Untersuchungen zum Tragverhalten von kleinteiligen Elastomerlagern im Glasbau

Ziel des Forschungsvorhabens war die Ermittlung realitätsnaher Steifigkeitswerte der Kunststoffzwischenschichten kleinteiliger Elastomerlager im Glasbau, um eine wirtschaftlichere und ressourcenschonendere Bemessung von geklemmten Glasscheiben zu ermöglichen. Somit könnten Glasscheiben dünner ausgeführt werden, wodurch der Verbrauch von Ressourcen reduziert und graue Energie eingespart wird.

Es wurden neben den gängigen Zwischenschichtmaterialien Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und Silikon auch Thermoplastisches Elastomer und Thermoplastisches Polyurethan untersucht. Zur Materialkennwertermittlung wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Das Versuchsprogramm bestand aus monotonen, uniaxialen Zug- und Druckversuchen, zyklischen uniaxialen Zugversuchen und einer Dynamisch-Mechanischen Thermoanalyse.

Aus den gewonnenen Materialkennwerten wurden alle gängigen hyperelastischen Materialmodelle abgeleitet und auf ihre Anpassungsgüte hin untersucht.

Die gewonnenen Ergebnisse wurden in einem ingenieurmäßig vereinfachten Bemessungsansatz gebündelt. Hierbei wurden die komplexen, hyperelastischen Materialmodelle soweit vereinfacht, dass sie in gängige Statiksoftware (RFEM, SOFiSTiK, SJ Mepla, etc.) implementiert werden können. Dabei ist es über ein multilineares, isotropes Elasto-Plasto Modell (MISO-Modell) möglich, das nichtlineare Materialverhalten der Kunststoffe abzubilden.

Das entwickelte MISO-Modell wurde in mehreren Vergleichsrechnungen verifiziert und hatte gegenüber den komplexen hyperelastischen Materialmodellen nur geringfügige Abweichungen. Somit steht ein einfaches und trotzdem genaues Modell zur Bemessung von geklemmten Glasscheiben zur Verfügung.