Zur Berechnung und Bemessung von Klebverbindungen aus der Sicht des Stahlbaus

Abstract

Beim Einsatz geklebter Verbindungen sind verschiedene Gesichtspunkte zu beachten: die Klebstoffsysteme unter Berücksichtigung der Substratwerkstoffe und der Oberflächenzustände, die Bemessung unter Beachtung der permanenten und transienten Einwirkungen sowie die Ausführung. Alle drei Bereiche haben Einfluss auf die Zuverlässigkeit. In puncto Berechnung jedoch wird dem wirklichen mechanischen Verhalten der Klebfuge in der Praxis nicht Rechnung getragen. Die derzeit verwendeten Ingenieurmodelle schlagen auch bei Berücksichtigung von lokalen Spannungsspitzen häufig fehl. Das ist mit ein Grund für sehr hohe Sicherheitsfaktoren. Der vorliegende Artikel erläutert die für den Bauingenieur relevanten Berechnungsansätze. Weiter werden Möglichkeiten diskutiert, wie die Berechnung von hyperelastischem, aber auch elastoplastischem Klebstoffverhalten, basierend auf dem Spannungszustand von energetischen Ansätzen in gewohnte Gleichgewichtsansätze überführt werden können.

Vereinfachte rechnerische Last‐Verformungsvorhersage von Klebfugen mit hyperelastischem Verhalten im Konstruktiven Glasbau

“…Zur Bemessung von geklebten Verbindungen wird heutzutage in Deutschland immer noch auf die 20 Jahre alte ETAG 002 zurückgegriffen [1]. Dafür wird die Bemessung entweder durch eine händische Berechnung oder durch eine numerische linear elastische Berechnung mit den Klebstoffkennwerten Elastizitätsmodul und Querkontraktionszahl aus der entsprechenden europäischen Zulassung ETA durchgeführt.…”

“…Bei den bis hierher beschriebenen händischen Spannungsberechnungen wird vereinfachend zugrunde gelegt, dass die Windbelastung eine trapezförmige Verformung hervorruft [1]. Dow Corning hat aber in einem zusätzlichen Anhang zu [9] bereits selbst eine Spannungsberechnung für den Fall angegeben, dass die Glasdurchbiegung größer als 1/100 der kurzen Seitenlänge und/oder die Klebschichtbreite größer als die dreifache Klebschichtdicke ist, sodass ein zusätzlicher Rotationsfaktor im Klebstoff zur maximalen Spannungsberechnung berücksichtigt werden muss.…”

Zum Kleben stückverzinkter Bauteile

“…hinsichtlich der Beständigkeit von Duplex-Systemen angesehen wird, im Sinne einer Tragfähigkeit bei der Bemessung einer Klebung zu beurteilen. Erste Einsatzgebiete der Klebtechnik im Stahlbau entstehen zurzeit im Bereich der Sanierung und Instandsetzung ([3] bis [7] ferner[8]). Im Stahlfassadenbau existieren Ansätze für das Kleben ([9],[10],[11]), und aus dem Automobilbau können Berechnungsmethoden von Klebverbindungen teilweise übertragen werden[12].Das Kleben von stückverzinkten Bauteilen (Grobbleche) ist derzeit noch nicht möglich, während in der Automobilindustrie das Kleben von bandverzinkten Blechen (Feinbleche) mittlerweile zum Stand der Technik gehört.…”