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2015 | Book

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Mechanisches Verhalten von Verbundglas unter zeitabhängiger Belastung und Explosionsbeanspruchung

Mechanical behaviour of laminated glass under time-dependent and explosion loading

Author: Johannes K. Kuntsche

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : Mechanik, Werkstoffe und Konstruktion im Bauwesen

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Dieser Band befasst sich mit dem Tragverhalten von Verbundglas unter zeitabhängiger Belastung, insbesondere unter Explosionsbeanspruchung. Dabei betrachtet der Autor sowohl den Werkstoff Glas als auch verschiedene Zwischenschichtmaterialien sowie das Zusammenwirken beider Komponenten.

Das Buch liefert neue Werte für die Kurzzeitfestigkeit von Glas, die anhand von experimentellen und theoretischen Untersuchungen ermittelt wurden. An den Zwischenschichten wurden Dynamisch-Mechanisch-Thermische Analysen sowie uniaxiale Zugversuche mit unterschiedlichen Belastungsraten durchgeführt, um die Steifigkeit in Abhängigkeit von Belastungsdauer und Temperatur vergleichend zu untersuchen. Das anschließende Vorgehen zur Parameteridentifikation für geeignete Materialmodelle wird vorgestellt. Damit ist eine zeit- und temperaturabhängige Beschreibung des mechanischen Verhaltens von Verbundglas bis zum Zeitpunkt des Glasbruchs möglich. Das mechanische Verhalten im Lastfall Explosion wurde experimentell anhand von Stoßrohrversuchen untersucht und numerisch simuliert.

Table of Contents

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Der zunehmende Einsatz von Glas im Bauwesen, bedingt durch den architektonischen Wunsch nach filigranen und transparenten Strukturen, erfordert ein grundlegendes Verständnis für eine materialgerechte Konstruktion und Bemessung dieses Werkstoffs. Dem spröden, unangekündigten Bruchverhalten von Glas wird durch den Einsatz von Verbundglas begegnet, bei welchem Kunststoffschichten zwischen zwei oder mehreren Glasplatten angeordnet werden. Sind nach dem Glasbruch sicherheitsrelevante Aspekte wie Splitterbindung und Resttragfähigkeit der Konstruktion sichergestellt, spricht man von Verbundsicherheitsglas.
Johannes K. Kuntsche
2. Grundlagen
Zusammenfassung
Das mechanische Verhalten von Verbundglas ist aufgrund der Zwischenschichten aus Kunststoff abhängig von Temperatur und Belastungsdauer. Darüber hinaus zeigt die Festigkeit von Glas ebenfalls eine Abhängigkeit von der zeitlichen Belastungshistorie. Aus diesem Grund sollen zu Beginn dieser Arbeit die Einwirkungen, denen Verglasungen ausgesetzt sein können, betrachtet werden. Daraus lassen sich für die Widerstandsseite die baupraktisch relevanten Temperatur- und Zeitbereiche eingrenzen.
Johannes K. Kuntsche
3. Untersuchungen zur Kurzzeitfestigkeit von Glas
Zusammenfassung
Da noch keine abgesicherte Aussage über die Festigkeit von Glas unter kurzzeitigen dynamischen Einwirkungen wie Pendelschlag oder Detonationsdruckwellen getroffen werden kann, wurden im Rahmen dieser Arbeit experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden mit dem in Abschnitt 2.2.2 beschriebenen bruchmechanischen Modell ausgewertet, um dessen Gültigkeit im Kurzzeitbereich zu bestätigen beziehungsweise zu widerlegen. Dazu wurden Bruchspannungen unter quasistatischer und dynamischer Belastung ermittelt und die theoretischen Initialrisstiefen mit dem bruchmechanischen Modell zurückgerechnet. Stimmen die Initialrisstiefen aus quasistatischer und dynamischer Belastung überein, so kann das bruchmechanische Modell als bestätigt angesehen werden.
Johannes K. Kuntsche
4. Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von Zwischenschichten
Zusammenfassung
Für ein grundlegendes Verständnis des Verhaltens von Verbundglas unter zeitabhängiger Belastung wurden mit unterschiedlichen Zwischenschichten Dynamisch-Mechanisch-Thermische Analysen (DMTA) sowie uniaxiale Zugversuche bei Normklima (23 ◦C, 50% rF) mit verschiedenen Wegraten (Prüfgeschwindigkeiten) durchgeführt.
Johannes K. Kuntsche
5. Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von intaktem Verbundglas
Zusammenfassung
Das zeitabhängige Verhalten von Verbundgläsern mit PVB-Zwischenschicht wurde anhand von Kriechversuchen untersucht. Ziel der Untersuchungen war eine Validierung der in Abschnitt 4.3.2 erstellten Materialmodelle zur Berücksichtigung der Zeit- und Temperaturabhängigkeit bei geringen Verzerrungen (Prony-Parameter und Zeit-Temperatur-Verschiebungsansatz). In diesem Zusammenhang sollte mit den numerischen Simulationen die Sensibilität der Materialmodelle von Verbundglas-Zwischenschichten auf die Reaktion des gesamten Glaslaminats veranschaulicht werden.
Johannes K. Kuntsche
6. Untersuchungen zum Nachbruchverhalten von Verbundglas im Lastfall Explosion
Zusammenfassung
Das Nachbruchverhalten von Verbundglas wird maßgeblich von den Randbedingungen (Lagerung, Glasabmessungen, Einwirkung), dem Glasaufbau und dem Material- und Delaminationsverhalten der Zwischenschicht beeinflusst, siehe Abschnitt 2.4.1.
Johannes K. Kuntsche
7. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit behandelt unterschiedliche Aspekte zum mechanischen Verhalten von Verbundglas. Neben der allgemeinen Behandlung zeitabhängiger Belastungen liegt der Schwerpunkt auf dem Lastfall Explosion, der die kurzzeitige dynamische Einwirkung einer Stoßwelle infolge einer Detonation bezeichnet. Dabei wird zwischen dem intakten Zustand vor dem Glasbruch und dem Nachbruchverhalten unterschieden. Auf beide Zustände wirkt sich das von Temperatur und Belastungsdauer abhängige Materialverhalten der Kunststoff-Zwischenschichten aus. Ein Großteil der im Bauwesen eingesetzten Zwischenmaterialien wurde vergleichend untersucht und hinsichtlich der Eignung für bestimmte Anwendungssituationen bewertet.
Johannes K. Kuntsche
Backmatter
Metadata
Title
Mechanisches Verhalten von Verbundglas unter zeitabhängiger Belastung und Explosionsbeanspruchung
Author
Johannes K. Kuntsche
Copyright Year
2015
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-48831-7
Print ISBN
978-3-662-48830-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48831-7