Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Half Monocoque Structures – Raumbildende Tragstrukturen aus Sandwichelementen 

Stahlsandwichelemente besitzen neben ihrer herausragenden raumabschließenden Funktion lastabtragende Eigenschaften, die einen Lastabtrag in und aus ihrer Ebene ermöglichen. Eingeschossige Bauwerke können daher unter Verzicht auf zusätzliche tragende Rahmenkonstruktionen nur mit Sandwichelementen gebaut werden. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes sollen dazu die bislang fehlenden Berechnungsansätze zur Trag- und Gebrauchstauglichkeit und die Detaillösungen zur Lasteinleitung und –verteilung als Grundlage einer bauaufsichtlichen Zulassung entwickelt werden.

Die praxisnahe Betrachtung anhand eines Beispielgebäudes, in enger Zusammenarbeit mit einem Industriepartner, erlaubt dabei eine ganzheitliche Betrachtung dieser innovativen Bauweise. Durch enge Abstimmung mit dem Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) können die für die bauaufsichtlichen Zulassungen erforderlichen experimentellen Untersuchgen im zielorientiert geplant und durchgeführt werden. Die Beteiligung des Industrieverbandes für Bausysteme im Metallleichtbau (IFBS e. V.) gewährleistet den Wissenstransfer in die Wirtschaft. Die entwickelten Detaillösungen und Bemessungskonzepte werden nach Abschluss des Forschungsvorhabens für die am Bau von raumbildenden Tragstrukturen aus Sandwichelementen beteiligte Industrie (überwiegend KMU) in Form einer Anwenderbroschüre zugänglich gemacht.

Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens angestrebten Forschungsergebnisse ermöglichen es Planern, Beratern und lokalen Handwerksbetrieben (alle i. d. R. KMU), äußerst wettbewerbsfähige Gesamtlösungen für kleinere Gebäude anzubieten. Das Forschungsvorhaben erschließt für den gesamten Wirtschaftssektor „Stahlleichtbau“ ein großes Potential und dient damit der Zukunftssicherung im Baubereich.

Ergebniszusammenfassung:

Das angestrebte Ziel des Forschungsvorhabens war eine ganzheitliche statisch-konstruktive Betrachtung selbsttragender Konstruktionen aus Sandwichelementen anhand eines im Zuge des Forschungsvorhabens entworfenen Beispielobjekts sowohl theoretisch als auch experimentell durchzuführen. Diese Zielsetzung konnte durch umfangreiche theoretische Analysen, Versuchsdurchführungen und -auswertungen und Anwendung analytischer Bemessungsansätze erreicht werden. Unter Berücksichtigung statisch-konstruktiver und bauphysikalischer Gesichtspunkte konnte eine optimierte Ausbildung des Stoßpunktes zwischen Wand- und Dachelement (Eckdetail) und des Auflagerpunktes eines Wandelements am Fußpunkt sowie weiterer Detailausbildungen einer selbsttragenden Konstruktion aus Sandwichelementen ohne eine Stahl-Unterkonstruktion entworfen werden. Dadurch konnten praxisnah und anwendungsbezogen experimentell Tragfähigkeiten zum lokalen und globalen Tragverhalten von selbsttragenden Sandwichelementen unter axialer Lasteinleitung ermittelt und statistisch ausgewertet werden. Darüber hinaus konnte mit Hilfe vorhandener Berechnungsansätze eine ganzheitliche statische Berechnung des entworfenen Beispielobjekts durchgeführt und die Ergebnisse mit den experimentell ermittelten Tragfähigkeiten validiert werden.

Des Weiteren liefert das Forschungsvorhaben grundlegende und notwendige experimentelle Untersuchungsdaten für eine mögliche bauaufsichtliche Zulassung der Bauweise von selbsttragenden Konstruktionen aus Sandwichelementen ohne eine Stahl-Unterkonstruktion.