Untersuchungen zur tragkonstruktiven Eignung transluzenter Sandwichstrukturen mit polymerer Kernschicht

  • Diese Abhandlung dokumentiert wesentliche Forschungsergebnisse der Untersuchung von transluzenten Sandwichstrukturen in ihrer Eignung und Verwendbarkeit als tragende Konstruktionselemente in baulichen Strukturen. Vor dem Hintergrund der Bestrebungen, materialsparende und energieeffiziente Produkte für ein zunehmend komplexes Anforderungsprofil zu entwickeln, steigt seit einigen Jahren der Anteil konstruktiver Bauteile in Sandwichbauweise in der Architektur und im Bauwesen stetig an. Dabei spielt der Leichtbaucharakter dieser Bauweise eine entscheidende Rolle. Sandwichstrukturen sind aufgrund ihres geschichteten flächigen Aufbaus in der Regel als Platten oder Paneele erhältlich. Sie lassen sich als biegebeanspruchte Platten, Wandscheiben oder auch als räumlich gekrümmte Flächen verwenden und kombinieren. Seit einigen Jahren werden auch mehrschichtige Plattenwerkstoffe auf dem Markt angeboten, die aus lichtdurchlässigen Kunststoffen wie Acrylglas, Polycarbonat oder Glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehen. Sie werden in unterschiedlichsten Formen, Farben, Strukturen und Abmessungen hergestellt. Die Bandbreite der Produktpalette orientiert sich dabei vor allem an den Herstellungsmöglichkeiten und marktgängigen Fertigungstechniken der Kunststoffindustrie. Betrachtet man den überwiegenden Teil der praktischen Anwendungen dieser Plattenmaterialien, so wird deutlich, dass ein großer Anteil der Verwendung den Sandwicheffekt gar nicht oder nur eingeschränkt nutzt. In diesem Zusammenhang steht vorrangig die Frage, welche dieser Produkte den Strukturprinzipien eines Sandwichverbundes wirklich entsprechen und die statisch-konstruktiven Vorzüge des Sandwichverbundes effektiv nutzen können. Bisherige Anwendungsschwerpunkte sind Messe- und Innenausbauten sowie Fassaden bei Freizeit- und Industriebauten. Die statisch-konstruktiven Potentiale, die der mehrschichtige Aufbau der Produkte teilweise mit sich bringt, bleiben aber weitgehend ungenutzt. Die konstruktive Verwendung und Fügung unterscheidet sich bisher nicht wesentlich von der monolithischer Plattenmaterialien. Kapitel 1 beschreibt einführend die grundlegenden Prinzipien der Sandwichbauweise und dient zur Definition von Begriffen und Bezeichnungen. Bezug nehmend zu opaken Sandwichstrukturen werden wesentliche Merkmale und grundlegende Eigenschaften transluzenter Sandwichstrukturen aufgezeigt. Basierend auf einer umfangreichen Produktanalyse sowie ausgewählten Anwendungsbeispielen wird in Kapitel 2 eine strukturbasierende Typologie transluzenter Sandwichstrukturen aufgestellt. Dabei werden unterschiedliche bauliche Eigenschaften überprüft und tabellarisch gegenübergestellt. Ein spezieller Fokus liegt dabei auf der Untersuchung, in welcher Weise das jeweilige Herstellungsverfahren Einfluss auf das jeweilige Eigenschaftsprofil der Plattenprodukte besitzt. In ausgewählten Projektbeispielen werden Stärken und Schwächen des bisherigen Einsatzes mit Schwerpunkt in bau- und tragkonstruktiver Hinsicht aufgezeigt und bewertet. In Kapitel 3 erfolgt die Untersuchung der in Kapitel 2 vorgestellten transluzenten Sandwichstrukturen in Form von Versuchsreihen hinsichtlich ihrer statisch-konstruktiven Fähigkeiten. Die resultierenden Ergebnisse bilden die Grundlage zur Beurteilung der konstruktiven Eignung der untersuchten Sandwichverbunde für tragwerksrelevante Anwendungen. Basierend auf den Versuchsergebnissen aus Kapitel 3 wird in Kapitel 4 der Plattentyp mit dem größten statisch-konstruktiven Potential einer weiterführenden Optimierung unterzogen. Hierbei werden zwei Ansätze verfolgt: zum einen die Optimierung der Deckschichtlage in ihrer Materialbeschaffenheit und Verbundwirkung, zum anderen die Optimierung der Kernschichtlage in Bezug auf die geometrische Struktur. In Kapitel 5 wird neben der tragkonstruktiven Eignung des in Kapitel 4 optimierten transluzenten Sandwichverbundes die baupraktische Verwendbarkeit und Einsatzfähigkeit untersucht. Hierzu werden erweiterte Anwendungsspektren in der Architektur und dem Messebau aufgezeigt. Ziel ist dabei die Nutzung der Sandwichplatte als Konstruktionsraum für Fügetechnik. Den aufgezeigten Potentialen für selbsttragende Anwendungen wird versucht, fügetechnisch zu begegnen. Die konstruktive Fügung ist Thema praktischer Detailstudien und Modellversuche zu material- und anwendungsgerechten Methoden des Fügens, die in diesem Kapitel exemplarisch aufgezeigt und bewertet werden. Zusammenfassende Schlussfolgerungen bilden den Abschluss mit einem Ausblick auf weiterführende Anknüpfungspunkte der Forschung.

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Metadaten
Verfasserangaben:Florian Mähl
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-22855
Betreuer:Harald Kloft
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Deutsch
Jahr der Fertigstellung:2008
Jahr der Veröffentlichung:2008
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:13.11.2008
Datum der Publikation (Server):24.11.2008
Freies Schlagwort / Tag:Lichtdurchlässige Kunststoffe; Stegplatte; Wabenplatte
Acrylic Glas; Lightweight Structures; Structural Behaviour
GND-Schlagwort:Acrylglas ; Glasbau ; Glasfaserverstärkter Kunststoff; Leichtbau ; Mehrschichtsystem ; Sandwichbauweise ; Tragverhalten ; Verbundbauweise
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich ARUBI
DDC-Sachgruppen:7 Künste und Unterhaltung / 72 Architektur / 720 Architektur
Lizenz (Deutsch):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vor dem 27.05.2011

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