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Modelling industry dynamics in agriculture / an equilibrium approachKersting, Stefan 11 January 2017 (has links)
Die Struktur der Landwirtschaft hat sich in vielen westlichen Ländern grundlegend geändert. In Westdeutschland, zum Beispiel, hat die Anzahl der Betriebe deutlich abgenommen, während die durchschnittliche Betriebsgröße von 7,4 ha im Jahr 1950 auf 42,9 ha im Jahr 2013 stieg. Um diese Entwicklung zu verstehen, müssen insbesondere die begrenzten Produktionskapazitäten berücksichtigt werden, die hinsichtlich der verfügbaren landwirtschaftlichen Nutzfläche oder der ehemaligen Milchquote existieren. Solche Kapazitätsbeschränkungen erzeugen einen direkten Zusammenhang zwischen dem Wachsen und Schrumpfen von Betrieben, da die Expansionsmöglichkeiten eines einzelnen Betriebes von frei werdenden Kapazitäten anderer Betriebe abhängen. Aus diesem Grund wird hier zunächst ein dynamisch stochastisches Gleichgewichtsmodell entwickelt, das auf mikroökonomischen Entscheidungen basiert und Markteintritt/-austritt für den Fall ausgeschöpfter Produktionskapazitäten darstellt. Der Kapazitätspreis ist dabei markträumend in dem Sinne, dass die Anzahl neuer Produktionseinheiten mit den aufgegebenen übereinstimmen muss. Die Industrie konvergiert unter diesen Bedingungen gegen ein stationäres Gleichgewicht, in dem Ein- und Austritt vorkommen, die Größenverteilung jedoch unverändert bleibt. Die Anpassung an diesen Zustand wird u.a. beschleunigt, wenn die fixen Eintrittskosten sinken. Eine Version des Modells wird dann auf den westdeutschen Milchsektor angewendet, um den Einfluss einer Quote auf den Strukturwandel zu untersuchen. Verglichen mit dem Szenario freien Wettbewerbs hemmt eine nicht-handelbare Quote die Anpassungsprozesse, während eine handelbare Quote Marktaustritte fördern und zu einer höheren durchschnittlichen Produktivität führen kann. Die Phase nach einer Quotenabschaffung ist geprägt von enormen Kapazitätsausweitungen und stark fallenden Preisen, falls die fixen Eintrittskosten niedrig sind. Diese Entwicklung ist weniger stark ausgebildet für höhere Eintrittskosten. / The agricultural industry in Western countries has undergone a substantial structural change. In West Germany, for instance, the number of farms declined notably during the last decades while the average farm size increased from 7.4 ha in 1950 to 42.9 ha in 2013. A factor that needs to be considered when explaining this development is the limited sectoral production capacity, which exists in terms of agricultural land or the former milk quota regime. This limited capacity generates a direct interrelation between farm growth and farm shrinkage as a single farm''s investment option depends crucially on the possible release of production capacity by competitors. The contribution of this thesis is twofold: First, a dynamic stochastic equilibrium model is developed that accounts for microeconomic decision-making and represents an industry operating at an upper capacity limit. The capacity price is determined endogenously such that it offsets the mass of entering and exiting firms in an equilibrium. It is proven that the industry tends to a stationary equilibrium in the long-run, in which entry and exit still occur but the firm size distribution remains constant. Moreover, the adjustment speed to this steady state increases if either the discount factor or the fixed entry costs decrease. Second, the impact of a production quota on industry dynamics is assessed with regard to the former milk quota regime. After calibrating the model to the West German dairy sector, the quota constrained industry performance is compared to a quota free setup. While a non-tradable quota slows down the adjustment processes within the industry, a tradable production quota can stimulate firm turnover and lead to a higher average productivity level. If the entry costs are rather low, the transition phase after a quota removal is characterised by an enormous expansion of production capacity and a considerable output price drop. This development is less pronounced though for higher entry costs.
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Tailored Silica Polymer Composites and ABA Type Copolymers: Polymerization Kinetics, Structural Design, and Mechanical Properties / Maßgeschneiderte Silica Polymer-Komposite und ABA-Blockcopolymere: Polymerisationskinetik, Strukturelles Design und Mechanische EigenschaftenRotzoll, Robert 18 July 2011 (has links)
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Isomorphic Visualization and Understanding of the Commutativity of Multiplication: from multiplication of whole numbers to multiplication of fractionsMalaty, George 16 March 2012 (has links) (PDF)
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Isomorphic Visualization and Understanding of the Commutativity of Multiplication: from multiplication of whole numbers to multiplication of fractionsMalaty, George 16 March 2012 (has links)
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Zerstörungsfreie Eigenspannungsbestimmung für die Zuverlässigkeitsbewertung 3D-integrierter Kontaktstrukturen in SiliziumZschenderlein, Uwe 12 September 2013 (has links)
Die Arbeit behandelt die zerstörungsfreie Eigenspannungsbestimmung in Silizium von 3D-integrierten Mikrosystemen am Beispiel Wolfram gefüllter TSVs. Dafür wurden die Verfahren der röntgenographischen Spannungsanalyse und der Raman-Spektroskopie genutzt. Interpretiert und verglichen wurden die Ergebnisse mit FE-Simulationen. Als Proben standen Querschliffe eines Doppelchip-Systems zur Verfügung, in denen der obere Chip Wolfram-TSVs enthielt. Beide Chips wurden mit dem Kupfer-Zinn-SLID-Verfahren gebondet. In Experimenten und Simulation konnte der Einfluss von Wolfram-TSVs auf die Netzebenendehnung im Silizium nachgewiesen werden. Die FE-Simulationen zeigen im Silizium Spannungen zwischen -20 und 150 MPa, wenn intrinsische Schichteigenspannungen des Wolframs vernachlässigt werden. Direkt am TSV entwickeln sich Spannungsgradienten von einigen 10 MPa pro Mikrometer. Für die röntgenographische Spannungsanalyse wurden Röntgenbeugungsmessungen am PETRA III-Ring des DESY durchgeführt. Dafür wurde der 2-Theta-Raum in Linienscans untersucht und Beugungsdiagramme aufgenommen. Die ermittelten Dehnungen liegen im Bereich von einigen 10E-5, was uniaxialen Spannungen zwischen 5 und 10MPa entspricht. Im Fall kleiner Gradienten werden die Verläufe der FE-Simulation zufriedenstellend bestätigt. Starke Spannungsgradienten, die sich in wenigen Mikrometern Abstand um das TSV entwickeln, konnten über eine Profilanalyse des Beugungspeaks bestimmt werden. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass lateral eng begrenzte Spannungsgradienten von 170 MPa pro µm in TSV-Nähe existieren. Verglichen wurden diese Ergebnisse mit Hilfe der Raman-Spektroskopie. Sowohl die Ergebnisse der Röntgenographischen Spannungsanalyse als auch die der Raman-Spektroskopie lassen darauf schließen, dass die Spannungsgradienten im Silizium in unmittelbarer Nähe zum TSV höher sind als von der FE-Simulation vorhergesagt.
