@phdthesis{Goebel,
  author    = {G{\"o}bel, Michael},
  title     = {FASER-KUNSTSTOFF-METALL-GLAS-HYBRIDSYSTEME UND DEREN EINSATZ IN TRAGENDEN KONSTRUKTIONEN},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1990},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131217-19909},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {334},
  abstract  = {Die Entwicklung von Hybridtechnologien f{\"u}hrt zu vielen neuartigen und effizienten Anwen-dungen. Hybridtechnologien kommen immer dann zum Einsatz, wenn die ausschließliche Nutzung einer Technologie oder eines Werkstoffs nicht zum gew{\"u}nschten Ergebnis f{\"u}hrt. Dann kann durch Kombination unterschiedlicher Werkstoffe oder Technologien ein System geschaffen werden, das in seiner Konfiguration ein Optimum an Eigenschaften darstellt. Im Bauwesen geht die Entwicklung schon seit jeher in Richtung von immer schlankeren ar-chitektonisch ansprechenden Konstruktionen. In der gegenw{\"a}rtigen Entwicklung erm{\"o}glichen hochtechnologische Kunststoffe und Faserwerkstoffe, wie z. B. Kohlenstofffasern, sehr schlanke, leichte und dennoch hochtragf{\"a}higer Konstruktionen. Der wirtschaftliche Aspekt bei der Entwicklung von Tragsystemen bzw. -strukturen erfordert dabei in fast allen F{\"a}llen eine kosteng{\"u}nstig effiziente Ausbildung und die Optimierung von Trageigenschaften und Kostenfaktoren. Daher besteht oft die Anforderung nach einem Verbundsystem, bei dem unterschiedliche Materialien in der Art miteinander kombiniert werden, dass jeder Werkstoff f{\"u}r eine bestimmte Beanspruchung angeordnet wird und sein Tragf{\"a}higkeitspotenzial optimal aussch{\"o}pft. Im Rahmen dieser Arbeit werden an konkreten Beispielen M{\"o}glichkeiten aufge-zeigt, Hochtechnologiewerkstoffe in effizienter Art und Weise zu nutzen. Der Kunststoff-Faser-Verbundwerkstoff stellt eine M{\"o}glichkeit dar, den als solches nur f{\"u}r d{\"u}nnschichtige Klebverbindungen nutzbaren Klebstoff in seinen Anwendungsm{\"o}glichkeiten zu erweitern. Die Fasern wirken dabei dem mechanischen Schwachpunkt des Klebstoffs, einer nur geringen Zugfestigkeit, effektiv entgegen. Mit faserverst{\"a}rkten Klebstoff k{\"o}nnen Anwendungen realisiert werden, bei denen der Klebstoff auch zur Zugkraft{\"u}bertragung ge-nutzt wird. Zus{\"a}tzlich bieten F{\"u}llstoffe eine M{\"o}glichkeit, die Steifigkeit des Klebstoffs zu stei-gern, was f{\"u}r viele mechanischen Beanspruchungen Vorteile mit sich bringt. Die Kombination aus einem partikelgef{\"u}llten und zus{\"a}tzlich faserverst{\"a}rkten Klebstoff f{\"u}hrt zu einem Ver-bundwerkstoff, der f{\"u}r viele unterschiedliche Anwendungen geeignet ist. Praktische Anwen-dungsm{\"o}glichkeiten finden sich in der Herstellung von Fassadenelementen, wo der faserver-st{\"a}rkte Klebstoff zur Verbindung von Aluminiumhohlprofilen verwendet wird. Weitere Anwen-dungsgebiete erstrecken sich auf die Zugkraftbewehrung von Betontragelementen, bei denen der faserverst{\"a}rkte Klebstoff die Rolle einer Zugbewehrung an der Betonoberfl{\"a}che {\"u}bernimmt. Alu-CFK-Hybridelemente erm{\"o}glichen die Herstellung sehr effizienter Tragsysteme, bei de-nen Gewichtsreduzierung der Tragstruktur und Kosteneinsparungen im Betrieb des Bauwerks gleichermaßen erm{\"o}glicht werden. Die CFK-Lamellen werden dabei in den am st{\"a}rksten l{\"a}ngskraftbeanspruchten Bereichen eines Aluminiumtragelementes angeordnet, wodurch sich die Biegetragf{\"a}higkeit des dann hybriden Tragelements signifikant erh{\"o}ht. In der Folge k{\"o}nnen Gewichtsreduzierungen, verglichen mit herk{\"o}mmlichen Aluminiumtragelementen, erzielt werden. Weiterhin k{\"o}nnen die Querschnittsaußenmaße bei Alu-CFK-Hybridelementen deutlich reduziert werden. In der Folge vereinfachen sich der Transport und die Montage dieser Art Tragwerke, was besonders bei fliegenden Bauten einen wesentlichen Vorteil dar-stellt. Der Einsatz von Glas-Kunststoff-Hybridelementen erm{\"o}glicht die Konstruktion transparenter Tragstrukturen in einer optisch einzigartigen Qualit{\"a}t. Die Konstruktion eines Glas-Kunststoff-Hybridelementes erm{\"o}glicht ein redundant wirkendes Tragverhalten, bei dem die Steifigkeit und optische Qualit{\"a}t des Glases optimal im Tragsystem genutzt werden k{\"o}nnen. Der Kunst-stoff stellt eine Art Sicherheitselement dar und {\"u}bernimmt im Falle eines Glasbruchs die Tragwirkung des Glases. Die Eigenschaft der Vorank{\"u}ndigung eines Systemversagens stellt die Grundlage f{\"u}r eine baupraktische Anwendung des Glas-Kunststoff-Hybridelementes als statisches Tragsystem dar. Durch die Redundanz des Tragverhaltens von Glas-Kunststoff-Hybridelementen ist das Versagen dieser Tragstruktur durch optische oder strukturelle An-zeichen erkennbar und eine Bemessung somit m{\"o}glich. F{\"u}r die mechanische Analyse grundlegender Zusammenh{\"a}nge in Hybridsystemen k{\"o}nnen ingenieurm{\"a}ßige, analytische und numerische Betrachtungen durchgef{\"u}hrt werden. Die in-genieurm{\"a}ßigen Betrachtungen sind sehr gut geeignet, um Absch{\"a}tzungen zu treffen, die in sp{\"a}ter durchgef{\"u}hrten experimentellen Bauteiluntersuchungen oft auch ihre Best{\"a}tigung fan-den. Bei Detailbetrachtungen, wie z. B. der Analyse eines nichtlinearen Spannungsverlaufes in mechanisch beanspruchten Klebfugen, bietet eine numerische Betrachtung mittels FEM Vorteile, da sie eine sehr detaillierte Auswertung in Bereichen mit hohen Spannungsgradien-ten erm{\"o}glicht. Durch die Anwendung der FEM ist es m{\"o}glich, Strukturen in unterschiedlichen Skalierungsbereichen zu analysieren und dabei auch Bereiche einzubeziehen, die f{\"u}r experimentelle Untersuchungen nur sehr schwer zug{\"a}nglich sind. Genaue Kenntnisse {\"u}ber das Materialverhalten der zu analysierenden Stoffe stellen dabei eine wesentliche Grundlage f{\"u}r die Erstellung qualitativ hochwertiger Rechenmodelle dar.},
  subject      = {Klebstoff-Faser-Verbundwerkstoff; Alu-Carbon-Hybridelement; Glas-Kunststoff-Hybridelement; ANSYS; CFK; Klebverbindungen},
  language  = {de}
}