Transparent geklebte Glas-Kunststoff-Hybridelemente für tragende Bauteile

Ziele und Arbeitsprogramm

Das Forschungsprojekt Glas-Kunststoff-Hybridelemente soll Grundlagen für die Erstellung von biegetragfähigen Profilen aus Glas und Kunststoff schaffen. Indem vermehrt tragende Bauteile wie Stützen und Träger aus Glas zur Anwendung kommen, sollen die Möglichkeiten des Einsatzes von Glas erweitert werden. Die effektiven Querschnittsformen (Doppel-T-Profile, T-Profile) werden als Hybridelemente aus Glas und Kunststoff mithilfe der Klebtechnik hergestellt. Dabei befindet sich die Kunststoff-schicht jeweils zwischen den Glasscheiben, um eine kontrollierte Schubübertragung zwischen den Querschnittsteilen der Profile zu ermöglichen und um die Sicherheits-anforderungen im Bruchzustand zu erfüllen. Glas- und Kunststoffscheiben und einzelne Querschnitts- sowie Bauteile werden verklebt. Übergänge oder biegesteife Ecken können auch mithilfe von stetig gebogenen Hybridelementen gefertigt werden. Damit soll die Notwendigkeit mechanischer Sicherungs- und Verbindungselemente reduziert werden, da diese die Transparenz von Glaskonstruktionen stören und oftmals zu einer nicht materialgerechten Beanspruchung des Glases führen.

Innerhalb des Forschungsprojektes werden durch die Zusammenarbeit verschiedener Fachdisziplinen theoretische und experimentelle Grundlagen für die Erstellung von Prototypen der aus Glas und Kunststoff zu fertigenden Hybridelemente erarbeitet. Bezüglich der Klebung muss infolge unterschiedlicher Anforderungen zwischen der flächigen Klebung zwischen Glas- und Kunststoffscheiben, die den Verbund sichert, und den linienförmigen Klebungen zwischen Steg und Flansch, die lastabtragend wirkt, sowie zwischen einzelnen Bauteilen unterschieden werden. Neben der Recherche zu geeigneten Kleb- und Kunststoffen, die diesen Anforderungen entsprechen, und den Prüfkörperversuchen spielen auch unterschiedliche Klebtechnologien und Oberflächen-charakterisierungen und -behandlungen eine wichtige Rolle, ebenso wie Untersuchun-gen zur Kantenfestigkeit der Glasbauteile. Begleitet werden diese Werkstoffunter-suchungen durch numerische Beanspruchungsanalysen. Der Verbundwerkstoff selbst wird in Form einzelner Verbundscheiben in mechanischen Prüfungen und Dauerhaftig-keitsuntersuchungen analysiert. Darauf aufbauend wird mit numerischen Modellen die Querschnittsgestaltung optimiert. Die Entwicklung und Konstruktion von Verbindungen ermöglicht schließlich die Durchführung von Tragfähig-keitsversuchen an Hybridbauteilen als Gesamtsystem.

Partner

Professur Stahlbau der Bauhaus-Universität Weimar, Weimar,
Institut für Oberflächentechnik und Fertigungsmesstechnik, TU Dresden,
Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e. V., Rudolstadt.