Des Weiteren wurde in der Arbeit eine universelle Röntgenbeugung- und Durchstrahlungssimulation XSIM entwickelt, die das Ray-Tracing-Modell nutzt und neben kinematischer und dynamischer Beugung auch optional Rayleigh- und Compton-Streuung berücksichtigt. / This thesis covers the non-destructive determination of residual stress inside Silicon of 3D-integrated micro systems using the example of Tungsten-filled TSVs by X-ray stress analysis and Raman spectroscopy. The results were interpreted and compared by FE-simulations. Double-die systems with Tungsten-TSVs at the top-die were prepared as cross-sections and used as specimens. Both dies were bonded by a Copper-Tin-SLID interconnect. The influence of Tungsten-TSVs on the lattice spacing in Silicon could be demonstrated by experiment as well as in FE-simulations. The FE reveals in Silicon stress between -20 and 150 MPa, if intrinsic stress of deposition inside Tungsten is neglected. The Silicon-Tungsten-interface develops stress gradients of some 10 MPa per micron. The X-ray diffraction measurements for the stress analysis were conducted at the PETRA III-Ring at DESY. The reciprocal 2-Theta-space was investigated by line scans and diffraction patterns were recorded. The registered strain is in the range of some 10E-5, what results in uniaxial stress between 5 and 10 MPa. The strain distributions at line scans of the FE were satisfyingly approved in case of small gradients. Large stress gradients were determined by a profile analysis of the diffraction peak. The investigation shows that stress gradients up to 170 MPa pro micron are present close to the TSV. The results were compared by Raman-spectroscopy. Both X-ray stress analysis and Raman-spectroscopy indicate larger stress gradients nearby the Tungsten-TSV than proposed by the FE-simulation.
In addition a universal X-ray diffraction and radiography simulation named XSIM was developed within that thesis. A ray-tracing model was applied to that simulation. XSIM covers both kinematical and dynamical diffraction and optionally allows for Rayleigh and Compton scattering.
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Systementwurf eingebetteter heterogener rekonfigurierbarer Systeme mit Linux-Betriebssystem am Beispiel einer modularen Plattform zur Erfassung und Verarbeitung von SensordatenKriesten, Daniel 07 October 2014 (has links)
Ausgehend von einer modularen Plattform zur Erfassung und Verarbeitung von Sensordaten bereichert die vorliegende Dissertationsschrift den Systementwurf eingebetteter Systeme um neue Facetten. Ihr besonderer Fokus liegt dabei auf rekonfigurierbaren Architekturen und Linux-basierten Systemen. Ein wesentlicher Beitrag ist die Darstellung und Diskussion von Konzepten und Architekturen
vorgenannter Systeme durch ihre Betrachtung auf einer hohen Abstraktionsebene. Dazu schafft die Arbeit ein umfassendes Verständnis für Kommunikation und Konfiguration in heterogenen rekonfigurierbaren Systemen und überträgt die Erkenntnisse auf das Linux-Betriebssystem. Es erfolgt außerdem eine systematische Darstellung der etablierten Zusammenhänge und Abläufe beim
Software-, Paket- und Versionsmanagement im Linux-Umfeld. Zur Verbesserung des Entwurfsflusses werden Konzepte und ein geeignetes Werkzeug zur High-Level Spezifikation von Linux-Systemen dargestellt. Die in der Arbeit gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse werden hinsichtlich praktischer Relevanz evaluiert und durch prototypische Implementierungen verifiziert. / Based on a modular platform for recording and processing of sensor data the present thesis enriches the field of system design of embedded systems with new facets. Its particular focus is on reconfigurable architectures and Linux-based systems. A major contribution is the presentation and discussion of concepts and architectures of aforementioned systems by investigating them on a high level of abstraction. To achieve this, the work creates a comprehensive understanding of communication and configuration in heterogeneous reconfigurable systems. This knowledge is transferred on the Linux operating system. In addition, a systematic presentation of the established relationships and processes in software, package and version management in the Linux environment takes place. To improve the design flow of Linux systems, the thesis presents appropriate concepts as well as a tool for high-level specification of embedded Linux systems. The gained scientific findings are evaluated in terms of practical relevance and verified by prototype implementations.
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Kontrollierte natürliche Lüftung in Büro- und Verwaltungsgebäuden: Ein Beitrag zur Steigerung von Energieeffizienz und NutzerbehaglichkeitScheuring, Leonie 26 August 2022 (has links)
Es ist ein politisch erklärtes Ziel, den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen weltweit zu verringern. Eine wesentliche Stellschraube im Gebiet des Bauwesens stellt hierbei die Einsparung von Energien zur Raumkonditionierung dar. Diese wird unter anderem über das Lüftungskonzept beeinflusst. Die Belüftung von Gebäuden ist zwingend notwendig, um die Emissionen der Baustoffe und die der Menschen, beispielsweise ihren CO2-Ausstoß über die Atmung, abzuführen und der Schimmelbildung vorzubeugen. Erfolgt die Belüftung über öffenbare Fenster – natürliche Lüftung – wird so allerdings energetisch aufwändig temperierte Raumluft mit untemperierter Außenluft ausgetauscht. Daraus können Wärmeverluste und thermisches Unbehagen resultieren. Energieeffiziente Technologien sind ventilatorgestützte Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung. Doch nicht für alle Gebäudekonzepte und Nutzer stellen diese Lüftungskonzepte einen hohen Nutzerkomfort dar. Korrelationen zwischen Gebäuden mit ventilatorgestützten Lüftungsystemen und dem Sick-Building-Syndrom sind in der Literatur beschrieben, während hier für natürliche Lüftungskonzepte keine Korrelation besteht. Stattdessen wird in Nutzerbefragungen der natürlichen Lüftung eine hohe Akzeptanz zugeschrieben. Mit elektrisch angetriebenen Fenstern kann die natürliche Lüftung nutzerunabhängig gesteuert und so Wärmeverluste und thermisches Unbehagen kontrolliert werden. Bisher sind die Auslegungen solcher kontrollierten natürlichen Lüftungskonzepte noch sehr planungsintensiv.
Das Ziel der Arbeit ist es, für Büro- und Verwaltungsgebäude Öffnungs- und Schließsignale einer kontrollierten natürlichen Lüftung zu geben. Diese zeichnen sich darüber aus, dass sie ein gesundes Raumklima, eine hohe Nutzerbehaglichkeit und Energieeffizienz über den Jahresverlauf schaffen und auf ihre Robustheit gegenüber Änderungen von Gebäuderandbedingungen überprüft sind.
