Thiemo Fildhuth (TA)
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STRUKTURELL VERKLEBTE GANZGLASECKEN Studien zum Einfluss und zur Modellierung der tragenden Eckverklebung
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- Titel
- STRUKTURELL VERKLEBTE GANZGLASECKEN Studien zum Einfluss und zur Modellierung der tragenden Eckverklebung
- Autor/in
- Datierung
- 04.01.2021
- Beschreibung
- Der architektonische Wunsch nach Transparenz und einheitlicher Wirkung betrifft auch den Eckbereich von
Glasfassaden. Mit strukturellem Silikon verklebte Ganzglasecken werden dank der reduzierten Eckausbildung
ohne Pfosten daher immer häufiger verwendet. In der Bemessungspraxis wird, abhängig von den geltenden
Regelungen, die Eckverklebung entweder tragend oder nichttragend angesetzt. Zudem wird oft ein stark
vereinfachter Nachweis analog zum Verfahren der ETAG 002-1 verwendet. Tatsächlich ist das
Lastabtragsverhalten von Ganzglasecken jedoch, abhängig von der Eckausbildung, komplexer.
In dieser Arbeit werden daher zunächst Grundlagen zum Verhalten von Ganzglasecken erläutert sowie
Einflussfaktoren für die Eckverklebung aufgezeigt. Zur näheren Untersuchung werden drei typische Varianten
der Ganzglasecke betrachtet: Stufenisolierglas (Typ 1), Isolierglas auf Gehrung (Typ 2) und Einfachverglasung
(Typ 3). Bei diesen Modellen werden die Windlasten mit den verschiedenen möglichen Kombinationen auf
den Eckbereich aufgebracht. Die vergleichenden Untersuchungen mit Variation der zuvor ermittelten
Einflussfaktoren erfolgen zunächst anhand eines FE-Modells mit Volumenelementen und hyperelastischem
Materialgesetz des Silikons.
Es wird ersichtlich, dass der Winddruck, der faktormässig im Eckbereich oft kleiner angesetzt wird als der
Windsog, nicht zu vernachlässigen ist. Besondere Aufmerksamkeit verdient die Eckverklebung nahe der
horizontalen Lagerung der Gläser oben und unten. Die Parameterstudien zu den Fugendimensionen ergeben,
dass bei einem symmetrischen Isolierglasaufbau bei gleichgrossen Fugen die beste Spannungsverteilung
entsteht. Ausserdem werden Vorschläge gemacht, wie die Ganzglasecken für eine FE-Analyse vereinfacht
modelliert werden können, wofür ein Modell mit Schalenelementen und Federn verwendet wird.
The architectural desire for transparency and a uniform effect also affects the corner area of glass facades. Allglass
corners bonded with structural silicone are therefore being used more and more frequently thanks to the
reduced corner design without mullions. In design practice, depending on the applicable regulations, the corner
bonding is either load-bearing or non-load-bearing. In addition, a highly simplified verification analogous to
the procedure of ETAG 002-1 is often used. In fact, however, the load transfer behavior of all-glass corners is
more complex, depending on the corner design.
In this paper, therefore, the fundamentals of the behavior of all-glass corners are first explained and influencing
factors for corner bonding are shown. For closer examination, three typical all-glass corner variants are
considered: Stepped insulating glass (type 1), mitered insulating glass (type 2) and single glazing (type 3). In
these models, the wind loads are applied to the corner area with the different possible combinations. The
comparative investigations with variation of the previously determined influencing factors are first carried out
using an FE model with volume elements and hyperelastic material law of the silicone.
It becomes apparent that the wind pressure, which is often considered to be smaller than the wind suction in
the corner area, cannot be neglected. The parameter studies on the joint dimensions show that the best stress
distribution occurs in a symmetrical insulating glass structure with joints of the same size. In addition,
suggestions are made on how to model the all-glass corners in a simplified way for FE analysis, for which a
model with shell elements and springs is used.
- Der architektonische Wunsch nach Transparenz und einheitlicher Wirkung betrifft auch den Eckbereich von
- Urheberrechtshinweis
- Kieliger Sandro, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 24.03.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Differentielle Verformungen im Hybridbau - Einfluss und Aufnahme unterschiedlicher Verformungen im Bereich des Tragwerks und der Fassade im Bauwerk «The Cradle»
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- Titel
- Differentielle Verformungen im Hybridbau - Einfluss und Aufnahme unterschiedlicher Verformungen im Bereich des Tragwerks und der Fassade im Bauwerk «The Cradle»
- Autor/in
- Datierung
- 04.01.2021
- Beschreibung
- In den letzten Jahren hat der Holzbau eine starke Entwicklung erlebt. Durch neue Bausysteme und
Anpassungen in den Normen wurden neue Möglichkeiten geschaffen. Mehrgeschossige Gebäude aus Holz
sind heutzutage keine Seltenheit mehr, wobei häufig hybride Bauweisen mit Holz und Holzwerkstoffen in
Kombination mit Stahl oder Beton eingesetzt werden. Durch den hohen Vorfertigungsgrad des Holzes
können die Gebäude rasch errichtet werden. Die neuen Bauformen bringen aber auch Herausforderungen mit
sich.
