10.1002/stab.200610054.abs

Wesentliche Motivation zur Gründung der Arbeitsgruppe war, daß sich Silikonverklebungen – im Bauwesen seit langem bekannt – in den vergangenen Jahren einen großen Einsatzbereich auf dem Gebiet der Fassadenverglasung erobert haben. Vorrangiges Einsatzgebiet war lange Zeit fast ausschließlich die Abdichtung von Wetterfugen und der Randverbund von Isolierglaseinheiten.

Aufgrund seiner Eigenschaften bietet der Werkstoff Silikon das Potential, über die Dichtwirkung hinaus tragende Funktionen bei Fassadenkonstruktionen zu übernehmen. Eine Europäische Richtlinie (ETAG002) regelt derzeit die konstruktiven Randbedingungen von Silikonen für linienförmige Verklebungen. Trotzdem ist das Wissen bezüglich der tatsächlichen mechanischen Eigenschaften von Silikon noch begrenzt, so daß beim Einsatz von Verklebungen mit beliebiger Fugengeometrie in großem Maß auf Versuche zurückgegriffen werden muß. Wirkliche Werkstoffkennwerte und ‐gesetzmäßigkeiten, die ein ingenieurmäßiges Dimensionieren (Berechnen mit FEM) allgemeiner Fugengeometrien ermöglichen, sind zudem unbekannt. Der nach ETAG durchzuführende Zugversuch ist außerdem zur direkten Bestimmung der Festigkeitswerte von Silikon nur bedingt geeignet, da Randeffekte zur Spannungskonzentration in den Probekörpern führen und so Rückschlüsse auf das Festigkeitsverhalten des eigentlichen Werkstoffs nur eingeschränkt möglich sind.

Das in der Arbeitsgruppe erarbeitete Versuchsprogramm dient dazu, durch das Zusammenspiel von Experiment (Werkstoffversuche) und Theorie (Nachrechnung mit FEM) theoretische Modelle für den Werkstoff Silikon zu entwickeln. Wesentliche Zielsetzung ist das Schaffen von Bemessungsdaten für komplexere Verklebungsgeometrien im Bereich des Structural Glazing.

Durch das erlangte Wissen wird es künftig möglich sein:

– Verklebungsgeometrien frei zu gestalten

– sie hinsichtlich eines möglichst günstigen Versagensmechanismus zu optimieren

– einfache Formeln und Kennwerte für den Entwurf beliebiger Verklebungen heranzuziehen

– umfangreiche Versuche bei jeder einzelnen Anwendung einzuschränken bzw. zu vermeiden.

Als Erweiterung des bisherigen Arbeitsprogramms ist vorgesehen, in Kürze auch Verklebungen mit Duromeren (z. B. Acrylate, Epoxidharze) zu untersuchen. (© 2006 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

The Innovation – Bonding.

Essential motivation for establishing the workgroup “Bonding” was that silicone bondings – in the structural engineering well known – received a great importance in the past years regarding application for structural glazing.

Long times the application of silicones was only the usage in weather sealings and for sealings of insulated glass units. Due to the special properties of silicone this material has certainly the potential, in addition to the weather seal purpose, to take over also load bearing functions. The European Technical Guideline ETAG002 regulates actually the constructive requirements of line shaped silicone bondings. Nevertheless the knowledge of the real parameters of the pure material and its mechanical properties is very limited. This is the reason, that for using a silicone bonding, planned by engineering principles, experiments are necessary in wide areas. Reliable parameters and material properties are widely unknown, thus the sizing of a general bonding geometry with using Finite Element Analysis is unsatisfactory. The ETAG test specimen for tension is moreover unsuitable for retrieving direct material properties, due to edge effects leading to stress concentrations within the specimen. Therefore getting real parameters of the silicone material out of this kind of tests is nearly impossible.

In the working group focus has been given on the development of theoretical models for the material silicone by a combined approach of experiment (material tests) and theory (analysis by FEM). Main objective is the establishment of design criteria for complex bonding geometries by application of engineering principles in the area of structural glazing. Based on the gained experience it will be possible in future:

– to design arbitrary bonding geometries

– to optimise them with respect to the most possible failure mechanism

– to use simple formula and criteria for the design of arbitrary kinds of bondings

– to limit extensive testing for each application.

Extending the existing work program, it is envisaged in the short term to analyse bonding systems by duromer adhesives (e.g. acrylate, polyurethane).