Für das Ziel wird ein über CO2- und Temperatursensoren gesteuertes Fenstersystem mittels dynamisch thermischer Gebäudesimulationen in vier Varianten von Schließsignalen auf thermische Behaglichkeit und Energiebedarf untersucht. Die Grundlage dazu stellt die bezüglich Entwurf, Konstruktion und Nutzung allgemeingültige Entwicklung eines Büroraums dar. Der Büroraum wird im Simulationsmodell abgebildet und in Realität errichtet. Die Kombination von Simulationsmodell und realem, als experimentellem Teststand ausgeführtem Büroraum ermöglicht verifizierte Ergebnisse.
So werden vier Berechnungsmodelle für Luftvolumenströme von Fenstern über den Teststand verifiziert. Dazu dienen Luftwechselmessungen nach der Konstantinjektionsmethode an 173 Fensteröffnungen für fünf Außentemperatur- und elf Windgeschwindigkeitsbereiche. Das Berechnungsmodell nach DIN EN 16798-7 zeigt sich als realitätsnah. Da dieses Berechnungsmodell nicht im Gebäudesimulationsprogramm implementiert ist, wird eine Methode zur Implementierung entwickelt. Über das entwickelte Simulationsmodell zeigt sich, dass eine kombinierte CO2- und temperaturgesteuerte kontrollierte natürliche Lüftung nur zweimal im Jahr ihre Grenzwerte zur Fensteröffnung und -schließung variieren muss, um ganzjährig eine hohe Energieeffizienz und Nutzerbehaglichkeit zu schaffen.
Die Schließsignale des sensorgesteuerten Fenstersystems werden in eine Zeitsteuerung überführt. Es zeigt sich, dass für die kühlen Monate jede Öffnung mit identischer Dauer angesetzt werden darf. In wärmeren Monaten muss die Öffnungsdauer in Abhängigkeit der Außentemperatur angepasst werden, so dass eine Zeitsteuerung mit einer Außentemperaturmessung gekoppelt werden muss.
Die Ergebnisse zeigen, dass über eine Variation der Schließsignale einer kontrollierten natürlichen Lüftung die Energieeffizienz und die thermische Behaglichkeit wesentlich gesteigert werden und dass selbst bei geringen Windgeschwindigkeiten und Temperaturdifferenzen die Raumluftqualität stets gewährleistet ist. Für nahezu alle Standorte in Deutschland kann die kontrollierte natürliche Lüftung so den Kühlbedarf der untersuchten Büroräume eliminieren, ohne in einer sommerlichen Überhitzung der Räume zu resultieren.
Die entwickelten und bezüglich Raumluftqualität und thermischer Behaglichkeit charakterisierten Sensor- und Zeitsteuerungen tragen dazu bei, die kontrollierte natürliche Lüftung als wartungsarme, technikreduzierte Alternative zu der ventilatorgestützten Lüftung zu etablieren.:1 Einleitung
2 Natürliche Lüftung
3 Kontrollmöglichkeiten der natürlichen Lüftung
4 Entwicklung der Untersuchungsmodelle
5 Voruntersuchungen
6 Sensorsteuerung für den Basisraum
7 Zeitsteuerung für den Basisraum
8 Übertragung auf unterschiedliche Gebäuderandbedingungen
9 Diskussion und Empfehlungen
10 Zusammenfassung und Ausblick
11 Literatur
12 Abbildungsnachweis
13 Bezeichnungen
14 Anhang / It is a politically declared goal to reduce the emission of climate-damaging greenhouse gases worldwide. To support this goal by the building industry a key driver is the saving of energy for room conditioning. Among other factors, this is influenced by the ventilation concept. Also the ventilation of buildings is absolutely necessary in order to remove the emissions of the building materials and those of the people, for example their CO2 emissions through breathing as well as to prevent mould. However, if ventilation is carried out via openable windows - natural ventilation - then energetically expensive tempered room air is exchanged with cold outside air. This could result in heat loss and thermal discomfort. Mechanical ventilation systems with heat recovery are energy-efficient technologies. However, these ventilation concepts do not represent a high level of user comfort for all building concepts and users. Correlations between buildings with mechanical ventilation systems and sick building syndrome are described in the literature, while there is no such correlation for natural ventilation concepts. Instead, a high level of acceptance is attributed to it in user surveys. With electrically driven and controlled windows, natural ventilation can be controlled independently from the user, thus minimizing heat loss and thermal discomfort. So far, the design of such controlled natural ventilation concepts is still very planning-intensive.
The aim of this work is to provide opening and closing signals for controlled natural ventilation in office buildings. These are characterized for their capability to create a high indoor air quality, high user comfort and high energy efficiency over the course of the year and are tested for their robustness against changes in building characteristics.
To achieve this goal, a window system controlled by CO2 and temperature sensors is examined for its impact on thermal comfort and energy demand by means of building simulation tools with four variants of closing signals. As a basis for this examination an office room is utilized that conforms to the current standards in terms of design, construction and use. The office space is transferred to a simulation model and constructed in reality. The combination of the simulation model and the real office space, which is designed as an experimental test rig, enables verified results.
Thus, four calculation models for air flow volumes of windows are verified via the test rig. Air exchange measurements according to the constant injection method on 173 window openings for five outdoor temperature and eleven wind speed ranges are used for this purpose. The calculation model according to DIN EN 16798-7 proves to be close to reality. Since this calculation model is not implemented in the building simulation program, a method for its implementation is developed. Using the developed simulation model, it is shown that a combined CO2- and temperature-controlled natural ventilation creates a high energy efficiency and user comfort throughout the year by varying its limit values for window opening and closing only twice a year.
The closing signals of the sensor controlled window system are transferred to a time control system. It turns out that for the cold months, each opening could be set to the same opening time. In warmer months, the opening time must be adjusted depending on the outside temperature. Thus, a time control should be coupled with an outside air temperature measurement.
The results show that by varying the closing signals of a controlled natural ventilation system, the energy efficiency and thermal comfort is significantly increased and that a high indoor air quality is always guaranteed even at low wind speeds and low temperature differences. For almost all locations in Germany, controlled natural ventilation can thus eliminate the cooling requirements in the office spaces studied without overheating in the summer.
