Josef Ressel Zentrum für Dünnglastechnologie für Anwendungen im Bauwesen

Konstruktionsprinzipien für Anwendungen von Dünnglas im Bauwesen

Gläser mit einer Dicke von maximal 2 mm werden als Dünnglas bezeichnet, es besteht üblicherweise aus Kalk-Natron-Glas oder Aluminium-Silikat-Glas. Dünnglas zeigt ein völlig neues Baustoffverhalten unter anderem mit extrem hoher Flexibilität gegenüber herkömmlichen Baumaterialien und eröffnet daher eine Vielzahl neuer Möglichkeiten für Anwendungen bei Konstruktionselementen im Bauwesen, wie etwa bei Stützen, Trägern oder speziellen Arten von Fassadensystemen.

In fünf Arbeitspaketen werden die Themen, wie zum Beispiel die Festigkeit des Glases, die Verbundwirkung und die Fügetechnik untersucht, um innovative Konstruktionsprinzipien für unterschiedliche Anwendungsgebiete für Dünnglas zu entwickeln.

Forschung zur Biegezugfestigkeit

Für den Einsatz als tragenden Bauteil wird der Nachweis einer normativ geregelten Biegezugfestigkeit gefordert. Die theoretische Festigkeit von Glas wird in der Literatur mit rund 10.000 MPa angegeben. Die tatsächlich gemessene Biegezugfestigkeit von nicht vorgespanntem Glas liegt in der Größenordnung von rund 80 MPa. Diese enorme Differenz zwischen theoretischen und tatsächlich erreichbaren Werten ist unter anderem auf Defekte an der Oberfläche oder in der Glas-Matrix selbst zurückzuführen.

In Versuchsserien müssen diese wesentlichen Einflussfaktoren identifiziert und evaluiert werden, um daraus Zusammenhänge für die Nachweise der Tragfähigkeit ableiten zu können. Die für herkömmliches Glas etablierten Prüfverfahren können jedoch nicht auf Dünnglas übertragen werden, sondern müssen entsprechend adaptiert oder neu entwickelt werden.

Bestimmung des Schubmoduls

In den überwiegenden Fällen wird aus Sicherheitsgründen ein Verbundsicherheitsglas bestehend aus mindestens zwei Glasschichten mit einer Zwischenschicht aus Kunststoffen gefordert. Auf dem Markt werden unterschiedliche Arten von Folie als Zwischenschicht angeboten. Die mechanischen Kennwerte von Folien unterschiedlicher Zusammensetzungen und das Verbundverhalten mit Glas ist versuchstechnisch zu bewerten. Die Vor- und Nachteile sind bezüglich ihrer Eignung zu prüfen.

Untersuchung des Klebematerials

Die konstruktive Durchbildung in Hinblick auf die Lagerung bestimmt maßgebend das Tragverhalten einer Glaskonstruktion. In diesem Zusammenhang wird besonderes Augenmerk auf die Bauteilanschlüsse in der Fügetechnik durch Untersuchung lokaler Spannungskonzentrationen gelegt.

Untersuchung von Geometrien

Glas mit einer so geringen Dicke ist eben sehr flexibel, hat aber in einer gekrümmten Form ein hohes Steifigkeitspotenzial. Auf Basis der Theorie von „Abwickelbaren Flächen“ werden mögliche Geometrien auf ihre Anwendbarkeit für bewegliche sowie adaptive Systeme analysiert.

Neue Anwendungsgebiete für Dünnglas

Auf Basis der wissenschaftlichen Erkenntnisse in Hinblick auf die Festigkeit, Verbundwirkung, Fügetechnik und Geometrie werden mögliche Anwendungsfelder für Dünnglas im konstruktiven Ingenieurbau identifiziert.