Das Bauwerk «The Cradle» ist ein Bürogebäude in Hybridbauweise. Die Kellergeschosse, das Erdgeschoss
und die vertikalen Erschliessungskerne werden in Massivbauweise ausgeführt. Das erste bis sechstes
Obergeschoss wird in Hybridbauweise erstellt. Das hölzerne Fassadentragwerk funktioniert als
lastabtragendes und aussteifendes Fachwerk. Die V-förmig angeordneten Stützen werden geschossweise von
horizontalen Randträgern kurzgeschlossen. Dieses hölzerne Fassadentragwerk befindet sich im Aussenklima.
Da gleichzeitig ausserordentlich wenig Platz für die Konstruktion vorhanden ist, aber trotzdem hohe
Schwingungsanforderungen gefordert sind, wurden die Randträger in einer Variante aus Buchen-
Furnierschichtholz (FSH) «BauBuche» gewählt. Diese FSH Träger haben eine tiefe Produktionsfeuchte von
ca. 6%. Zusätzlich reagiert das Buchenholz empfindlich auf Quell- und Schwindverformungen. Diese
Faktoren in Verbindung mit dem Aussenklima werden als kritisch betrachtet, da es zu entsprechenden
vertikalen Verformungen der Fassade über die Gebäudehöhe kommen kann, welche gleichzeitig im Inneren
des Bauwerkes mit den Holzstützen und an dessen Stahlbetonkern nicht in gleichem Masse auftreten.
In dieser Arbeit werden daher diese Bewegungen des Randträgers und die Auswirkungen auf das globale
System und weiteren lokalen Schnittstellen analysiert. Auch wird der Einfluss des Kriechens und Schwinden
der Innenstützen und der Betonkerne mitberücksichtigt. Diese vertikalen Vorformungen werden zuerst lokal
betrachtet und danach in Abhängigkeit zueinander gestellt. Bei dieser globalen Betrachtung wird eine
unerwünschte Neigung der Decken aus der Horizontalen als massgebender Faktor berücksichtigt. Es werden
Lösungsansätze generiert, welche die Verformungen aus dem Tragwerk aufnehmen, reduzieren oder
entgegenwirken können. Die Deckenlagerung auf den Randträger wird z.B. so verändert, damit das Quellen
des obersten Randträgers keinen Einfluss auf das Deckenelement hat. Ebenfalls werden die Randträger
gedämmt, um die zyklischen Verformungen aus den jährlichen Klimaschwankungen abflachen zu können
und so ebenfalls Verformungen reduziert werden können. Die Innenstützen werden überhöht eingebaut, um die Deckenneigung verkleinern zu können. Die Verformungen haben auch Auswirkungen auf die
Prallscheiben, welche am Fassadentragwerk befestigt sind. Die Schnittstelle von Holz-Glas wird ebenfalls
analysiert und entsprechende Lösungsansätze vorgeschlagen.
In recent years, there has been strong development in timber construction. New building systems and
adjustments in standards have created new possibilities. Multi-story buildings made of wood are no longer a
rarity today, with hybrid construction methods using wood materials and steel or concrete often being used.
Due to the high degree of prefabrication of wood, the buildings can be erected quickly. However, the new
construction forms also bring challenges.
The structure "The Cradle" is a hybrid office building. The basement floors, the first floor and the vertical
access cores will be solid construction. Floors one through six will be hybrid construction. The wooden
façade supporting the structure functions as a load-bearing and bracing truss. The V-columns are shortcircuited
floor by floor by horizontal edge beams. This wooden façade supporting structure is located on the
exterior. Due to the high vibration requirements, the edge beams were selected in a variant made of laminated
veneer lumber (LVL) "BauBuche". The LVL beams have a low production moisture content of
approximately 6%. In addition, the beech wood is sensitive to swelling and shrinkage deformations. These
factors, in combination with the external climate, are considered critical, since they can lead to corresponding
vertical deformations of the facade over the height, which do not occur inside the structure with wooden
pillar and at its reinforced concrete core.
