Untersuchung des Tragverhaltens von in die Zwischenschicht von Verbundglas integrierten Lasteinleitungselementen

Ein neu entwickeltes Zwischenschichtmaterial für Verbundglas (SentryGlas®, SG) ermöglicht einen innovativen Verbindungsansatz im Glasbau, bei dem die Last über ein in die Verbundglaszwischenschicht integriertes Metallelement (Insert) eingeleitet wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Tragverhalten einer Insertverbindung unter kurzzeitiger Zugbelastung untersucht und eine Methode zur Berechnung der Spannungsverteilung innerhalb einer Insertverbindung entwickelt. Eine Geometrieanpassung zeigte abschließend, dass durch eine Veränderung der Insertgeometrie die Spannungsverteilung im Verbundglas beeinflusst und tragstrukturell optimiert werden kann. Zugversuche am Folienmaterial dienten der Ableitung eines SG-Materialmodells für diskrete Dehnraten und Temperaturen (23 °C, 40 °C, 75 °C). Eine numerische Simulation bildete die Zugversuche ab und zeigte eine gute Übereinstimmung der experimentellen und der numerischen Ergebnisse. Darauffolgend wurde das Tragverhalten der Insertverbindung untersucht und Auszugsversuche durchgeführt. Zur Berücksichtigung des visko-elastischen Verhaltens von SG wurde bei der numerischen Simulation der Insertverbindung ein iteratives Vorgehen verwendet, bei dem das Materialmodell an die beim Versuch auftretende Dehngeschwindigkeit angepasst wurde. Ein Vergleich der numerisch berechneten mit der experimentell ermittelten Kraft-Weg-Beziehung zeigte insbesondere bei Belastungsbeginn eine gute Übereinstimmung. Die numerische Analyse des Tragverhaltens zeigte, dass die Kraft flächig über das Insert und über eine Zugkraft am Insertende übertragen wurde. Dabei war die Kraftaufteilung abhängig von der Steifigkeit der Verbundpartner. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde die Insertgeometrie angepasst. Damit gelang es, bei gleicher Metallansichtsfläche und unter gleicher Belastung die Spannungsverteilung innerhalb der Insertverbindung zu beeinflussen und Spannungsspitzen zu reduzieren.