The developed sensor and time control systems are characterized by high indoor air quality and good thermal comfort. Thus, these systems are a contribution to promote controlled natural ventilation as a low-maintenance and technically reduced alternative to mechanical ventilation.:1 Einleitung
2 Natürliche Lüftung
3 Kontrollmöglichkeiten der natürlichen Lüftung
4 Entwicklung der Untersuchungsmodelle
5 Voruntersuchungen
6 Sensorsteuerung für den Basisraum
7 Zeitsteuerung für den Basisraum
8 Übertragung auf unterschiedliche Gebäuderandbedingungen
9 Diskussion und Empfehlungen
10 Zusammenfassung und Ausblick
11 Literatur
12 Abbildungsnachweis
13 Bezeichnungen
14 Anhang
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Ein Beitrag zum Einsatz von höherfesten Klebstoffen bei Holz-Glas-Verbundelementen / Application of high-modulus adhesives in load-bearing timber-glass-composite elementsNicklisch, Felix 05 July 2016 (has links) (PDF)
Bestärkt durch das gesellschaftliche und wirtschaftliche Interesse an nachhaltigen und ressourcenschonenden Formen des Bauens gewinnen Holzkonstruktionen wieder unverkennbar an Bedeutung. Mit dieser Entwicklung bilden sich neue Konstruktionsprinzipien und Materialkombinationen im Bauwesen heraus, zu deren ingenieurtechnischer Beurteilung zum Teil keine ausreichenden Erkenntnisse vorliegen.
Verbundkonstruktionen aus Holz und Glas sind eine innovative Bauweise, die zu einer höheren Materialeffizienz in Fassaden beiträgt, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend hinterfragt wurde. Werden Holz und Glas durch eine tragende Klebung verbunden, lässt sich das vielfach ungenutzte Tragpotenzial ausschöpfen, das eine in Scheibenebene belastete Verglasung aufweist. Die Qualität der Klebung entscheidet dabei über die Eigenschaften und das Leistungsvermögen des Bauteils.
Die üblicherweise an dieser Schnittstelle eingesetzten Silikonklebstoffe weisen eine hohe Nachgiebigkeit und eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf. Wenn die Verbundelemente als Aussteifung mitwirken sollen, bleibt ihr Einsatz deswegen auf Gebäude mit höchstens zwei Geschossen limitiert. Die vorliegende Arbeit trägt entscheidend zur Erweiterung der baulichen Möglichkeiten bei, indem sie der Anwendbarkeit von hochfesten Klebstoffen, die für den Einsatz im Bauwesen nur wenig erforscht sind, auf vielschichtige Weise nachgeht.
Im Fokus stehen aussteifende Holz-Glas-Verbundelemente für die Fassade. Weder die Bauart noch das Bauprodukt Klebstoff sind derzeit in Deutschland in einer Norm erfasst. Das Klären der baurechtlichen Rahmenbedingungen ist daher unerlässlich und erfolgt mit engem Bezug zum konstruktiven Glasbau. Zusätzlich zur wissenschaftlichen Interpretation wird dadurch eine praxisnahe Bewertung der Versuchsergebnisse möglich, was ein Alleinstellungsmerkmal dieser Arbeit darstellt.
Das Verformungsvermögen des Klebstoffs spielt eine zentrale Rolle bei der Materialauswahl und Gestaltung der Holz-Glas-Verbundelemente. Der Einfluss der Klebstoffsteifigkeit auf das Tragverhalten eines Einzelelements und auf dessen Interaktion mit den anderen Bestandteilen des Tragwerks wird an einem Modellgebäude untersucht. Auf Basis dieser Parameterstudie lassen sich drei Steifigkeitsbereiche definieren, auf die sich die Klebstoffauswahl für die weiteren Untersuchungen stützt.
Der experimentelle Teil der Arbeit beginnt mit der ausführlichen Charakterisierung von sieben Klebstoffen. Davon werden zwei höherfeste Klebstoffe als geeignet identifiziert. Ein Silikonklebstoff wird als Referenzmaterial zur aktuellen Anwendungspraxis festgelegt. Das Hauptaugenmerk der folgenden Experimente richtet sich auf Aspekte der Alterungsbeständigkeit und des zeitabhängigen Materialverhaltens unter langandauernder mechanischer Beanspruchung.
In labormaßstäblichen Alterungsprüfungen werden die Klebstoffproben unterschiedlichen Schadeinwirkungen ausgesetzt, die im Glas- und Fassadenbau relevant sind. Darüber hinaus erfolgen Kriechversuche an kleinen und großen Scherprüfkörpern. Letztere stellen einen besonderen Mehrwert dar, da sie eine realistische Klebfugengeometrie aufweisen und die Ergebnisse dadurch dem tatsächlichen Bauteilverhalten nahekommen. Für diese Zeitstandversuche wurde eine bislang einzigartige Versuchsanlage aus sechs Prüfrahmen mit Gasdruckfederbelastung entwickelt.
Im Ergebnis zeigt sich, dass mit den gewählten höherfesten Klebstoffen die Festigkeit der nicht gealterten Klebschichten erwartungsgemäß gesteigert werden kann. Der Bruch des Fügepartners Holz wird zum maßgebenden Versagenskriterium. Die Verformungen des Verbundelements reduzieren sich gegenüber einer Silikonklebung deutlich. Allerdings offenbaren sich in einzelnen Alterungsszenarien und unter langandauernder Belastung auch Schwachstellen dieser Klebstoffe. Ihre Verwendung kann daher nur mit konstruktiven Kompensationsmaßnahmen oder durch Abschirmen der kritischen Einwirkungsgrößen empfohlen werden. Entsprechende Vorschläge werden bei der abschließenden Bewertung der Ergebnisse unterbreitet.
Verfahren und Beurteilungsmethoden, die in dieser Arbeit angewendet und entwickelt werden, erleichtern die zukünftige Bewertung weiterer aussichtsreicher Klebstoffe für den Holz-Glas-Verbund. / Wooden constructions are on the rise again – encouraged by a strong public and economic trend towards sustainable and resource efficient buildings. Spurred by this growing interest novel design principles and material assemblies in architecture and the building industry evolve. These developments require further research due to the absence of evaluation tools and insufficient knowledge about their design.
Load-bearing timber-glass composite elements could contribute to a more efficient use of materials in façade constructions. In this case a linear adhesive bond connects the glass pane to the timber substructure. This enables an in-plane loading of the glass whose capacity is not used to its full potential in conventional façades as it is solely applied as an infill panel. The quality of the adhesive bond defines the characteristics and the performance of the whole structural component.
Structural sealants such as silicones, which are typically used for the joint, provide a high flexibility and only a low load-bearing capacity. Considering such elements being part of a bracing system, the mentioned characteristics limit the application range to buildings with not more than two stories. This thesis widens the scope with an in-depth examination of high-modulus adhesives, which have not yet been evaluated for their use in building constructions.
