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Verbundglasplatten: Berichte aus dem Bauwesen

Autor Mathias Kutterer
de Limba Germană Paperback – 31 dec 2002
Verbundglasplatten haben sich aufgrund ihrer sicherheitstechnischen Eigenschaften in den vergangenen Jahrzehnten im Bauwesen große Marktanteile erobert. Seit der Patentanmeldung auf die Verbundglasherstellung im Jahre 1909 durch Edouard Benedictus wurden die Sicherheitsanforderungen an Verbundgläser immer weiter differenziert und präzisiert. Neben der ursprünglich im Vordergrund stehenden splitterbindenden Wirkung der Folie wird heute sehr häufig auch die Tragfähigkeit im Bruchzustand eingehend untersucht. Dabei geht es zumeist um aktiven Schutz (absturzsichernde Wirkung) und um passiven Schutz (Glasbauteile im Überkopfbereich) für Leib und Leben. Außerdem erfüllen Verbundgläser durch die hemmende Wirkung gegenüber Durchbruch, Durchschuss oder gegenüber Brandausbreitung raumabschließende Anforderungen, die früher ausschließlich massiven Wandkonstruktionen vorbehalten waren.Bei all diesen Beispielen beruht der außerordentliche Erfolg von Verbundglas auf der Erweiterung des nutzbaren Bereiches über den Sprödbruch des Grundwerkstoffes hinaus. Der Werkstoff erhält einen "gerissenen" Zustand, nicht unähnlich dem des Stahlbetons. Das Problem der relativ hohen Erstrisswahrscheinlichkeit von Glas wird durch die zähe Zusatzschicht zwar nicht behoben, aber auf ein Gebrauchstauglichkeitsproblem reduziert. Verbundglas wird damit zu einem Werkstoff, der sich ingenieurmäßig beherrschen und berechnen lässt - ein Potenzial, das jedoch bis heute nicht vollständig wahrgenommen wird. Die Dimensionierung blieb allzu lange den Herstellern überlassen oder wurde durch vermeintlich sichere, stark vereinfachende Grenzwertbetrachtung (ohne Verbund und voller Verbund) bei linearer Berechnung abgedeckt.Diese Betrachtung ist jedoch häufig unwirtschaftlich und liegt auch in manchen Fällen nicht auf der sicheren Seite. Deshalb wurden von einigen Autoren mittels Finite-Element-Formulierungen genauere Berechnungsmethoden entwickelt. Auch mit kommerziellen FE-Programmen, z.B. mit Volumenelementen, lassen sich Verbundplatten ohne Schwierigkeiten berechnen. Die ingenieurwissenschaftliche Behandlung des grundlegenden Bemessungsproblems ist jedoch bei weitem noch nicht abgeschlossen, so dass auch ein Konsens der Fachwelt über die "richtige" Bemessungsmethode weiter auf sich warten lässt.Bei der Berechnung eines biegebeanspruchten Verbundbauteils ist gegenüber dem monolithischen Querschnitt als weitere Verformungsgröße der Schubwinkel zwischen den Teilplatten zu berücksichtigen. Die zusätzliche Verformungsgröße, bzw. die innere statische Unbestimmtheit wird regiert von der Schubsteifigkeit des Verbundes und kann Spannungsumlagerungen in großem Umfang hervorrufen. Als Zwischenschichtmaterialien werden verschiedene Kunststoffe wie z.B. Polyvinylbutyral (PVB) eingesetzt, deren mechanische Eigenschaften ausgeprägte Kriecheigenschaften aufweisen. Die Zeit- und Temperaturabhängigkeit der Schubsteifigkeit der Zwischenschicht ist deshalb bei der Bemessung stets zu berücksichtigen.Glasbauteile sind flächige Bauteile. Dies entspricht der Verwendung von Glasplatten als konstituierendem Material der Gebäudehülle. Sie bilden keine linearen oder körperhaften Strukturen, sondern Flächen und sind deshalb dünn und biegeweich. Ihr Potential liegt in der Aktivierung von Membrankräften bei zunehmenden Verformungen oder bei planmäßiger Bauteilkrümmung. Bauteile, deren Tragverhalten durch Membrankräfte und nicht durch Biegung dominiert wird, verformen sich weniger und erfahren eine gleichmäßigere und niedrigere Materialbeanspruchung. Dies ist anzustreben, wenn leicht und effizient gebaut werden soll. Auch bei sprödbrechenden Werkstoffen wie Glas gilt dieses Prinzip uneingeschränkt. Die bisher noch übliche lineare Berechnung von Glasplatten, sie mag auch in vielen Fällen hinreichend sein, ist deshalb prinzipiell unzutreffend und stellt eine unnötige Restriktion dar.Die vorliegende Arbeit beinhaltet die detaillierte Untersuchung des Tragverhaltens von Verbundglasplatten bei ein- und zweiachsiger Beanspruchung unter Berücksichtigung des zeit- und temperaturabhängigen Schubverbunds und unter Einbeziehung der Membrankräfte.Ziel der Arbeit ist die Ermittlung von einfachen und parametertreuen ingenieurmäßigen Näherungslösungen, die das Tragverhalten in transparenter Weise wiedergeben und die, ohne Rückgriff auf numerische Simulationen, eine praxistaugliche Bemessungsgrundlage darstellen.
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Specificații

ISBN-13: 9783832215064
ISBN-10: 3832215069
Ilustrații: 80 schwarz-weiße Abbildungen
Dimensiuni: 149 x 211 x 12 mm
Greutate: 0.2 kg
Editura: Shaker Verlag
Seria Berichte aus dem Bauwesen