Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Analyse des Tragverhaltens von Sandwichelementen mit Öffnungen
Sandwichelemente für die baupraktische Anwendung bilden als Fassadenelemente die Außenhülle eines Gebäudes. Sie werden als lastabtragende Dachelemente und Wandelemente eingesetzt. Sandwichelemente sind heute bauaufsichtlich zugelassene Qualitätsprodukte, die in hohem Maße wirtschaftlich sind. Sie bestehen aus zwei dünnen, dehnsteifen Deckschichten, die einen schubweichen Kern umschließen. Die Deckschichten werden meist aus bandverzinkten Stahlblechen hergestellt, die Dicken zwischen 0,40 mm und 0,75 mm besitzen. Die beiden gängigsten Kernmaterialien sind PUR-Hartschaum und Mineralwolle mit Dicken zwischen 40 mm und 200 mm. Die Elemente sind zwischen 900 mm und 1200 mm breit und können bis zu einer Länge von 20 m geliefert werden, da sie in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt werden. Jedes Gebäude besitzt Öffnungen, die z.B. als Tür, Fenster, Lufteinlass oder Versorgungsöffnung dienen können. Um die Tragfähigkeit des geschwächten Elementes zu gewährleisten, kann das Element durch eine Unterkonstruktion unterstützt werden oder der Öffnungsbereich ist rechnerisch nachzuweisen. Aus Untersuchungen am Einzelelement mit Öffnungen in Wand-Sandwichelementen wird deutlich, dass der Nachweis der Tragfähigkeit nur für kleine Öffnungen an ausgewählten Orten möglich ist. Es wird hier ein Modell für Wand-Sandwichelemente vorgestellt, das die Interaktion mit den Nachbarelementen berücksichtigt. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich nur mit Öffnungen, die in einem Element liegen. Das Modell berücksichtigt die Biegesteifigkeit, Schubsteifigkeit, Fugensteifigkeit und Torsionssteifigkeit. Wird das Modell belastet, reagiert es mit Verformungen. Das Mittelelement besitzt durch die Öffnung eine geringere Steifigkeit und verformt sich dadurch mehr als die Nachbarelemente. Die Differenzverformung weckt in der Längsfuge Kräfte, die in die Nachbarelemente eingetragen werden. Da sie exzentrisch zur Mittelachse angreifen, antwortet das Nachbarelement gleichzeitig mit einer Verschiebung und einer Verdrehung. Die theoretischen Untersuchungen wurden experimentell verifiziert.
Analyse des Tragverhaltens von Sandwichelementen mit Öffnungen
Sandwichelemente für die baupraktische Anwendung bilden als Fassadenelemente die Außenhülle eines Gebäudes. Sie werden als lastabtragende Dachelemente und Wandelemente eingesetzt. Sandwichelemente sind heute bauaufsichtlich zugelassene Qualitätsprodukte, die in hohem Maße wirtschaftlich sind. Sie bestehen aus zwei dünnen, dehnsteifen Deckschichten, die einen schubweichen Kern umschließen. Die Deckschichten werden meist aus bandverzinkten Stahlblechen hergestellt, die Dicken zwischen 0,40 mm und 0,75 mm besitzen. Die beiden gängigsten Kernmaterialien sind PUR-Hartschaum und Mineralwolle mit Dicken zwischen 40 mm und 200 mm. Die Elemente sind zwischen 900 mm und 1200 mm breit und können bis zu einer Länge von 20 m geliefert werden, da sie in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt werden. Jedes Gebäude besitzt Öffnungen, die z.B. als Tür, Fenster, Lufteinlass oder Versorgungsöffnung dienen können. Um die Tragfähigkeit des geschwächten Elementes zu gewährleisten, kann das Element durch eine Unterkonstruktion unterstützt werden oder der Öffnungsbereich ist rechnerisch nachzuweisen. Aus Untersuchungen am Einzelelement mit Öffnungen in Wand-Sandwichelementen wird deutlich, dass der Nachweis der Tragfähigkeit nur für kleine Öffnungen an ausgewählten Orten möglich ist. Es wird hier ein Modell für Wand-Sandwichelemente vorgestellt, das die Interaktion mit den Nachbarelementen berücksichtigt. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich nur mit Öffnungen, die in einem Element liegen. Das Modell berücksichtigt die Biegesteifigkeit, Schubsteifigkeit, Fugensteifigkeit und Torsionssteifigkeit. Wird das Modell belastet, reagiert es mit Verformungen. Das Mittelelement besitzt durch die Öffnung eine geringere Steifigkeit und verformt sich dadurch mehr als die Nachbarelemente. Die Differenzverformung weckt in der Längsfuge Kräfte, die in die Nachbarelemente eingetragen werden. Da sie exzentrisch zur Mittelachse angreifen, antwortet das Nachbarelement gleichzeitig mit einer Verschiebung und einer Verdrehung. Die theoretischen Untersuchungen wurden experimentell verifiziert.
Analyse des Tragverhaltens von Sandwichelementen mit Öffnungen
Lange, Jörg (Autor:in) / Böttcher, Marc (Autor:in)
2005
6 Seiten, 7 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Untersuchungen zur Tragfähigkeit von Sandwichelementen mit Öffnungen
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