Timber-glass composite elements used as a bracing component in façades are the focus of this work. Neither the full structural component nor the adhesive have yet been included into German building standards. Hence it is essential to assess the general requirements of their application. The relevant aspects are clarified in the context of glass constructions. In addition to the scientific discussion of the results, this approach facilitates also a practical evaluation of the findings, which is a unique feature of this work.
The deformability of the adhesive becomes a crucial criterion when selecting the individual materials and designing the timber-glass composite elements. A case study assesses the influence of the adhesive stiffness on the behavior of a single element and its interaction with other members of the structural system. Based on the results, three different stiffness classes are introduced to support the selection process of the adhesives to be examined in further investigations.
The experimental part of this work is initiated by a comprehensive characterization of seven shortlisted adhesives. The results enable a further differentiation of suitable materials. Two adhesives qualified as suitable for the main experiments. A silicone adhesive complements the test series to serve as a reference material to the current practice. In the next phase attention is drawn to the ageing stability and on the time-dependent material behavior of the adhesives under long-term loading.
Small-scale specimens made from adhesively joint timber and glass pieces are exposed to different ageing scenarios which relate to the impacts typically encountered in façades. Beyond that, creep tests are carried out on small and large shear specimen. The latter provide extra benefit as they comprise long linear adhesive joints resembling virtually the situation in a real-size element. A specific long-term test rig was developed for this purpose comprising a loading unit with gas pressurized springs.
Based on the results it can be concluded that joints with adhesives of high and intermediate stiffness enable an increase of characteristic failure loads and a significant reduction of deformation. With the stiffer joint near-surface rupture of timber fibers becomes the prevailing failure mechanism. The timber strength limits further loading of the adhesive joint. However, ageing and creep testing reveal also shortcomings of the adhesives. Their application can only be recommended if redundant compensation measures are taken or the joint is protected against critical environmental impacts. Appropriate solutions are proposed with the final recommendations of this work.
Methods and assessment tools that have been developed and tested for this work offer the possibility of a more straight-forward evaluation of further promising adhesives and their use in load-bearing timber-glass composites.
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Ein Beitrag zum Einsatz von höherfesten Klebstoffen bei Holz-Glas-VerbundelementenNicklisch, Felix 15 March 2016 (has links)
Bestärkt durch das gesellschaftliche und wirtschaftliche Interesse an nachhaltigen und ressourcenschonenden Formen des Bauens gewinnen Holzkonstruktionen wieder unverkennbar an Bedeutung. Mit dieser Entwicklung bilden sich neue Konstruktionsprinzipien und Materialkombinationen im Bauwesen heraus, zu deren ingenieurtechnischer Beurteilung zum Teil keine ausreichenden Erkenntnisse vorliegen.
Verbundkonstruktionen aus Holz und Glas sind eine innovative Bauweise, die zu einer höheren Materialeffizienz in Fassaden beiträgt, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend hinterfragt wurde. Werden Holz und Glas durch eine tragende Klebung verbunden, lässt sich das vielfach ungenutzte Tragpotenzial ausschöpfen, das eine in Scheibenebene belastete Verglasung aufweist. Die Qualität der Klebung entscheidet dabei über die Eigenschaften und das Leistungsvermögen des Bauteils.
Die üblicherweise an dieser Schnittstelle eingesetzten Silikonklebstoffe weisen eine hohe Nachgiebigkeit und eine vergleichsweise geringe Festigkeit auf. Wenn die Verbundelemente als Aussteifung mitwirken sollen, bleibt ihr Einsatz deswegen auf Gebäude mit höchstens zwei Geschossen limitiert. Die vorliegende Arbeit trägt entscheidend zur Erweiterung der baulichen Möglichkeiten bei, indem sie der Anwendbarkeit von hochfesten Klebstoffen, die für den Einsatz im Bauwesen nur wenig erforscht sind, auf vielschichtige Weise nachgeht.
Im Fokus stehen aussteifende Holz-Glas-Verbundelemente für die Fassade. Weder die Bauart noch das Bauprodukt Klebstoff sind derzeit in Deutschland in einer Norm erfasst. Das Klären der baurechtlichen Rahmenbedingungen ist daher unerlässlich und erfolgt mit engem Bezug zum konstruktiven Glasbau. Zusätzlich zur wissenschaftlichen Interpretation wird dadurch eine praxisnahe Bewertung der Versuchsergebnisse möglich, was ein Alleinstellungsmerkmal dieser Arbeit darstellt.
Das Verformungsvermögen des Klebstoffs spielt eine zentrale Rolle bei der Materialauswahl und Gestaltung der Holz-Glas-Verbundelemente. Der Einfluss der Klebstoffsteifigkeit auf das Tragverhalten eines Einzelelements und auf dessen Interaktion mit den anderen Bestandteilen des Tragwerks wird an einem Modellgebäude untersucht. Auf Basis dieser Parameterstudie lassen sich drei Steifigkeitsbereiche definieren, auf die sich die Klebstoffauswahl für die weiteren Untersuchungen stützt.
Der experimentelle Teil der Arbeit beginnt mit der ausführlichen Charakterisierung von sieben Klebstoffen. Davon werden zwei höherfeste Klebstoffe als geeignet identifiziert. Ein Silikonklebstoff wird als Referenzmaterial zur aktuellen Anwendungspraxis festgelegt. Das Hauptaugenmerk der folgenden Experimente richtet sich auf Aspekte der Alterungsbeständigkeit und des zeitabhängigen Materialverhaltens unter langandauernder mechanischer Beanspruchung.
In labormaßstäblichen Alterungsprüfungen werden die Klebstoffproben unterschiedlichen Schadeinwirkungen ausgesetzt, die im Glas- und Fassadenbau relevant sind. Darüber hinaus erfolgen Kriechversuche an kleinen und großen Scherprüfkörpern. Letztere stellen einen besonderen Mehrwert dar, da sie eine realistische Klebfugengeometrie aufweisen und die Ergebnisse dadurch dem tatsächlichen Bauteilverhalten nahekommen. Für diese Zeitstandversuche wurde eine bislang einzigartige Versuchsanlage aus sechs Prüfrahmen mit Gasdruckfederbelastung entwickelt.
Im Ergebnis zeigt sich, dass mit den gewählten höherfesten Klebstoffen die Festigkeit der nicht gealterten Klebschichten erwartungsgemäß gesteigert werden kann. Der Bruch des Fügepartners Holz wird zum maßgebenden Versagenskriterium. Die Verformungen des Verbundelements reduzieren sich gegenüber einer Silikonklebung deutlich. Allerdings offenbaren sich in einzelnen Alterungsszenarien und unter langandauernder Belastung auch Schwachstellen dieser Klebstoffe. Ihre Verwendung kann daher nur mit konstruktiven Kompensationsmaßnahmen oder durch Abschirmen der kritischen Einwirkungsgrößen empfohlen werden. Entsprechende Vorschläge werden bei der abschließenden Bewertung der Ergebnisse unterbreitet.
