Analytical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.12.2 Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
5.12.3 Statistical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
5.13 References and other suggested reading . . . . . . . . . . . . . . . .61
6 Panes supported on two or more edges . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
6.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
6.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
6.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
6.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
6.2.3 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
6.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
6.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67
6.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
6.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
6.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
7 Glass beams and fins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.1.2 Glass beams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.1.3 Glass fins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
7.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
7.2.3 Elastic stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
7.2.4 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
7.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
7.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
7.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .79
7.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .81
7.7 References and other suggested reading . . . . . . . . . . . . . . . . .81
8 Glass columns and walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
8.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85
8.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
8.2.1 Load transfer into the column or wall . . . . . . . . . . . . . .86
8.2.2 Elastic stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
8.2.3 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86
8.2.4 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
8.2.5 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
8.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
8.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
8.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
8.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
8.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
9 Point-supported glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
9.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
9.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
9.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
9.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
9.2.3 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
9.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
9.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
9.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
9.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
9.7 References and other suggested reading . . . . . . . . . . . . . . . . .94
10 Externally-prestressed glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
10.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
10.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
10.2.1 Elastic stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
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10.2.2 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97

10.2.3 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
10.2.4 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . . .98
10.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
10.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
10.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
10.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
10.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99
11 The structural use of adhesives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
11.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
11.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
11.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
11.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
11.2.3 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . .105
11.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
11.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
11.5 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106
11.6 References and suggested further reading . . . . . . . . . . . .106
12 Glass balustrades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
12.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
12.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
12.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
12.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
12.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
12.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112
12.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
13 Glass stairs, floors & bridges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.2.3 Elastic stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.2.4 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
13.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116
13.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
13.6 Additional information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117
13.7 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
13.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
14 Glass in large deflection structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.2 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.2.1 Strength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.2.2 Deflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.2.3 Resistance to thermal stresses . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.3 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
14.4 Selection, design and application . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
14.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
14.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
14.7 Suggested reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125
15 Special applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
15.1 General description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
15.2 Blast-resistant glazing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
15.2.1 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
15.2.2 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130
15.3 Bullet and manual attack and vandal-resistant materials . .131
15.3.1 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
15.3.2 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
15.4 Hydrostatic pressures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
15.4.1 Rules of thumb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
15.4.2 Performance in use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
15.5 Design details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
15.6 Worked example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
15.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
16 Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
16.1 Specification writing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
16.1.1 Materials and workmanship . . . . . . . . . . . . . . . . .135
16.1.2 Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
16.1.3 Specification checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135

IStructE Structural use of glass in buildings

Glass. Preliminares

7/1/00

1:12 pm

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17 Contract and procurement, inspection and maintenance . . .141

17.1 Approaches to contract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
17.2 Review of contracts and sub-contracts . . . . . . . . . . . . . . .141
17.3 Tendering, certificates, warranties, insurance and defects .141
17.4 Competence and resources of potential glass suppliers . . .141
17.5 Inspection of the works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
17.6 The role of the contractor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
17.7 Health and safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
17.8 Materials handling and storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
17.9 Site processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
17.10 Planned maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
17.11 Diagnosing defects and remedies . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
17.12 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .143
Appendix A History of glass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145
Appendix B Regulatory framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
Appendix C Stability of narrow fins and beams . . . . . . . . . . . .147
Appendix D Load sharing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154
Appendix E The effects of atmospheric pressure and
temperature on insulating units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
Appendix F Glossary of terms and symbols . . . . . . . . . . . . . . .156

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