677Stahlbau 75 (2006), Heft 8

J. Ndogmo · Doppelverbundbrücken im Bau- und Endzustand

Dissertationen

Nutzung der Verglasung zurAussteifung von Gebäudehüllen

Dr.-Ing. Frank Wellershoff(RWTH Aachen)

Das Streben nach immer transparenterenGebäudehüllen mit immer filigranerenTragstrukturen weckt den Wunsch, dieVerglasung als aussteifendes Element zunutzen und Kräfte in der Scheibenebeneabzutragen. Besonders geeignet erschei-nen hierfür Stabgitterschalen. Bei die-sem Tragwerkstyp werden ebene odergekrümmte Flächen durch ein Netz ausStäben gebildet. Zur Minimierung derStabquerschnitte und der Montagekostenkönnen die Stäbe in der Schalenebenegelenkig aneinander geschraubt werden.Selbst bei einer mehrachsigen Krümmungder Schale ist es geometrisch möglich,die einzelnen Gittermaschen mit ebenenGlasscheiben einzudecken.

Nach dem heutigen Stand derTechnikwerden beliebig gekrümmte Stabgitter-schalen mit viereckigen Gittermaschendurch diagonale Stäbe oder vorgespannteSeile in ihrer Ebene stabilisiert, die ent-fallen könnten, wenn die Aussteifung vonder Verglasung übernommen würde.

Für zwei Systeme, bei denen die Ver-glasung zur Stabilisierung genutzt wird,werden Nachweiskonzepte entwickelt,die auf die Besonderheiten der verwen-deten Werkstoffe eingehen:

– Glasdicke– Zug-, Druck- und Schubbeanspruch-barkeit von Floatglas und thermisch vor-gespanntem Floatglas– Schubsteifigkeit von Verbundfolien inVerbundsicherheitsglas

Da Verbundfolien aus Polymeren mitrheologischen Materialeigenschaften be-stehen, ist ihr Schubmodul von derWerk-stofftemperatur und der Belastungszeitabhängig. Für zeitinvariante Stabilitäts-und Spannungsnachweise wurden Be-messungswerte für den PVB-Schubmo-dul bestimmt, die für typische Lastfällewie Wind und Schnee alle Zeit- undTemperatureffekte implizieren. Für dieÜberlagerung von Lastfällen mit unter-schiedlichen Bemessungsschubmodul-werten wurden Überlagerungsmethodenentwickelt.

Zur Bestimmung der Bemessungs-schubmodulwerte wurden Korrelations-analysen der Belastungen und der Werk-stofftemperaturen durchgeführt. Diesequantifizieren den offensichtlichen Ef-fekt, daß bei einem Sturmereignis dieLufttemperatur und die solare Strahlungund somit auch die Baustofftemperaturin der Gebäudehülle wesentlich geringersind als an sonnigen Tagen. Die Ergeb-nisse der Korrelationsanalysen sind in derArt aufbereitet, daß sie zur Bemessungbeliebiger rheologischer Werkstoffe inGebäudehüllen genutzt werden können.

Bezugsquelle: Shaker Verlag Aachen2006. ISBN 10: 3-8322-5046-8; ISBN 13: 978-3-8322-5046-1

– Im ersten System werden die Vergla-sungselemente als Schubfelder aktiviert.Hierzu werden die Glasscheiben um-laufend mit den viereckigen Stabgitter-maschen verklebt.– Im zweiten System werden Druckkräfteüber die Scheibendiagonalen übertragen.Hierzu werden die Ecken der Vergla-sungselemente kraftschlüssig mit denKnotenpunkten der viereckigen Stab-gittermaschen verklotzt.

Beide Systeme wurden zunächst imDetail konzipiert. Das Tragverhalten derAnschlüsse zwischen den Gittermaschenund der Verglasung wurde experimentellund analytisch untersucht. Traglastversu-che wurden an repräsentativen Vergla-sungen durchgeführt und Verformungensowie Spannungen der Glasscheiben ge-messen, so daß eine weiterführende Pa-rameterstudie mit an den Versuchen ve-rifizierten FE-Modellen möglich war.

Für beide Aussteifungssysteme wur-den allgemeingültige Nachweiskonzeptemit folgenden Bestandteilen entwickelt:– Tragfähigkeit der Anschlüsse– Stabilität der Glasscheiben unter Be-lastungen in der Scheibenebene— Tragfähigkeit der Glasscheiben unterPlattenlasten– Tragfähigkeit der Glasscheiben untergleichzeitigen Scheiben- und Platten-lasten

Die Nachweiskonzepte beruhen aufder heute üblichen semi-probabilisti-schen Vorgehensweise. Hierzu wurdenfolgende Basisvariablen statistisch er-faßt: