Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

Machbarkeitsstudie zur Modellierung der Momentenausrundung für Auflager von Sandwichpaneelen

Sandwichelemente werden als raumbildende Wand- und Dachbauteile insbesondere bei Industriebauten verwendet. Sie werden als wesentliche Konstruktionselemente eingesetzt, haben also auch eine tragende Funktion. Sie bestehen in der Regel aus dünnen, metallischen Deckschichten und einer leichten, wärmedämmenden Kernschicht aus z.B. Polyurethan- (PUR-) oder Polystyrol- (PS-) Hartschaum und Mineralwolle. Mit Hilfe von 3D-Scanning soll erstmals eine Erfassung des Knitterversagens von Sandwichpaneelen erfolgen um das derzeit gültige Bemessungsverfahren für Sandwichpaneele zu verbessern.
Motivation und Ziele: 

Ziel des Projektes insgesamt ist es das derzeit gültige Bemessungsverfahren für Sandwichpaneele im Bereich von Mittelunterstützungen bei Durchlaufträgern zu verfeinern und somit einen weniger konservativen Bemessungsansatz in diesem Bereich zu entwickeln. Beim Aufstellen eines statischen Modells werden die Auflager eines Trägers im Allgemeinen als „Schneidenauflager“ dargestellt. Das bedeutet, sie besitzen in Richtung der Bauteilachse keine Ausdehnung. Ihre Breite ist nicht berücksichtigt. Dies führt zu einer großen Momentenspitze über dem Mittelauflager eines Zweifeldträgers. Entsprechendes gilt auch für Mehrfeldträger. Da das Auflager aber in Wirklichkeit eine Ausdehnung besitzt, stellt sich das tatsächliche Momentenbild über dem Auflager anders dar, als es die theoretische Statik abbildet. Das Moment ist im Bereich über dem Auflager nicht spitz, sondern abgerundet. Dieser Effekt hängt unter anderem von der Auflagerbreite und der Art der durchlaufenden Konstruktion ab. Ziel der Untersuchungen ist es Regeln für diese Momentenausrundung zu definieren, wie dies für andere Konstruktionen wie zum Beispiel dem Stahlbetonbau geschehen ist.

Aktivitäten: 

Im Rahmen der Machbarkeitsstudie werden 2003 erstmals hochgenaue, flächenhaft aufzeichnende optische 3D-Messverfahren zur Ermittlung der tatsächlichen Biegeverformung unterschiedlicher Sandwichpaneelgeometrien (insbesondere im Bereich über der Mittelunterstützung) eingesetzt.

Ergebnisse: 

Mit Hilfe von 3D-Scans gelingt es erstmals, die Beulverformungen in der druckbeanspruchten Deckschicht sichtbar zu machen. Es wird eine gute Übereinstimmung der theoretischen Beullänge mit der experimentell gefundenen festgestellt. Die ermittelten Amplituden zeigen ebenfalls eine gute Übereinstimmung mit den theoretischen Werten, jedoch sind die Ergebnisse hier nicht so eindeutig. Kleine lokale Störungen führen zu teilweise starken lokalen Verformungen.

Eckdaten

Zeitraum:     01.12.2002 - 31.05.2003
Beteiligte Personen:
  • – Prof. Dr.-Ing. Berner (iS-Mainz)
  • – Dr. Lars Pfeiffer (iS-Mainz)
  • – Dipl.-Ing. (FH) Christian Weides
Kooperation:
  • – Institut für Sandwichtechnik iS-Mainz
Förderkennzeichen:     Forschungsfonds des Senats der Fachhochschule Mainz
Titelbild:
  • Aufbau des Kleinversuchs mit dem Streifenprojektionsscanner GOM ATOS II

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