Einleitung hoher Lasten in Glaskanten - Ein Beitrag zum Einsatz von Kunststoffen als Klotzungsmaterial

Publikation: Hochschulschrift/AbschlussarbeitDissertation

Abstract

In der Architektur gibt es seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts immer wieder Bestrebungen den Baustoff Glas als tragendes Bauteil einzusetzen. So werden beispielsweise Glasträger in Dachkonstruktionen oder Glasschwerter in Fassadenkonstruktionen verbaut, um die Transparenz und damit den Eindruck der Filigranität zu erhöhen. Aufgrund des spröden Bruchverhaltens und der hohen Druckfestigkeit von Glas ist das Material für den Einsatz als ein auf Druckkraft beanspruchtes Bauteil prädestiniert. Erste Anwendungen von Glas als tragendes Bauteil in einer Konstruktion lassen sich in das 19. Jahrhundert zurückverfolgen. Bei den Pflanzen- und Gewächshäusern nach Loudonscher Bauart wurden kleinformatige Glasscheiben zur Aussteifung der gusseisernen Tragskelette genutzt. In der Moderne gibt es, wenn auch nur vereinzelt, Bemühungen, großformatige Gläser zur Aussteifung von Glasfassaden oder im druckkraftbeanspruchten Obergurt von Dachkonstruktionen am Lastabtrag zu beteiligen. Bei jeder Anwendung stellt sich für die Ingenieure die Frage, wie Kräfte aus der benachbarten Konstruktion in die Glasscheibe eingetragen werden. Die im Glasbau übliche Verklotzung der Gläser mit der Rahmenkonstruktion kann hierzu ein profanes Mittel sein. Da die zu erwartenden Klotzungskräfte bei aussteifenden Glasscheiben deutlich höher sind, als die normalerweise mit den Klotzungen aufzunehmenden Belastungen aus dem Eigengewicht der Glasscheibe, sind die üblichen Verglasungsklötze aus PVC oder Hartholz hier ungeeignet. Es stellt sich daher immer die Frage nach einem geeigneten Material und einem geeigneten Aufbau der Klotzung. Die vorliegende Arbeit beschreibt Materialuntersuchungen an Kunststoffen hinsichtlich der Eignung als hoch belastbares Klotzungsmaterial. An einer Auswahl von zehn potentiell geeigneten Kunststoffen werden Materialeigenschaften unter Zug- und Druckbeanspruchung, bei unterschiedlichen Temperaturen und bei Langzeitbelastung gegenübergestellt. Anhand der Ergebnisse werden Empfehlungen zur Eignung getroffen und die Einsatzgrenzen der Kunststoffe aufgezeigt. Neben der Tragfähigkeit der Klotzung ist vor allem die Belastbarkeitsgrenze des Glases bei der Bemessung relevant. Anhand von Finite-Element-Modellen wird die Spannungsverteilung in der Glasscheibe im Bereich der Klotzung simuliert. Durch Variation geometrischer und materialbezogener Parameter werden hier die Einflüsse auf die Spannungsverteilung in der Glasscheibe dargestellt. Nur durch einen flächigen Kontakt zwischen Klotzung und Glasscheibenkante ist eine optimale Kraftübertragung möglich. Eine Klotzungskonstruktion für hohe Lasten muss daher in der Lage sein, Maßtoleranzen und Bewegungen der Glasscheibenkante ausgleichen zu können. Anhand von Beispielen an Klotzungskonstruktionen werden Vorschläge gemacht, wie diese Problemstellung konstruktiv gelöst werden kann. Mit dem Entstehen dieser Arbeit wurde 2009 mit der Innenhofüberdachung des ehemaligen Reichstagspräsidentenpalais in Berlin eine neuartige Dachkonstruktion mit tragenden Glasscheiben im Obergurt verwirklicht. Abschließend wird, anhand der vom Autor für dieses Projekt entwickelten Klotzungskonstruktion, durch Bauteilversuche die Leistungsfähigkeit derartiger Klotzungen auch unter Verwendung unterschiedlicher Materialien dargestellt.

Details

OriginalspracheDeutsch
QualifizierungsstufeDr.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer:in / Berater:in
  • Weller, Bernhard, Mentor:in
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014
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