Landesspiegel 01-02/09 herunterladen - BDB

S g
Passivhaus
Aus wärmeschutztechnischen Gründen
werden Langzeitdruckfestigkeitswerte so
bemessen, dass in der vorgesehenen Nutzungsdauer,
im Wohnungsbau zum Beispiel
50 Jahre, die maximale Gesamtverformung
des Dämmstoffes auf 2 % der
Nenndicke begrenzt wird.
In Abb. 2 sind charakteristische Kriechkurven
für drei verschiedene Belastungen
schematisch dargestellt. Daraus sind sowohl
die spontanen Verformungen (bei
Belastungsdauer = 0), als auch die im Laufe
der Zeit als Kriechen bezeichneten irreversiblen
Verformungen ersichtlich.
3
2
1
Stauchung von Styrodur bei
Dauerdruckbeanspruchung
1000 Stunden
20 Jahre
0
0 0,01 0,1 1 10 100
Belastungsdauer in Jahren
Bei dauerhafter Lasteinwirkung findet
zunächst eine Spontanverformung X 0
nach Aufbringen der Last statt. Die Dicke
des Probekörpers, 60 Sekunden nach Belastungsbeginn
ist d0.
X 0 = d s – d 0
(6)
und die Verformung zu einer Zeit t ist
X t = d s – d t
(7)
Die Druck-Kriechverformung Xct ist
X ct = X t – X 0
(8)
Die Beschreibung der Gesamtverformung
(X t ) bei langzeitiger Druckbelastung aus
spontaner Verformung beim Aufbringen
der Last (X 0 ), sowie dem Kriechanteil lautet
nach Findley [5]:
X t = X 0 + m (�) . t b ( � )
Prüfspannung
σ 1 > σ 2 > σ 3
Abb. 2: Charakteristisches Verhalten von
Polystyrol-Hartschaumstoff bei dauerhafter
Lasteinwirkung
(9)
wobei t die Belastungszeit und m und b
von der Druckspannung (�) abhängige
Werkstoffparameter sind.
Durch logarithmieren von Gleichung (9)
erhält man eine lineare Beziehung:
log (X t - X 0 ) = log m + b log t (10)
aus der die als „Findley-Parameter“ bezeichneten
Materialkennwerte für das
σ 1
σ 2
σ 3
Kriechverhalten nach linearer Regression
der Messwerte m als Steigung und b als Ordinatenabschnitt
ermittelt werden können.
Aus den Messdaten der zeitabhängigen
Stauchung bei verschiedenen Belastungsniveaus,
werden die Findley-Parameter b
und m nach dem in DIN EN 1606 [4] beschriebenen
Verfahren als Funktionen der
Spannung ermittelt.
Mit den aus den Langzeit-Druckfestigkeitsmessungen
nach EN 1606 ermittelten
charakteristischen Funktionen für die
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ist bei 50
Jahren Nutzungsdauer die Kriechverformung
höher als die Spontanstauchung,
unmittelbar nach dem Aufbringen der
Last. Um einen Gesamtverformungsgrenzwert
zu unterschreiten (zum Beispiel 2 %),
kann bei kürzerer Nutzungszeit die Dauerdruckspannung
höher ausfallen. Beispielsweise
ist bei dem in Tabelle 1 angegebene
Material bei einer Dauerdruckspannung
von 0,22 N/mm² (220 kPa) nach 20 Jahren
die Verformung noch deutlich unter 2 %.
Um nach 50 Jahren Nutzungsdauer 2 % zu
unterschreiten, darf die Dauerdruckspannung
jedoch nicht höher als 0,2 N/mm²
(200 kPa) sein. Aus den Werten in Tabelle 1
ist jedoch auch ersichtlich, dass bei wesentlich
längerer Nutzungsdauer als 50
Jahre, die weitere Verformung gering ist.
Während die Gesamtverformung bei einer
Dauerdruckbeanspruchung von 0,18
N/mm² (180 kPa) nach 50 Jahren 1,77 %
beträgt, nimmt sie in den weiteren 50 Jahren
auf 1,92 % zu. Bei einer 100 mm dicken
XPS-Dämmplatte mit der Nenndruckfestigkeit
0,5 N/mm² (500 kPa) verringert sich
die Plattendicke im Laufe der ersten 50
Jahre um 1,77 mm und in den folgenden
50 Jahren um weitere 0,15 mm.
Bemessungsgrundlagen und
Ausführungshinweise
Im Dezember 2008 wurde der Anwendungsbereich
für Styrodur® C in der DIBt-
Zulassung Z-23.34-1325 erweitert. Danach
dürfen die Dämmplatten mit einer
Findley-Parameter können nach Gleichung
(9) für beliebige Dauerdruckspannungen
und für beliebig lange Belastungszeiten,
die jeweiligen Materialverformungen
X t berechnet werden. In Tabellen 1
sind berechnete Beispiele für verschiedene
Dauerdruckspannungen angegeben.
Dabei sind sowohl die Spontanverformungen,
als auch die Kriechverformungen bei
20, 50 und 100 Jahren Lasteinwirkungsdauer
angegeben. Die Spontanstauchung
plus die Kriechverformung ergeben zusammen
die gesamte Stauchung im Gebrauchszustand.
Tabelle 1: Verformung von Styrodur® 4000 CS bei verschiedenen Druckspannungen, Nenndruckfestigkeit
0,5 N/mm² bei dauerhafter Lasteinwirkung.
Dicke von maximal 120 mm nun auch in
zwei oder drei Lagen verlegt werden. Die
Gesamtdicke der Wärmedämmschicht darf
dabei 300 mm Gesamtdicke nicht überschreiten.
Voraussetzung, dass ein Wärmedämmstoff
in seiner Anwendung die Wärmeschutzanforderungen
erfüllt, ist, dass seine Schichtdicke
sich während der Anwendungszeit
nicht nennenswert verändert. Deshalb
wird auch aus wärmeschutztechnischen
Gründen die Stauchung in der praktischen
Anwendung, extrapoliert für 50 Jahre
Nutzungsdauer auf < 2 % begrenzt.
Die Verformungen, die bei Anordnung
der Extruderschaumplatten unter einem
lastabtragenden Bauteil auftreten, müssen
beachtet werden. Beim Nachweis der
Standsicherheit darf maximal der Bemessungswert
der Druckspannung f der Extruderschaumplatten
rechnerisch in Ansatz
gebracht werden.
Der Bemessungswert der Druckspannung
für lastabtragende Anwendungen ergibt
sich nach der allgemeinen bauaufsichtlichen
Zulassung [2] aus dem charakteristischen
Wert der Druckfestigkeit f dividiert
durch den Teilsicherheitsbeiwert für die
Materialeigenschaften M nach DIN
1055-100 [5]. In Tabelle 2 sind für die zugelassenen
Material-Typen diese charakteristischen
Bemessungswerte angegeben.
68 BDB-NACHRICHTEN Journal 2/2009