Das Tragverhalten von Glasstützen mit Mono- und Verbundquerschnitten

  • The structural behaviour of glass columns with monolithic and laminated sections

Langosch, Katharina; Feldmann, Markus (Thesis advisor)

Aachen : Shaker (2013)
Doktorarbeit

In: Schriftenreihe des Lehrstuhls für Stahlbau und Leichtmetallbau der RWTH Aachen 75
Seite(n)/Artikel-Nr.: VII, 226, LXIV S. : Ill., graph. Darst.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Kurzfassung

Stützen weisen eine tragende Funktion auf. Werden zusätzlich besondere Anforderungen wie z. B. Transparenz an den Baustoff gestellt, so kommen Bauteile aus Glas zur Anwendung. Bei primär tragenden Bauteilen werden überwiegend Verbundglasscheiben mit viskoelastischen Zwischenschichten (hier insbesondere PVB-Folie) verwendet. Diese gläsernen Stützen unter axialen Drucklasten und ggf. horizontalen Querbelastungen sind gegen Stabilitätsversagen unter Berücksichtigung der materialspezifischen Eigenschaften des Werkstoffs Glas und der Zwischenschicht zu bemessen, wobei an dieser Stelle nach wie vor normative Regeln fehlen. Der Entwicklung eines geeigneten analytischen Bemessungsverfahrens für den Stabilitätsfall (Biege-) Knicken für thermisch vorgespannte Glasstützen mit monolithischen und laminierten Querschnitten widmet sich die vorliegende Arbeit. Die Grundlage des Bemessungskonzeptes stellt das bereits im Stahlbau verwendete Nachweisverfahren mittels europäischen Knickspannungslinien in Abhängigkeit von bezogenen Schlankheiten. Unter Berücksichtigung der Besonderheiten von Glas (u. a. elastisches Tragverhalten, hohes Verhältnis der charakteristischen Druckfestigkeit zu charakteristischen Biegezugfestigkeit) werden für thermisch vorgespannte monolithische Glasstützen Nachweisverfahren für zentrische und exzentrische Drucklasten aufgestellt und durch experimentelle und numerische Untersuchungen verifiziert. Darüber hinaus werden Stabilitätsnachweise für zentrische Drucklast in Kombination mit Biegung für ausgewählte Lastfälle präsentiert. Die Ableitung von Teilsicherheitsbeiwerten vervollständigt die Nachweismethoden. Die Bemessungsverfahren werden weiterhin auf Glasstützen mit Verbundquerschnitten erweitert. Hierfür wird die temperatur- und zeitabhängige Verbundtragwirkung durch die Verwendung eines beliebigen Schubmoduls für die Zwischenschicht in den Spannungsgleichungen nach der Theorie II. Ordnung und den analytisch abgeleiteten Knickkurven erfasst. Für kombinierte Belastungen mit unterschiedlicher Wirkungsdauer werden Bemessungsgleichungen vorgestellt, welche sowohl die Kombination aus axialen Langzeit- und Kurzzeitdrucklasten als auch die Kombination aus axialen Langzeitdruckbelastungen und kurzfristigen vertikalen Querbelastungen durch Ansatz unterschiedlicher Schubmoduli berücksichtigen.

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