Ein Beitrag zum Bemessungskonzept für punktgestützte Glastafeln

Ein Beitrag zum Bemessungskonzept für
punktgestützte Glastafeln
Vom Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie der
Technischen Universität Darmstadt
zur Erlangung des akademischen Grades
eines Doktor-Ingenieurs genehmigte
Dissertation
von
Dipl.-Ing. Jörg Beyer
aus Hanau
D17
Darmstadt 2007

Inhaltsverzeichnis
EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 GLIEDERUNG DER ARBEIT 3
PUNKTGESTÜTZTE GLÄSER IM BAUWESEN 5
2.1 ANWENDUNGSBEREICHE 5
2.2 BOHRUNGEN IN GLASPLATTEN 6
2.3 PUNKTHALTERSYSTEME 7
2.4 MATERIALEIGENSCHAFTEN 10
2.5 BAURECHTLICHE SITUATION 12
STAND DER TECHNIK 15
3.1 SLCHERHEITSKONZEPT 15
3.2 BEMESSUNGSMODELLE 16
3.3 FE-MODELL 21
3.3.1 Allgemein 21
3.3.2 Verifizierung 23
BERECHNUNG VON FLACHENTRAGWERKEN 27
4.1 GRUNDLAGEN 27
4.2 PUNKTFÖRMIG GESTÜTZTE PLATTEN 29
4.3 LOCHPLATTEN 32
4.3.1 Allgemein 32
4.3.2 Kreisringplatte mit rotationssymmetrischer Belastung 33
4.3.3 Kreisringplatte mit antimetrischer Belastung 36
AA LOCHSCHEIBEN 38
4.5 FAZIT 39
BAUTEIL WIDERSTAND VON GEBOHRTEM TVG 41
5.1 ALLGEMEIN 41
5.2 VERSUCHE 44
5.3 NUMERISCHE SIMULATION 50
5.4 MODIFIKATION DER SPANNUNGSGLEICHUNG 55
5.5 STATISTISCHE AUSWERTUNG 58
5.5.7 Bruchspannungen 58
5.5.2 Auswertungsmethodik 61
5.5.3 Parameter der Verteilungsfunktion 62
5.5.4 Anpassungstest nach Lilliefors 64
5.5.5 Ausreißertest nach Grubbs 65
5.5.6 Vergleich der Varianz (Bartlett-Test) 67
5.5.7 Vergleich der Mittelwerte (F-Test) 69
5.6 ERGEBNIS 71
5.7 FAZIT 74
KLIMALASTEN BEI PUNKTGESTÜTZTEN GLASTAFELN 77
6.1 GRUNDLAGEN 77
6.2 STAND DER TECHNIK 81
6.3 EIN ANSATZ FÜR PUNKTGESTÜTZTE GLASTAFELN 82
6.4 ERGEBNISSE UND PRAXISGERECHTE UMSETZUNG 83
6.5 BEISPIELE UND VERGLEICH 85
6.6 FAZITE 87
BEMESSUNGSHTLFEN FÜR TELLERHALTER 89
7.1 ZIELSETZUNG 89
7.2 DEFINITION DER PARAMETER 89
7.3 VORGEHENSWEISE 91
7.4 PARAMETEREINFLÜSSE 92
7.4.1 Verhältnis 0^0B 92

Inhaltsverzeichnis
7.4.2 E-Modul ET derTrennscheibe 95
7.4.3 E-Modul E„ der Hülse 97
7.4.4 Drehfedersteifigkeit kd des Halters 99
7.4.5 Lagerungsart und Steifigkeit in Scheibenebene 101
7.4.6 Geometrische Nicht-Linearitäten 102
7.4.7 Lage des Gelenkdrehpunkts 107
7.4.8 Zusammenfassung 108
7.5 BEMESSUNGSTAFELN 110
7.6 FAZIT 114
8 BEMESSUNGSKONZEPT FÜR BELIEBIGE PUNKTHALTER (SLG-VERFAHREN) 115
8.1 ZIELSETZUNG 115
8.2 FELDBEREICHE 115
8.3 BOHRUNGSBEREICHE 116
8.3.1 Definition des „lokalen" Bereichs 116
8.3.2 „Lokale" Spannungsanteile 118
8.3.3 „Globaler" Spannungsanteil 119
8.4 SPANNUNGSKONZENTRATION INFOLGE DER PLATTENKRÜMMUNG 120
8.5 BEMESSUNGSANSATZ 121
8.6 FE-MODELL 122
8.6.1 Allgemein 122
8.6.2 Schalenmodell 123
8.6.3 Der Punkthalter als Singularität 124
8.7 BERÜCKSICHTIGUNG VON EXZENTRIZITÄTEN 125
8.8 BEMESSUNG VON VSG 126
8.9 VORLEISTUNGEN IM RAHMEN EINER ZULASSUNG 127
8.9.1 Versuche zur Tragfähigkeit und Steifigkeit des Halters 127
8.9.2 Zulässige Halterkräfte und Last-Spannungskurven 727
8.9.3 Ermittlung der Last-Spannungskurven über Ersatzmodelle 729
8.9.4 k-Faktor 130
8.10 BEMESSUNGSAUFGABE 131
8.10.1 FE-Modell 131
8.10.2 Auflagerreaktionen und globaler Spannungsanteil 732
8.10.3 Nachweise 133
8.11 FAZIT 134
9 ANWENDUNGSBEISPIEL FÜR DAS SLG-VERFAHREN 135
9.1 DER PUNKTHALTER FISCHER FZP-G-Z 135
9.2 PROBLEMSTELLUNG 136
9.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 137
9.3.1 Kleinversuche 137
9.3.2 Interaktionsregel 138
9.3.3 3-Punkt-Biegeversuche 139
9.3.4 Bauteilversuche 140
9.3.5 Steifigkeit der Unterkonstruktion 143
9.4 BERECHNUNG 144
9.4.7 Volumenmodell 144
9.4.2 Schalenmodell 147
9.4.3 k-Faktor 148
9.5 EXZENTRIZITÄTEN 149
9.6 VERIFIZIERUNG DES KONZEPTS 151
9.6.7 / Drei-Punkt-Biegeversuch 757
9.6.2 Bauteilversuche 755
9.6.3 Vergleichsrechnung 158
9.7 FAZIT 164
10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 165
11 LITERATURVERZEICHNIS 169
12 ANHANG 173