Verfahren und Beurteilungsmethoden, die in dieser Arbeit angewendet und entwickelt werden, erleichtern die zukünftige Bewertung weiterer aussichtsreicher Klebstoffe für den Holz-Glas-Verbund.:1 Einleitung 13
1.1 Motivation 13
1.2 Zielsetzung 18
1.3 Abgrenzung 20
1.4 Vorgehensweise 21
2 Die Holz-Glas-Verbundbauweise 25
2.1 Tragprinzip und Wirkungsweise 25
2.2 Forschungsschwerpunkte und Anwendungen 27
2.2.1 Geklebte Verglasungssysteme für Fenster 27
2.2.2 Träger 28
2.2.3 Wandscheiben und Schubfelder 32
2.2.4 Verbundplatten 36
2.3 Tragendes Glas im Verbund 37
2.3.1 Relevanz für Holz-Glas-Verbundlösungen 37
2.3.2 Historische Vorbilder 37
2.3.3 Verbundglas und Verbund-Sicherheitsglas 38
2.3.4 Verbundträger 40
2.3.5 Wandscheiben aus Glas 43
2.4 Konstruktionsprinzipien von tragenden Wand und Fassadenelementen aus Holz und Glas 46
2.4.1 Aufbau 46
2.4.2 Verglasung 46
2.4.3 Ausbildung der Klebfuge 48
2.4.4 Marktreife Systeme mit Koppelleiste 49
2.4.5 Identifizieren geeigneter Tragsysteme 52
2.4.6 Skelett-, Tafel- und Massivholzbauweise 53
2.5 Zusammenfassung wesentlicher Erkenntnisse 55
3 Klebverbindungen im Glasbau 57
3.1 Fügen von Glas 57
3.1.1 Besondere Merkmale des Fügewerkstoffs 57
3.1.2 Wirkprinzip und Fügeverfahren 60
3.1.3 Vor- und Nachteile von Klebverbindungen 61
3.1.4 Glasoberfläche 65
3.2 Typische Anwendungsbeispiele im Glasbau 67
3.2.1 Klassifizierung 67
3.2.2 Einordung der Holz-Glas-Verbundbauweise 69
3.2.3 Structural Sealant Glazing 71
3.2.4 Ganzglaskonstruktionen 74
3.3 Planungsstrategien 76
3.3.1 Sicheres Bauteilversagen 76
3.3.2 Redundanz und Versagensszenarien 78
3.3.3 Besonderheiten bei geklebten Verglasungen 80
3.4 Baurechtliche Rahmenbedingungen 82
3.4.1 Normung und Verfahrensweise in Deutschland 82
3.4.2 Harmonisierung auf europäischer Ebene 84
3.4.3 ETAG 002 – Leitlinie für Structural Glazing 86
3.4.4 Der Weg zur geklebten Glaskonstruktion 88
4 Einfluss der Klebstoffsteifigkeit auf aussteifende Holz-Glas-Verbundtragwerke 91
4.1 Aussteifung von Holzbauten 91
4.2 Berechnungsverfahren 92
4.2.1 Begründung der Auswahl der Verfahren 92
4.2.2 Verteilung von Horizontallasten auf die Wandscheiben eines Aussteifungssystems 93
4.2.3 Wandscheibe als Schubfeld 95
4.2.4 Federmodelle 97
4.3 Randbedingungen für die Analyse 101
4.3.1 Modellgebäude 101
4.3.2 Konstruktive Gestaltung 103
4.3.3 Lastannahmen 104
4.4 Parameterstudie 107
4.4.1 Nachgiebigkeit der Kernwände 107
4.4.2 Nachgiebigkeit eines Verbundelements 108
4.4.3 Auswirkung der Elementanordnung 112
4.4.4 Lastumlagerung bei Ausfall von Elementen 114
4.4.5 Horizontallastanteil auf Fassade und Kern 116
4.5 Rückschlüsse auf die Tragsystemgestaltung und die Klebstoffauswahl 120
5 Materialauswahl und -charakterisierung 123
5.1 Untersuchungsprogramm 123
5.2 Materialeigenschaften der Fügeteile 124
5.2.1 Glas 124
5.2.2 Holz und Holzwerkstoffe 126
5.3 Klebstoffe 128
5.3.1 Auswahlkriterien für Holz-Glas-Klebungen 128
5.3.2 Vorauswahl der Klebstoffsysteme 130
5.4 Experimentelle Methoden zur Charakterisierung der Klebstoffe 134
5.4.1 Dynamisch-mechanische Analyse 134
5.4.2 Einaxialer Zugversuch 135
5.4.3 Scherversuch 138
5.5 Versuchsergebnisse 141
5.5.1 Glasübergangstemperatur 141
5.5.2 Spannungs-Dehnungs-Beziehung 145
5.5.3 Einpunktkennwerte 150
5.5.4 Scherfestigkeit und Bruchbildanalyse 151
5.6 Klebstoffauswahl für die Hauptuntersuchungen 155
6 Experimentelle Untersuchungen an Klebverbindungen im Labormaßstab 157
6.1 Methodik 157
6.1.1 Untersuchungsgegenstand 157
6.1.2 Beurteilungsgrundlagen 158
6.1.3 Untersuchungsprogramm 159
6.1.4 Auswertungsmethoden 162
6.2 Geometrie und Herstellung der Prüfkörper 164
6.2.1 Prüfkörper zum Bestimmen der Haftfestigkeit vor und nach künstlicher Alterung 164
6.2.2 Scherprüfkörper für Kriechversuche 165
6.2.3 Vorbereiten und Konditionieren der Proben 166
6.3 Verfahren zur mechanischen Prüfung und zur künstlichen Alterung 168
6.3.1 Zug- und Scherversuche 168
6.3.2 Lagerung unter UV-Bestrahlung 170
6.3.3 Lagerung in Reinigungsmittellösung 171
6.3.4 Holzfeuchtewechsel bei +20 °C 172
6.3.5 Lagerung in schwefeldioxidhaltiger Atmosphäre 173
6.3.6 Kriechversuche 174
6.4 Auswertung der Versuchsergebnisse 176
6.4.1 Anfangsfestigkeit im Scherversuch 176
6.4.2 Anfangsfestigkeit im Zugversuch 181
6.4.3 Sichtbare Veränderungen der Klebschicht 183
6.4.4 Restfestigkeit nach Alterung 185
6.4.5 Analyse der Versagensmuster 189
6.4.6 Kriechverhalten 192
6.4.7 Restfestigkeit nach Vorbelastung 198
7 Experimentelle Untersuchungen an bauteilähnlichen Prüfkörpern 201
7.1 Untersuchungsprogramm und Methodik 201
7.1.1 Ziel der Untersuchungen 201
7.1.2 Materialien 202
7.1.3 Großer Scherprüfkörper 203
7.1.4 Herstellung der Prüfkörper 205
7.1.5 Versuchsprogramm – Bauteilversuche 207
7.2 Entwicklung eines Kriechprüfstands 210
7.2.1 Prüfrahmen 210
7.2.2 Lasteinleitung 211
7.2.3 Belastungsvorgang 212
7.2.4 Messtechnik und Monitoring 213
7.2.5 Modifikation für Kurzzeitversuche 214
7.3 Große Scherversuche unter Kurz- und Langzeiteinwirkung 215
