Sandwichelemente unter Punktlasten

PV-Anlage auf einem Sandwichdach

Foto: Ingenieurbüro Dr. Zapfe GmbH

N. Ardelmann, B. Naujoks

Bauingenieur Jahrgang 100 (2025) Heft 06

Publikationsdatum: 06.06.2025

doi.org/10.37544/0005-6650-2025-06-31

Zusammenfassung Sandwichelemente haben sich als selbsttragende und isolierende Bauteile als Raumabschluss im Hallenbau etabliert. Sie werden sowohl als Dach- als auch als Wandelemente eingesetzt. Planmäßig werden die Sandwichelemente durch die als Flächenlasten wirkenden Lastfälle Eigengewicht, Wind, Schnee und den aufgrund der Dämmwirkung auftretenden Temperaturzwang (bei Mehrfeldträgern) belastet. Infolge von nachträglich installierten PV-Systemen auf dem Dach oder vorgesetzten Fassaden werden die Sandwichelemente an den Verbindungspunkten zu diesen Strukturen jedoch punktuell belastet. Im Falle von Druck-Sog Wechseln aus Wind tritt darüber hinaus eine zyklische lokale Belastung auf. Am Institut für konstruktiven Ingenieurbau der Bergischen Universität Wuppertal wurden deshalb insgesamt sechs Sandwichelementkonfigurationen als Zweifeldträger sowohl statisch als auch unter einer zyklischen Belastung im elastischen Bereich belastet und dabei die Spannungsverteilung in den Deckblechen über eine Vielzahl von Dehnmessstreifen quantifiziert. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihen und dem daraus abgeleiteten Bemessungskonzept auf Grundlage effektiver Breiten sowie das Versagen im Traglastzustand sind in diesem Aufsatz dokumentiert.

Sandwich Panels subjected to Point Loads

Abstract Sandwich panels have established themselves as self-supporting and isolating construction elements as room closures in hall construction. They are used both as roof and wall elements. Sandwich panels are typically subjected to self-weigth, wind and snow loads acting as surface loads, as well as the temperature constraints arising from the isolating effect (in the case of multi-span beams). However, as a result of additionally installed PV systems on the roof or cladding on the facades, the sandwich panels are subjected to point loads at the connection points to these structures. In the case of pressure-suction changes from wind, a cyclical local load also occurs. At the Institute of Structural Engineering at the University of Wuppertal, a total of six sandwich element configurations were therefore tested as two-span beams both statically and under cyclic loading in the elastic range and the stress distribution in the faces was quantified using a large number of strain gauges. The results of these test series and the derived design concept based on effective widths aswell as the failure in the ultimate limit state are documented in this paper.