Charakterisierung des nichtlinearen viskoelastischen Materialverhaltens von ETFE- und ECTFE-Folien zum Einsatz in Membranstrukturen des Bauwesens : Abschlussbericht
Derzeit werden die ausschließlich auf Zug abtragenden ETFE-Folien als leichte und weitspannende Dach- und Fassadenelemente in Membranstrukturen des Bauwesens unter heterogenen Regelungen eingesetzt. Um vereinheitlichte Regelungen aufstellen zu können, galt es als zentrales Forschungsziel, die grundlegenden Wissenslücken in Bezug auf das Materialverhalten von ETFE-Folien zu schließen, indem das Kurz- und das Langzeitzugverhalten analysiert wurde. Das zeit- und temperaturabhängige Materialverhalten des Folienwerkstoffs ETFE wurde sowohl unter mono- als auch biaxialer Beanspruchung charakterisiert.
Das biaxiale Materialverhalten unter Kurz- und Langzeitzugeinwirkungen ist entscheidend für die Bemessung und Optimierung von ETFE-Strukturen, aber ungleich aufwendiger zu messen. Daher wurde eine analytische Korrelation zwischen dem mono- und biaxialen Materialverhalten unter Kurz- und Langzeitzugeinwirkungen entwickelt, sodass das biaxiale Materialverhalten auf Basis monoaxialer Zugversuche bestimmt werden kann. Neben den Materialuntersuchungen zum zeit- und temperaturabhängigen Materialverhalten von ETFE-Folien wurden unterschiedliche Foliendicken (100 µm, 250 µm) und drei unterschiedliche Materialprodukte betrachtet. Die Unterschiede waren so deutlich, dass verschiedene Materialklassen definiert wurden.
Das biaxiale Materialverhalten unter Kurz- und Langzeitzugeinwirkungen ist entscheidend für die Bemessung und Optimierung von ETFE-Strukturen, aber ungleich aufwendiger zu messen. Daher wurde eine analytische Korrelation zwischen dem mono- und biaxialen Materialverhalten unter Kurz- und Langzeitzugeinwirkungen entwickelt, sodass das biaxiale Materialverhalten auf Basis monoaxialer Zugversuche bestimmt werden kann. Neben den Materialuntersuchungen zum zeit- und temperaturabhängigen Materialverhalten von ETFE-Folien wurden unterschiedliche Foliendicken (100 µm, 250 µm) und drei unterschiedliche Materialprodukte betrachtet. Die Unterschiede waren so deutlich, dass verschiedene Materialklassen definiert wurden.
ETFE-foils, which are applied exclusively in tension-bearing structures, are used as lightweight and wide-span roof and façade elements in membrane structures in the building industry under heterogeneous regulations. In order to be able to define standardised regulations, the central research objective was to close the fundamental knowledge gaps with regard to the material behaviour of ETFE-foils by analysing the short- as well as the long-term tensile behaviour. The time- and temperature-dependent material properties of the ETFE-foil material under uni- and biaxial stresses were characterised. The knowledge about the biaxial material behaviour under short- and long-term tensile effects is decisive for the design and optimisation of these structures, but is much more difficult to examine. Therefore, an analytical correlation between the uni- and biaxial material behaviour under short- and long-term tensile actions was developed in order to characterise the biaxial material behaviour on the basis of uniaxial tensile tests. In addition to the material tests on the time- and temperature-dependent material behaviour, ETFE-foils of different foil thicknesses (100 µm, 250 µm) and foils from three different material producers were examined. The differences were so clear that different material classes were defined.