Therefore, in this work, the deformations from the edge beam and the effects on the global system and local
interfaces are analyzed. In addition, the influence of creep and shrinkage of the internal columns and the
concrete cores is also considered. The vertical preforms are first considered locally and then interdependently
(globally). In the global consideration, the inclination of the slabs is taken into account as a decisive factor. If
the slab inclination is too high, solutions are generated that can absorb or reduce the deformations from the
structure. The slab bearing on the edge beams is modified so that swelling of the uppermost edge beam has
no influence on the slab element. The edge beams are also insulated in order to flatten the cyclic
deformations from the annual climatic variations and thus reduce deformations. The internal pillars are
installed in an elevated position in order to reduce the slab inclination. The deformations also affect the
baffles, which are attached to the façade structure. The wood-glass interface is also analyzed and appropriate
solutions are proposed.
- In den letzten Jahren hat der Holzbau eine starke Entwicklung erlebt. Durch neue Bausysteme und
- Urheberrechtshinweis
- Kälin Louis Alexander, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 24.03.2021
- Übergeordnete Sets
- 1
Einfluss des Randverbunds auf Klimalasten in Isolierglas
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- Titel
- Einfluss des Randverbunds auf Klimalasten in Isolierglas
- Autor/in
- Datierung
- 07.06.2019
- Beschreibung
- In dieser Arbeit wird der Einfluss des Randverbunds auf die Klimalasten in Isolierglas untersucht. Dabei wird besonderer Wert auf Einflussparameter gelegt, die in der Fachliteratur und den Normen nicht berücksichtigt werden. Anhand von Versuchen an 15 Isolierglasprüfkörpern mit zwei verschiedenen Glasformen und drei verschiedenen Randverbundarten wird das Verhalten des Randverbunds untersucht und die Auswirkung auf die Klimalast aufgezeigt. Mit dem Aufbringen von Lasten in Druckstufen und Temperaturlasten in der Klima-kammer wird der Innendruck erhöht und die Verformung der Isolierglasscheibe gemessen. Die Ergebnisse der Versuche werden in Diagrammen aufgezeigt und zeigen, wie sich der Randverbund bei Temperaturerhöhung oder zunehmendem Druck verhält. Anhand der Ergebnisse werden Vergleiche zwischen den einzelnen Rand-verbundarten aufgezeigt. Um den Einfluss des Randverbunds auf die Klimalasten zu untersuchen, werden die einzelnen Volumenzunahmen mit Handrechnungen nach Feldmeier und Sedlacek verglichen. Mittels der in den Versuchen gemessenen Volumenzunahme wird der Druck, der nach der linearen Plattentheorie daraus folgen müsste, errechnet. Dieser errechnete Druck wird mit dem gemessenen verglichen. Der Randverbund hat je nach Steifigkeit einen Einfluss von bis zu 24.7 % auf die Druckverminderung. Der Temperartureinfluss er-höht dies je nach Material des Randverbunds nochmals deutlich. Bei steifen Randverbundarten ist der Einfluss auf die Klimalasten bei den Versuchen, im Vergleich zu den Rechnungen nach Feldmeier, vernachlässigbar klein.
In this thesis, the influence of the edge seal on climate loads in insulating glass is investigated. Special emphasis is placed on influencing parameters which are not considered in the literature and standards. Based on tests on 15 insulating glass test pieces with two different glass forms and three different types of edge seal, the behav-iour of the edge seal is investigated and the effect on the climate load is demonstrated. By applying loads in pressure stages and temperature loads in the climatic chamber, the internal pressure is increased, and the de-formation of the insulating glass pane is measured. The results of the tests are presented in diagrams that illus-trate how the edge seal behaves when the temperature or the pressure increases. The results are used to compare the individual types of edge bond. To investigate the influence of the edge bond on the climate loads, individual volume increases are compared with manual calculations according to Feldmeier and Sedlacek. With the vol-ume increase measured in the experiments, the pressure, which is calculated back according to the linear plate theory, is calculated. Depending on the stiffness, the edge compound influences the pressure reduction by up to 24.7%. Depending on the material of the edge bond, the influence of a temperature rise increases this even more. With rigid edge bond types, the influence on the climate loads during the tests is negligible compared to the Feldmeier calculations.
