Lösbare kraftschlüssige Verbindungen für modulare Bauwerke aus Faserverbundkunststoffen

Linne, Stefan

In der vorliegenden Arbeit wird eine kraftschlüssige Verbindungstechnik für modulare, schalenartige Faserverbundbauteile vorgestellt. Die Verbindung basiert auf der Verklebung mit lokal begrenzten Stahlblechen. Aus dem Verbindungsansatz wird die Verklebung zwischen Stahl und Faserverbundkunststoff vertiefend betrachtet. Ziel sind die Wahl von technologischen Randbedingungen, die Erarbeitung eines Vorschlages zur numerischen Berechnung und Bemessung und die Formulierung konstruktiver Empfehlungen zum Entwurf von Verklebungen. Mechanische Kennwerte werden in Zugversuchen ermittelt und direkt auf die nichtlinearen Berechnungen übertragen. Technologische Einflüsse und die Streuungen aus realen Verklebungen werden über die Nachrechnung von Zugscherversuchen in die Bemessung integriert. Es wird gezeigt, dass die Verklebungen ausreichende Festigkeiten und ein zufriedenstellendes Bruchverhalten aufweisen. Die Kombination aus einer Werkstattverklebung und einer baustellengerechten Montage ermöglicht eine materialgerechte und effiziente Verbindungen für Faserverbundkonstruktionen unter den Randbedingungen des Bauwesens.

In this thesis, a force-fit joining technology for modular, shell-like fiber reinforced polymer structures is presented. The connection is based on a local reinforcement with steel sheets with an adhesive bonding to the polymer. The focus of this work is to investigate the adhesive bonding between steel and fiber reinforced polymers. A general concept for the selection of technological constraints as well as suggestions for the numerical analysis and recommendations for the engineering design of the connections are developed. The mechanical properties are experimentally termined by tensile tests. These results were directly incorporated into the nonlinear numerical analysis. Parameters describing technological influences and the stochastic scatter of real bondings were integrated into the analysis by fitting numerical simulations with the experimental data. It is demonstrated that the bondings have a sufficient strength as well as a satisfactory fracture behavior. Furthermore, it is shown that the combination between an adhesive bonding realized off-site and a robust on-site assembly enables the construction of reliable and efficient joints that take into account the specific constraints on a construction site.

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Linne, Stefan: Lösbare kraftschlüssige Verbindungen für modulare Bauwerke aus Faserverbundkunststoffen. 2011.

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