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SandSet. Erforschung von Sandwichelementen als selbst tragende Bauteile. Abschlussbericht

Bauforschung, Band T 3299
Bernd Naujoks, Beate Hörnel-Metzger
FH Mainz, Institut für Sandwichtechnik -iS-mainz-
2013, 150 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Best.-Nr. T 3299 (Kopie des Manuskripts)
ISBN 978-3-8167-9015-0

Inhaltsverzeichnis [PDF]

Kurzbericht [PDF] deutsche Version
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Inhalt

Im Rahmen von SandSet wurde untersucht, ob sich Sandwichelemente für lastabtragende Wände und aussteifende Scheiben ohne tragende Unterkonstruktion eignen. Dies bedeutet, dass z. B. Wandbauteile nicht nur die Windkräfte aufzunehmen sondern zusätzlich vertikale Beanspruchungen (Normalkräfte) aus der Auflast von aufliegenden Decken- oder Dachelementen abzutragen haben. Bei fehlender Unterkonstruktion sind in den Decken-, Dach- und Wandscheiben außerdem horizontale Kräfte zur Aussteifung der gesamten Konstruktion aufzunehmen. Im Bereich von Öffnungen ist eine Balkentragwirkung erforderlich. Für die genannte Art der Beanspruchung wurden Grundlagen für den Nachweis der Tragfähigkeit und der Gebrauchseignung geschaffen. Darüber hinaus wurde das Langzeitverhalten bei den genannten Beanspruchungen untersucht, da das Kriechverhalten der Kernschicht, d. h. die Zunahme der Verformung ohne Zunahme der Belastung, einen erheblichen Einfluss auf das gesamte Tragverhalten haben kann. Mit den in den Untersuchungen gewonnenen Erkenntnissen wurde ein Bemessungskonzept entwickelt, welches dem Anwender ermöglicht, Sandwichbauteile ohne Unterkonstruktion für kleinere Gebäude praxisgerecht einzusetzen.

Verfügbare Formate

Publikationslisten zum Thema:
Bauteil, Bauelement, Sandwichelement, Lastabtragung, Tragwirkung, Tragendes Bauteil, Tragelement, Tragfähigkeitsnachweis, Tragverhalten, Langzeitverhalten, Gebrauchsfähigkeit, Bemessungskonzept, Versuch, Kriechversuch, Wandscheibe,

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Das Forschungsvorhaben befasste sich mit dem Nachweis der Verwendbarkeit von Sandwichpaneelen als tragende Bauteile ohne Unterkonstruktion und deren Verbindungen untereinander. Die zurzeit verwendeten Sandwichbauteile werden fast ausschließlich als raumabschließende Elemente für Wandverkleidungen und Dacheindeckungen eingesetzt. Dabei werden die Elemente stets auf eine tragende Unterkonstruktion aus Stahl-, Stahlbeton-, Aluminium- oder Holzbauteilen montiert. Die Sandwichelemente selbst bestehen aus einem wärmedämmenden und schubsteifen Kern und zwei dünnen metallischen Deckschichten die kraftschlüssig mit der Kernschicht verbunden (z.B. verklebt) sind, sodass im Sinne der integrierten Bauweise eine hohe Tragfähigkeit gewährleistet ist bei gleichzeitigen sehr guten Dämmeigenschaften und kostengünstigen Montagemöglichkeiten (baustellenkomplettiert). In den meisten Fällen handelt es sich um einen Kern aus Polyurethanhartschaum (PUR) oder Mineralwolle (MW). Die Querschnittsgeometrie und die Materialien sowohl der Deckschichten als auch der dazwischen liegenden Kernschicht können variiert werden. Dadurch ist die Sandwichbauweise, je nach Anforderung hinsichtlich der späteren Nutzung des Bauwerks, sehr flexibel und effizient einsetzbar. Die auf eine tragende Unterkonstruktion montierten Sandwichelemente tragen neben ihrem Eigengewicht Wind- und Schneelasten ab und werden durch Temperatur- und Kriecheffekte beansprucht. In statischer Hinsicht sind ausschließlich Biegemomente und Querkräfte vorhanden. Im Rahmen von SandSet wurde untersucht, ob sich Sandwichelemente für lastabtragende Wände und aussteifende Scheiben ohne tragende Unterkonstruktion eignen. Dies bedeutet, daß z. B. Wandbauteile nicht nur die Windkräfte aufzunehmen sondern zusätzlich vertikale Beanspruchungen (Normalkräfte) aus der Auflast von aufliegenden Decken- oder Dachelementen abzutragen haben. Bei fehlender Unterkonstruktion sind in den Decken-, Dach- und Wandscheiben außerdem horizontale Kräfte zur Aussteifung der gesamten Konstruktion aufzunehmen.

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Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer neuartigen Wandbauweise für den Wohnungsbau. Es handelt sich hierbei um eine Fertigteilelementwand unter Einsatz einer bauteilintegrierten Schalung (BIS) aus textilbewehrtem Beton sowie einem selbstverdichtenden porosierten Leichtbeton (SVPLB) als Verfüllbeton. Durch diese Kombination sollte ein Wandsystem mit einem geringen Gewicht bei einer gleichzeitig ausreichenden Wärmedämmung und weitgehend freien Gestaltungsmöglichkeit der Oberflächen geschaffen werden. Bei dem angestrebten Wandaufbau sollten keine zusätzlichen Wärmedämmstoffe angewendet werden, um alle verwendeten Baustoffe voll recyclingfähig zu halten. Für die Herstellung der Wände wurden die BIS-Platten im Fertigteilwerk produziert. Hier stellte sich heraus, dass das Spritzverfahren eine geeignete Methode für das Einbringen des Feinbetons in die Schalung darstellt. Durch dieses Verfahren konnten Oberflächen in sehr guter Sichtbetonqualität hergestellt werden. Bei der Entwicklung des SVPLB stand eine geringe Rohdichte bei einer ausreichenden Festigkeit im Vordergrund, um die Anforderungen an den Wärmeschutz mit einer praktikablen Bauteildicke erfüllen zu können. Der SVPLB wies eine Trockenrohdichte von 380 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von Lambda = 0,101 W/(mK) auf. Es wurden vier Wände mit einer Höhe von 2,75 m und einer Breite von 1,00 m hergestellt. Die Dicke der Wände wurde nach bauphysikalischen Berechnungen zu 0,35 m berechnet. Die Herstellung der Fertigteilelemente erfolgte zunächst im Fertigteilwerk. Bei der Verfüllung der Wände mit dem SVPLB traten jedoch Schwierigkeiten auf. Aus diesem Grund wurden die Wandbetonagen ins ibac verlegt. Bei den Betonagen der ersten beiden Wände wurde jedoch eine mangelhafte Stabilität des SVPLB festgestellt. Das Eigengewicht war zu groß, so dass eine Entlüftung des SVPLB auftrat. Es wurden zwei weitere Wände unter Verwendung von Schnellzement hergestellt, da so die einzelnen Schichten beim chargen-weisen Einbau von etwa 100 l vor dem Einbringen der Folge

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