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Energieoptimierte Fertigteilgebäudehülle mit thermisch aktivierter Betoninnenschale

Abb. 1: Aufbau einer Sandwichwandtafel mit thermisch aktivierter Betoninnenschale
Abb. 2: Von Mises Vergleichsspannungen
Abb. 3: Versuchsstand zur Ermittlung der Schertragfähigkeit

Forschungsschwerpunkt

  • Innovative Betonfertigteile

Arbeitsgruppe Energieeffiziente Gebäude

Bearbeiter

 

Vorgefertigte mehrschichtige Stahlbetonwandtafeln mit innenliegender Wärmedämmung, sogenannte Sandwichwandtafeln,  können durch die Integration von Rohrregistern in die innere Betonschale in Verbindung mit erneuerbaren Energiequellen neben ihrer statischen Funktion, als alleiniges Heiz- und Kühlsystem eines Gebäudes dienen.

Die neue EU Gebäuderichtlinie 2010 – Energieeffiziente Gebäude fordert, dass alle Neubauten ab 01. Januar 2021 Niedrigstenergiegebäude sind.

Beide Betonschalen sind mit Verbindungsmitteln  schub-elastisch aneinander gekoppelt und bilden zusammen mit dem Dämmstoff die sogenannte Dämmstoff-Verbindungsmittelschicht (Kernschicht). Die Größe der Kernschichtsteifigkeit  hat einen maßgeblichen Einfluss  auf die Sandwichtragwirkung   der gesamten Sandwichwandtafel, also dem gemeinsamen Tragverhalten von Tragschale und Vorsatzschale.

Für die Bemessung einer Sandwichwandtafel sind die Einwirkungen aus Windlasten, gegebenenfalls Erddruck, der unterschiedliche Verformungswille von Trag- und Vorsatzschale infolge Temperaturunterschieden, Schwinden und Kriechen sowie gegebenenfalls exzentrische Auflasten auf die Tragschale zu berücksichtigen. Bei Wänden mit nachträglicher Ortbetonergänzung führt die thermische Wechselbeanspruchung zusätzlich zu einer zyklischen Beanspruchung der Verbundfuge zwischen Fertigteil- und Ortbetontragschale.

Es werden Fragestellungen geklärt, inwieweit zyklische Temperaturbeanspruchungen infolge der thermischen Aktivierung der Tragschale und der Sonneneinstrahlung auf die Vorsatzschale Einflüsse auf das Tragverhalten der Sandwichwandtafel haben. Im Fokus der Untersuchungen steht die Langzeittragfähigkeit der Fugen zwischen den einzelnen Schichten des Bauteils unter  Berücksichtigung andauernder und zyklischer Beanspruchungen über den Bemessungszeitraum. Hierzu werden Versuche zur Ermittlung der Tragfähigkeit unter Zeitstand- und Wechsellastbeanspruchung infolge Querlastbeanspruchung durchgeführt. 

Ziel ist die Entwicklung eines energetisch optimierten Bauteils und die Erarbeitung von Grundlagen für Erstellung eines praxistauglichen Bemessungskonzeptes für derartige Wandsysteme.

 

Stand der Bearbeitung (30.06.2013)

  • Numerische Untersuchung des Einflusses einer thermischen Aktivierung der Betoninnenschale (Tragschale)
  • Zeitstandversuche an Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK)
  • Wechsellastversuche an Verbindungsmitteln aus glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK)

 

Finanzierung und Kooperationspartner

Das Forschungsvorhaben wird gefördert durch das Programm Innovation und Promotion des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur (MBWJK) des Landes Rheinland-Pfalz und den Europäischen Strukturfond für regionale Entwicklung (EFRE) mit dem Förderkennzeichen AZ 964-52708-181035698 sowie der Andernacher Bimswerke GmbH & Co. KG