Einsatzverhalten von ETFE-Membrankissenkonstruktionen

Dach- oder Fassadenkonstruktionen aus pneumatisch gestützten Membrankissen zeigen ein sehr dynamisches und komplexes Verhalten bei wechselnden Umgebungsbedingungen. Zur richtigen Bemessung dieser Konstruktionen müssen der Konstruktionswerkstoff und die Details der Fertigung umfassend berücksichtigt werden. Der folgende Artikel behandelt daher einige spezielle Eigenschaften des Konstruktionswerkstoffes Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) und deren Folgen für dessen Einsatzverhalten. Zuerst werden Membrankissenkonstruktionen aus dem Werkstoff ETFE bezüglich ihrer Bauart und relevanter Fertigungsdetails beschrieben. Der technologische Stand der Bemessung und Auslegung dieser Konstruktionen wird kurz zusammengefasst und es wird auf Probleme, die auf den speziellen Eigenschaften dieses Materials beruhen, hingewiesen. Die mechanischen Eigenschaften des Konstruktionswerkstoffes werden im Zusammenhang mit den in einer Membrankissenkonstruktion auftretenden Belastungszuständen diskutiert und die sich daraus ergebenden Anforderungen an die durchzuführenden Materialprüfungen beschrieben. Anschließend werden die am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik durchgeführten Untersuchungen präsentiert und deren Nutzen für eine Modellierung des Werkstoffverhaltens erläutert. In einem kurzen Ausblick werden die nächsten Schritte zur Präzisierung dieses Modells benannt.

Performance of ETFE membrane cushion constructions
Roof or façade constructions made of pneumatically supported membrane cushions show a very dynamic and complex behavior under changing environmental conditions. For proper design of these constructions, the construction material, and the details of manufacture must be understood completely. Therefore, this article addresses some special requirements for the construction material ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) and their consequences for using behavior. At first, the design and manufacture relevant details of membrane cushion constructions are described. The state of the design and interpretation of these structures is summarized and problems, based on the special characteristics of this material, are noted. The property profile of the structural material is discussed in relation to the occurring load conditions, and the requirements for material tests are discussed. Investigations which are carried out at Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials and their relation to the modeling of the materials behavior are explained. Finally, a shot outlook describes the next steps to clarify the material model.