Stahl- und textilbewehrte Vorsatzschalen von Sandwichwänden unter thermischen Einwirkungsgrößen - Experimentelle und numerische Untersuchungen unter verschiedenen Randbedingungen

Im Rahmen eines durch die Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) geförderten Vorhabens des Lehrstuhls für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) werden an Sandwichwänden mit unterschiedlichen Vorsatzschalen unter Variation von zahlreichen Randbedingungen systematische thermische Untersuchungen durchgeführt.
Sandwichfassaden werden bisher vor allem aus Stahlbeton mit Vorsatzschalendicken zwischen etwa 70 und 100 mm ausgeführt. Die erforderliche Dicke ergibt sich hierbei unter anderem aus den einzuhaltenden Betondeckungen, um den Bewehrungsstahl dauerhaft vor Korrosion zu schützen. Aktuelle Entwicklungen ermöglichen z. B. durch textilbewehrte Betone sehr flexibel formbare Vorsatzschalen, die aufgrund der korrosionsbeständigen textilen Bewehrung und der hohen Festigkeiten mit Vorsatzschalendicken von gerade einmal 20-30 mm auskommen. Im Hinblick auf diese Entwicklung ist das Ziel des o.g. Forschungsvorhabens, die für die Bemessung maßgebenden Temperaturgrößen und -gradienten sowohl numerisch als auch experimentell nachzuweisen und geeignete Nachweisformate für die Praxis bereitzustellen. Neben diversen numerisch gestützten Analysen wird das Temperaturverhalten von großformatigen Vorsatzschalen mit 30 und 80 mm Dicke in einem in-situ Naturversuch über eine gesamte Wetterperiode (365 Tage) untersucht. Ergänzende experimentelle Untersuchungen im Labor mittels einer eigens entwickelten multifunktionalen Klimakammer (Simulation verschiedenster Wetterszenarien) schließen das Vorhaben ab.

Facing concrete shells of sandwich walls under thermal loads
Within the framework of a research project funded by the Zukunft Bau research initiative of the Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety (BMUB), the Chair of Concrete and Masonry Structures of the Technical University of Munich (TUM) performs extensive thermal investigations on precast concrete sandwich wall panels with different facing shells taking in to account numerous boundary conditions.
So far, building facades made of precast concrete sandwich panels are mainly realized by utilizing reinforced concrete members with a facing shell thickness of about 70 to 100 mm. Among other things, the thickness results from the required concrete cover to protect the reinforcing steel against corrosion permantly. By applying recent developments such as e.g. textile reinforcement and high performance concrete it is possible to build versatile facing shells, which thanks to the corrosion-resistant textile reinforcement and the achievable high strength may be designed with a reduced shell thickness of about 20 to 30 mm. With respect to this perspective, the aim of the above mentioned research project is to both numerically and experimentally derive realistic temperature values and gradients and provide an appropriate design approach for engineering practice. Hereby, in addition to various numerical analyses, the main focus is laid on the development of a full-scale in-situ test setup and the investigation of the actual temperature behavior of large facing shells with a thickness of 30 and 80 mm respectively over one entire weather period (365 days). Complementary laboratory investigations by means of a project-specifically developed multifunctional climate chamber (simulation of different weather scenarios) conclude the research project.