Ein Beitrag zur Berechnung und Bemessung von geklebten und geklotzten Holz-Glas-Verbundscheiben

Abstract

Das Fügen von Holz und Glas durch Klebstoffe zum Verbund- und Elementbaustoff wurde in den letzten Jahren von mehreren namhaften Institutionen untersucht. Vorwiegend Verbundscheiben, aber auch Verbundträger und -platten, wurden in Kooperation mit internationalen Firmenpartnern entwickelt, konstruiert, auf statische sowie bauphysikalische Tauglichkeit geprüft und realisiert.<br />Holz-Glas-Verbundkonstruktionen können heute beispielsweise durch Lizenznehmer des Patents der Holzforschung Austria unter Einhaltung strikter Auflagen umgesetzt werden. Für die breite Masse der Bevölkerung bleiben Holz-Glas-Verbundkonstruktionen aufgrund fehlender Berechnungs- und Bemessungskonzepte jedoch erschwert zugänglich.<br />Im Rahmen des Forschungsprojekt "Holz-Glas-Verbundkonstruktionen:<br />Berechnung und Bemessungskonzept" der Abteilung Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau der Technischen Universität Wien wurden für die Verbundbauteile Scheibe, Träger und Platte Berechnungsmethoden konzipiert respektive weiterentwickelt sowie normreife Bemessungsvorschläge abgeliefert.<br />Die vorliegende Arbeit erweitert bereits bestehende Berechnungs- und Bemessungsmethoden und fokussiert ausgewählte Probleme der Holz-Glas-Verbundbaustatik. Für die teilweise sehr engen Anwendungsgrenzen existierender Konzepte werden Erweiterungs- und Pauschalierungsvorschläge entwickelt. Kompositspezifische Kehrseiten werden analysiert, Lösungsvorschläge offeriert.<br />Im Detail werden unter anderem folgende Interessensfelder thematisiert:<br />- Vor- und Nachteile der verklebten Holz-Glas-Verbundbauweise - Einsatzmöglichkeit von glasfaserverstärkten Kunststoffen als Alternative zum Material Holz - Erweiterung des Bemessungskonzepts der Holzforschung Austria auf semielastische Klebstoffe - Der praktische Einsatz von Holz-Glas-Verbundkonstruktionen bei Anwendung verschieden steifer Wandscheibensysteme - Die Eignung der Dunkerley-Geraden zur Bestimmung superponierter Beulwerte - Der Längenänderungswiderstand für Randleisten infolge Verbundwirkung - Die Erweiterung der untersuchten Konzepte auf Seitenverhältnisse von 1:4 bis 4:1 - Der mögliche Einsatz von schubverklebten und geklotzten Holz-Glas-Verbundscheiben als Beplankungen für "Wiener Kastenträger" Das große Potential der vergleichsweise jungen Holz-Glas-Verbundbauweise soll durch diese Arbeit weiter gesteigert werden.<br />

In the last years the assembling of wood and glass via adhesives to timber-glass composites has been analysed by several well-known institutions. In cooperation with international industry partners miscellaneous building elements have been developed and designed, the mechanical and structural-physical capability of timber-glass composites has been examined. Although timber-glass composites are already implementable today and can be put into practice under strict conditions, see patent of the Austrian timber research institute (Holzforschung Austria, 2005), they still remain inaccessible for the majority of potential costumers due to missing calculation and sizing concepts.<br />Within the research project "Timber-glass composites: calculation and sizing concept" of the department for Strucural Design and Timber Engineering of the Vienna University of Technology calculation methods for the composite building elements panes, beams and plates have been conceived or advanced and proposals for sizing concepts have been published.<br />This thesis extends existing calculation and sizing methods for glued and via block settings embedded timber-glass composite panes and brings specific mechanical complexities into focus. For the partially strict limits of applicability of existing concepts, proposals for extension and generalization are developed. Composite specific disadvantages are analysed and possible solutions are presented.<br />Amongst others, the following topics are dealt with:<br />- Advantages and drawbacks of glued timber-glass composites - The potential application of fibre-glass reinforced synthetics as an alternative to timber - Extension of the sizing concept of the Austria timber research institute for semi-elastic adhesives - The potential application of timber-glass composite panes while usage of varying stiff shear walls - The ability of the Dunkerley-straight line for the calculation of superimposed buckling coefficients - The reduction of buckling coefficients for laminated glass - The resistance of slats to elongation as a result of composite effects - Extension of the investigated concepts for width-to-height ratio from 1:4 to 4:1 - The potential application of glued and block set timber-glass composite panes as planking for "Viennese box-type trusses" The concept extensions elaborated within this thesis will help in increasing the potential applications of timber-glass composites.<br />