7.3.1 Tragfähigkeit bei kurzzeitiger Lasteinwirkung 215
7.3.2 Spannungsverteilung im Glas 219
7.3.3 Kriechversuche mit 1000 Stunden Laufzeit 221
7.3.4 Verlängerte Kriechversuche am Klebstoff mit mittlerer Steifigkeit 226
7.3.5 Tragfähigkeit nach Vorbelastung 230
8 Bewertung und Handlungsempfehlung 231
8.1 Alterungsverhalten 231
8.2 Korrelation der Ergebnisse aus Fügeteil- und 233
Bauteilversuchen
8.2.1 Versuche bei kurzzeitiger Lasteinwirkung 233
8.2.2 Versuche bei langandauernder Lasteinwirkung 235
8.3 Der Vorzugsklebstoff und seine Einsatzgrenzen 238
8.4 Konstruktion 241
9 Zusammenfassung und Ausblick 243
9.1 Zusammenfassung 243
9.2 Ausblick 249
10 Literatur 253
11 Abbildungsverzeichnis 263
12 Tabellenverzeichnis 267
13 Bezeichnungen 268
Anhang
A Materialkennwerte zur Klebstoffauswahl 271
B Klebverbindungen im Labormaßstab 287
C Bauteilähnliche Prüfkörper 373 / Wooden constructions are on the rise again – encouraged by a strong public and economic trend towards sustainable and resource efficient buildings. Spurred by this growing interest novel design principles and material assemblies in architecture and the building industry evolve. These developments require further research due to the absence of evaluation tools and insufficient knowledge about their design.
Load-bearing timber-glass composite elements could contribute to a more efficient use of materials in façade constructions. In this case a linear adhesive bond connects the glass pane to the timber substructure. This enables an in-plane loading of the glass whose capacity is not used to its full potential in conventional façades as it is solely applied as an infill panel. The quality of the adhesive bond defines the characteristics and the performance of the whole structural component.
Structural sealants such as silicones, which are typically used for the joint, provide a high flexibility and only a low load-bearing capacity. Considering such elements being part of a bracing system, the mentioned characteristics limit the application range to buildings with not more than two stories. This thesis widens the scope with an in-depth examination of high-modulus adhesives, which have not yet been evaluated for their use in building constructions.
Timber-glass composite elements used as a bracing component in façades are the focus of this work. Neither the full structural component nor the adhesive have yet been included into German building standards. Hence it is essential to assess the general requirements of their application. The relevant aspects are clarified in the context of glass constructions. In addition to the scientific discussion of the results, this approach facilitates also a practical evaluation of the findings, which is a unique feature of this work.
The deformability of the adhesive becomes a crucial criterion when selecting the individual materials and designing the timber-glass composite elements. A case study assesses the influence of the adhesive stiffness on the behavior of a single element and its interaction with other members of the structural system. Based on the results, three different stiffness classes are introduced to support the selection process of the adhesives to be examined in further investigations.
The experimental part of this work is initiated by a comprehensive characterization of seven shortlisted adhesives. The results enable a further differentiation of suitable materials. Two adhesives qualified as suitable for the main experiments. A silicone adhesive complements the test series to serve as a reference material to the current practice. In the next phase attention is drawn to the ageing stability and on the time-dependent material behavior of the adhesives under long-term loading.
Small-scale specimens made from adhesively joint timber and glass pieces are exposed to different ageing scenarios which relate to the impacts typically encountered in façades. Beyond that, creep tests are carried out on small and large shear specimen. The latter provide extra benefit as they comprise long linear adhesive joints resembling virtually the situation in a real-size element. A specific long-term test rig was developed for this purpose comprising a loading unit with gas pressurized springs.
Based on the results it can be concluded that joints with adhesives of high and intermediate stiffness enable an increase of characteristic failure loads and a significant reduction of deformation. With the stiffer joint near-surface rupture of timber fibers becomes the prevailing failure mechanism. The timber strength limits further loading of the adhesive joint. However, ageing and creep testing reveal also shortcomings of the adhesives. Their application can only be recommended if redundant compensation measures are taken or the joint is protected against critical environmental impacts. Appropriate solutions are proposed with the final recommendations of this work.
