Zur Tragfähigkeit von punktförmig gestützten faserverstärktem Feinkornbeton

Load Bearing Capacity of point-supported Facade Panels made from fibre-reinforced fine grain Concrete

  • Mit dem vorliegende Projekt sollten die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, filigrane Fassadenplatten aus Hochleistungsbeton im Fertigteilbau realisieren zu können. Konventionelle Befestigungsmittel (Dübel, Anker) scheiden wegen der geringen Materialstärke weitgehend aus. Bestehende Systeme mit Klebtechnik erfordern eine aufwändige metallische Unterkonstruktion aus nichtkorrosivem Material. Zudem erweist sich die Montage als schwierig, sodass sich diese Systeme in der Praxis bisher nicht durchgesetzt haben. Die hier vorgeschlagene Lösung baut auf eine punktförmige Befestigung der Fassadenplatten mittels Klebtechnik auf. Die Klebanker (d = 12 mm) aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GfK) werden zusammen mit einer Tragschale und Wärmedämmung hergestellt und dann mittels Wendetechnik im Fertigteilwerk rückseitig auf die Fassadenplatten geklebt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiger Über- und Unterdruckversuchsstand entwickelt. Zusätzlich wurden neue Zug-, Scher- und Interaktions-Versuchsstände für Klebversuche an Platten konzipiert. Die Biegezugfestigkeit des Glasfaserbetons wurde in Abhängigkeit von der Zeit untersucht. Das Trag- und Verformungsverhalten der GfK-Stäbe wurde in Abhängigkeit von der Zeit ausgewertet und ausgewählt. Wie die Untersuchungen zeigen, können bis zu 2,7 x 3,5 m große Fassadenplatten realisiert werden, wenn die Klebanker einen Gelenkkopf erhalten, der die Verformungsbehinderung der Fassadenplatte reduziert. Das Langzeittragverhalten der GfK-Anker, das aus dem Zulassungsverfahren der verwendeten Schöck ComBAR® bekannt ist, wurde berücksichtigt. Ein Ankerraster von 500 x 500 mm hat sich als wirtschaftlich sinnvoll ergeben. Für die Fassadenplatten werden wegen der besseren Tragfähigkeit der Klebverbindung hochfeste Betone „Referenzbeton 1“ den Glasfaserbetonen „Referenzbeton 2“ vorgezogen. Fertigungsbedingte Schwankungen der Klebfugendicke im Bereich von 1 mm bis 5 mm können ohne signifikante Festigkeitseinbußen toleriert werden. Die durchgeführten mechanischen Versuche und Berechnungen zeigen, dass die Standsicherheit des Fassadensystems bei entsprechender Dimensionierung der Klebflächen gegeben ist.
  • With this project, the prerequisites that the intricate facade panels from the Ultra High Performance Concrete realized in the precast construction should be created. Because of the low material strength, conventional fasteners (dowels, anchors) have been widely dropped out. Prevailing systems with adhesive engineering require complicated and expensive metal substructure of non-corrosive material. In addition, the assembly proves to be difficult, so that these systems have not been enforced in practise before. The proposed solution builds on a point-fixing of the cladding panels by means of adhesive. The anchor for adhesive (d = 12 mm) from glass fibre reinforced polymer (GFRP) will be fabricated together with a load-bearing wall and insulation and then the anchor will be glued to the back sides of the facade panels using the perfecting technology in the prefabricating factory. In context of this work, the new overpressure and negative-pressure experimental equipment was developed. In Addition, new Tension, Shear and Interaction experimental equipments for the adhesive experiments on facade plates were designed. The flexural strength of Glass Fibre Reinforced Concrete has been studied as a function of time. The load-bearing and deformation behaviour of the GFRP bars was evaluated as a function of time and selected. As the investigations show that, facade panels up to 2.7 x 3.5 m can be implemented only if the anchor with hinge end is provided, which reduces the deformation constraint of the facade panel. The long-term load bearing behaviour of GFRP anchor, known from the approval procedure of the used Schöck ComBAR®, was considered. An anchor grid of 500 x 500 mm has been found to be economically reasonable. For the facade panels, the high strength concrete “Reference Concrete 1” is preferred than glass fibre-reinforced concrete “Reference Concrete 2” because of the better load-bearing capacity of adhesive bond. The design value of bending tensile strength has exhibit a minimum value of 2,78 N/mm2. Production-related variations in the glue joint thickness in the range from 1 mm to 5 mm can be tolerated without significant losses of strength. Carried-out mechanical tests and calculations show that the structural safety of the facade system with appropriate dimensioning of the joint surfaces is given.

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Metadaten
Author:Ake Chopradub
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-24786
Advisor:Jürgen Schnell
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2010
Year of Publication:2010
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2010/02/22
Tag:Facade; Fine Grain Concrete
GND-Keyword:Fassade; Feinkornbeton
Faculties / Organisational entities:Fachbereich ARUBI
DDC-Cassification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten

$Rev: 12793 $