Methoden zur Auslegung und Simulation von Metall-Glas-Klebungen im Bauwesen im Hinblick auf eine Versagensprognose

21348 N

Forschungsstelle 1: RWTH Aachen
Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF)
Pontstraße 49
52062 Aachen 
Projektleiter 1: Dr.-Ing. Alexander Schiebahn 
Forschungsstelle 2: RWTH Aachen
Lehrstuhl für Stahl- und Leichtmetallbau
Mies-van-der-Rohe-Str. 1
52074 Aachen 
Projektleiter 2: Benjamin Schaaf M. Sc. 
Forschungsstelle 3: RWTH Aachen
Institut für Angewandte Mechanik
Mies-van-der-Rohe-Str. 1
52074 Aachen 
Projektleiter 3: PD Dr.-Ing. Jaan-Willem Simon 
Laufzeit: 01.09.2020 - 28.02.2023 

Lastabtragende geklebte Verbindungen im Bauwesen sind nicht durch Normen geregelt und benötigen in Deutschland zeit- und kostenintensive Zulassungsverfahren. Insbesondere fehlt es hier an realitätsnahen Bemessungsregeln. Um ein vollumfängliches Bemessungskonzept zu erstellen, sind neben der korrekten Last-Verformungs-Vorhersage auch umfangreiche Kenntnise über das Versagensverhalten eines hyperelastischen Klebstoffsystems nötig. In diesem Projekt wird daher systematisch der Grenzzustand der Tragfähigkeit (Ultimate Limit State, ULS) sowie die Gebrauchstauglichkeit (Serviceability Limit State, SLS) betrachtet und eine Versagensprognose von Metall-Glas-Klebungen abgeleitet. Mit Hilfe einer breiten Versuchsmatrix zur Untersuchung des Versagensverhaltens hyperelastischer Klebstoffe, der Modellierung des Klebstoffverhaltens und der Validierung der aufgestellten Materialmodelle an typischen Struktursituationen und bauteilähnlichen Strukturen sollen die notwendigen Daten gewonnen werden. Dabei wird zwischen dem Schubversagen, einem möglichen Zugversagen, der Überlagerung von Schub und Zug sowie dem hydrostatischen Versagen durch Kavitation differenziert. Letztendlich kann daraus die treibende Größe des Versagensmechanismus identifiziert werden. Die hier gewonnen Erkenntnisse über das Versagensverhalten von Silikonklebstoffen werden in ein Materialmodell implementiert. Damit soll eine realistische Auslegung lastabtragender hyperelastischer Klebungen ermöglicht und das Materialverhalten von kleinen Verformungen bis hin zu den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit umfassend abgebildet werden. Im Anschluss werden die daraus abgeleiteten Bemessungsregeln sowie ein technischer Leitfaden zur Anwendung des Modells den KMU, wie z.B. Ingenieurbüros und Fassadenbauern, und weiteren Anwendern von hyperelastischen Klebstoffsystemen aus anderen Branchen zur Verfügung gestellt.

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