- In dieser Arbeit wird der Einfluss des Randverbunds auf die Klimalasten in Isolierglas untersucht. Dabei wird besonderer Wert auf Einflussparameter gelegt, die in der Fachliteratur und den Normen nicht berücksichtigt werden. Anhand von Versuchen an 15 Isolierglasprüfkörpern mit zwei verschiedenen Glasformen und drei verschiedenen Randverbundarten wird das Verhalten des Randverbunds untersucht und die Auswirkung auf die Klimalast aufgezeigt. Mit dem Aufbringen von Lasten in Druckstufen und Temperaturlasten in der Klima-kammer wird der Innendruck erhöht und die Verformung der Isolierglasscheibe gemessen. Die Ergebnisse der Versuche werden in Diagrammen aufgezeigt und zeigen, wie sich der Randverbund bei Temperaturerhöhung oder zunehmendem Druck verhält. Anhand der Ergebnisse werden Vergleiche zwischen den einzelnen Rand-verbundarten aufgezeigt. Um den Einfluss des Randverbunds auf die Klimalasten zu untersuchen, werden die einzelnen Volumenzunahmen mit Handrechnungen nach Feldmeier und Sedlacek verglichen. Mittels der in den Versuchen gemessenen Volumenzunahme wird der Druck, der nach der linearen Plattentheorie daraus folgen müsste, errechnet. Dieser errechnete Druck wird mit dem gemessenen verglichen. Der Randverbund hat je nach Steifigkeit einen Einfluss von bis zu 24.7 % auf die Druckverminderung. Der Temperartureinfluss er-höht dies je nach Material des Randverbunds nochmals deutlich. Bei steifen Randverbundarten ist der Einfluss auf die Klimalasten bei den Versuchen, im Vergleich zu den Rechnungen nach Feldmeier, vernachlässigbar klein.
- Urheberrechtshinweis
- Feltscher Armin, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 09.11.2019
- Übergeordnete Sets
- 1
Thermischer Glasbruch
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- Titel
- Thermischer Glasbruch
- Untertitel
- Parameter und Grenzen der Analyseverfahren
- Autor/in
- Datierung
- 07.06.2019
- Beschreibung
- Der thermische Glasbruch ist eine noch wenig erforschte und doch nicht zu unterschätzende Versagensart im Glasbau. In dieser Arbeit werden die wichtigsten Einflussparameter beschrieben und anhand von Parameterstudien deren Einfluss auf die Glasspannungen ermittelt. Ausserdem werden unterschiedliche Teilverschattungen betrachtet und deren Risiko für einen thermischen Glasbruch beurteilt. Einer der einflussreichsten Parameter ist die Glasdicke, mit welcher die Glasspannungen um bis zu 32 % verringert werden können. Teilverschattung können wiederum zu sehr hohen Glasspannungen führen. In einem Vergleich der Berechnungsmethoden, mit der Handrechnung aus der DTU 39 P3 und einer eigenen analytischen Me-thode, wird geprüft wie exakt diese im Vergleich zu einer numerischen Analyse sind. Der Spannungsnachweis der DTU 39 P3 ist sehr konservativ und liegt mit über 60 % deutlich über den Ergebnissen aus der numerischen Analyse. Die Resultate aus der eigenen Handrechnung sind deutlich genauer, die Spannungen liegen aber je nach Situation leicht unter derjenigen aus der numerischen Berechnung.
Thermal glass breakage is a type of failure in glass construction that has not yet been much researched and yet should not be underestimated. This paper describes the most important influencing parameters and uses parameter studies to determine their influence on glass stress. In addition, different partial shadings are considered and their risk of thermal glass breakage is assessed. One of the most influential parameters is the glass thickness, with which the glass stresses can be reduced by up to 32 %. Partial shading can in turn lead to very high glass stresses. In a comparison of the calculation methods, with the manual calculation from the DTU 39 P3 and an own analytical method, it is checked how exact these are compared to a numerical analysis. The stress analysis of the DTU 39 P3 is very conservative and, at over 60 %, clearly exceeds the results of the numerical analysis. The results from the own manual calculation are much more accurate, but the stresses are slightly lower than those from the numerical calculation, depending on the situation.
- Der thermische Glasbruch ist eine noch wenig erforschte und doch nicht zu unterschätzende Versagensart im Glasbau. In dieser Arbeit werden die wichtigsten Einflussparameter beschrieben und anhand von Parameterstudien deren Einfluss auf die Glasspannungen ermittelt. Ausserdem werden unterschiedliche Teilverschattungen betrachtet und deren Risiko für einen thermischen Glasbruch beurteilt. Einer der einflussreichsten Parameter ist die Glasdicke, mit welcher die Glasspannungen um bis zu 32 % verringert werden können. Teilverschattung können wiederum zu sehr hohen Glasspannungen führen. In einem Vergleich der Berechnungsmethoden, mit der Handrechnung aus der DTU 39 P3 und einer eigenen analytischen Me-thode, wird geprüft wie exakt diese im Vergleich zu einer numerischen Analyse sind. Der Spannungsnachweis der DTU 39 P3 ist sehr konservativ und liegt mit über 60 % deutlich über den Ergebnissen aus der numerischen Analyse. Die Resultate aus der eigenen Handrechnung sind deutlich genauer, die Spannungen liegen aber je nach Situation leicht unter derjenigen aus der numerischen Berechnung.
- Urheberrechtshinweis
- Commerell Jan, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 08.11.2019
- Übergeordnete Sets
- 1