Methods and assessment tools that have been developed and tested for this work offer the possibility of a more straight-forward evaluation of further promising adhesives and their use in load-bearing timber-glass composites.:1 Einleitung 13
1.1 Motivation 13
1.2 Zielsetzung 18
1.3 Abgrenzung 20
1.4 Vorgehensweise 21
2 Die Holz-Glas-Verbundbauweise 25
2.1 Tragprinzip und Wirkungsweise 25
2.2 Forschungsschwerpunkte und Anwendungen 27
2.2.1 Geklebte Verglasungssysteme für Fenster 27
2.2.2 Träger 28
2.2.3 Wandscheiben und Schubfelder 32
2.2.4 Verbundplatten 36
2.3 Tragendes Glas im Verbund 37
2.3.1 Relevanz für Holz-Glas-Verbundlösungen 37
2.3.2 Historische Vorbilder 37
2.3.3 Verbundglas und Verbund-Sicherheitsglas 38
2.3.4 Verbundträger 40
2.3.5 Wandscheiben aus Glas 43
2.4 Konstruktionsprinzipien von tragenden Wand und Fassadenelementen aus Holz und Glas 46
2.4.1 Aufbau 46
2.4.2 Verglasung 46
2.4.3 Ausbildung der Klebfuge 48
2.4.4 Marktreife Systeme mit Koppelleiste 49
2.4.5 Identifizieren geeigneter Tragsysteme 52
2.4.6 Skelett-, Tafel- und Massivholzbauweise 53
2.5 Zusammenfassung wesentlicher Erkenntnisse 55
3 Klebverbindungen im Glasbau 57
3.1 Fügen von Glas 57
3.1.1 Besondere Merkmale des Fügewerkstoffs 57
3.1.2 Wirkprinzip und Fügeverfahren 60
3.1.3 Vor- und Nachteile von Klebverbindungen 61
3.1.4 Glasoberfläche 65
3.2 Typische Anwendungsbeispiele im Glasbau 67
3.2.1 Klassifizierung 67
3.2.2 Einordung der Holz-Glas-Verbundbauweise 69
3.2.3 Structural Sealant Glazing 71
3.2.4 Ganzglaskonstruktionen 74
3.3 Planungsstrategien 76
3.3.1 Sicheres Bauteilversagen 76
3.3.2 Redundanz und Versagensszenarien 78
3.3.3 Besonderheiten bei geklebten Verglasungen 80
3.4 Baurechtliche Rahmenbedingungen 82
3.4.1 Normung und Verfahrensweise in Deutschland 82
3.4.2 Harmonisierung auf europäischer Ebene 84
3.4.3 ETAG 002 – Leitlinie für Structural Glazing 86
3.4.4 Der Weg zur geklebten Glaskonstruktion 88
4 Einfluss der Klebstoffsteifigkeit auf aussteifende Holz-Glas-Verbundtragwerke 91
4.1 Aussteifung von Holzbauten 91
4.2 Berechnungsverfahren 92
4.2.1 Begründung der Auswahl der Verfahren 92
4.2.2 Verteilung von Horizontallasten auf die Wandscheiben eines Aussteifungssystems 93
4.2.3 Wandscheibe als Schubfeld 95
4.2.4 Federmodelle 97
4.3 Randbedingungen für die Analyse 101
4.3.1 Modellgebäude 101
4.3.2 Konstruktive Gestaltung 103
4.3.3 Lastannahmen 104
4.4 Parameterstudie 107
4.4.1 Nachgiebigkeit der Kernwände 107
4.4.2 Nachgiebigkeit eines Verbundelements 108
4.4.3 Auswirkung der Elementanordnung 112
4.4.4 Lastumlagerung bei Ausfall von Elementen 114
4.4.5 Horizontallastanteil auf Fassade und Kern 116
4.5 Rückschlüsse auf die Tragsystemgestaltung und die Klebstoffauswahl 120
5 Materialauswahl und -charakterisierung 123
5.1 Untersuchungsprogramm 123
5.2 Materialeigenschaften der Fügeteile 124
5.2.1 Glas 124
5.2.2 Holz und Holzwerkstoffe 126
5.3 Klebstoffe 128
5.3.1 Auswahlkriterien für Holz-Glas-Klebungen 128
5.3.2 Vorauswahl der Klebstoffsysteme 130
5.4 Experimentelle Methoden zur Charakterisierung der Klebstoffe 134
5.4.1 Dynamisch-mechanische Analyse 134
5.4.2 Einaxialer Zugversuch 135
5.4.3 Scherversuch 138
5.5 Versuchsergebnisse 141
5.5.1 Glasübergangstemperatur 141
5.5.2 Spannungs-Dehnungs-Beziehung 145
5.5.3 Einpunktkennwerte 150
5.5.4 Scherfestigkeit und Bruchbildanalyse 151
5.6 Klebstoffauswahl für die Hauptuntersuchungen 155
6 Experimentelle Untersuchungen an Klebverbindungen im Labormaßstab 157
6.1 Methodik 157
6.1.1 Untersuchungsgegenstand 157
6.1.2 Beurteilungsgrundlagen 158
6.1.3 Untersuchungsprogramm 159
6.1.4 Auswertungsmethoden 162
6.2 Geometrie und Herstellung der Prüfkörper 164
6.2.1 Prüfkörper zum Bestimmen der Haftfestigkeit vor und nach künstlicher Alterung 164
6.2.2 Scherprüfkörper für Kriechversuche 165
6.2.3 Vorbereiten und Konditionieren der Proben 166
6.3 Verfahren zur mechanischen Prüfung und zur künstlichen Alterung 168
6.3.1 Zug- und Scherversuche 168
6.3.2 Lagerung unter UV-Bestrahlung 170
6.3.3 Lagerung in Reinigungsmittellösung 171
6.3.4 Holzfeuchtewechsel bei +20 °C 172
6.3.5 Lagerung in schwefeldioxidhaltiger Atmosphäre 173
6.3.6 Kriechversuche 174
6.4 Auswertung der Versuchsergebnisse 176
6.4.1 Anfangsfestigkeit im Scherversuch 176
6.4.2 Anfangsfestigkeit im Zugversuch 181
6.4.3 Sichtbare Veränderungen der Klebschicht 183
6.4.4 Restfestigkeit nach Alterung 185
6.4.5 Analyse der Versagensmuster 189
6.4.6 Kriechverhalten 192
6.4.7 Restfestigkeit nach Vorbelastung 198
7 Experimentelle Untersuchungen an bauteilähnlichen Prüfkörpern 201
7.1 Untersuchungsprogramm und Methodik 201
7.1.1 Ziel der Untersuchungen 201
7.1.2 Materialien 202
7.1.3 Großer Scherprüfkörper 203
7.1.4 Herstellung der Prüfkörper 205
7.1.5 Versuchsprogramm – Bauteilversuche 207
7.2 Entwicklung eines Kriechprüfstands 210
7.2.1 Prüfrahmen 210
7.2.2 Lasteinleitung 211
7.2.3 Belastungsvorgang 212
7.2.4 Messtechnik und Monitoring 213
7.2.5 Modifikation für Kurzzeitversuche 214
7.3 Große Scherversuche unter Kurz- und Langzeiteinwirkung 215
7.3.1 Tragfähigkeit bei kurzzeitiger Lasteinwirkung 215
7.3.2 Spannungsverteilung im Glas 219
7.3.3 Kriechversuche mit 1000 Stunden Laufzeit 221
7.3.4 Verlängerte Kriechversuche am Klebstoff mit mittlerer Steifigkeit 226
7.3.5 Tragfähigkeit nach Vorbelastung 230
8 Bewertung und Handlungsempfehlung 231
8.1 Alterungsverhalten 231
8.2 Korrelation der Ergebnisse aus Fügeteil- und 233
Bauteilversuchen
8.2.1 Versuche bei kurzzeitiger Lasteinwirkung 233
8.2.2 Versuche bei langandauernder Lasteinwirkung 235
8.3 Der Vorzugsklebstoff und seine Einsatzgrenzen 238
8.4 Konstruktion 241
9 Zusammenfassung und Ausblick 243
9.1 Zusammenfassung 243
9.2 Ausblick 249
10 Literatur 253
11 Abbildungsverzeichnis 263
12 Tabellenverzeichnis 267
13 Bezeichnungen 268
Anhang
A Materialkennwerte zur Klebstoffauswahl 271
B Klebverbindungen im Labormaßstab 287
C Bauteilähnliche Prüfkörper 373
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