Mechanisch-technologisches Verhalten von ETFE-Folien und deren Schweißverbindungen

Das thermoplastische Fluorpolymer Ethylen/Tetrafluorethylen, kurz ETFE, wird seit den 1980er-Jahren vermehrt in Membranstrukturen des Bauwesens verwendet. Der Kunststoff weist ein nichtlineares viskoelastisches Materialverhalten auf, welches bislang nicht vollumfänglich untersucht ist. Beim Bau von Membranstrukturen mit ETFE-Folien sind jedoch die Kenntnisse über das nichtlineare viskoelastische Materialverhalten essenziell, um weitspannende, offen wirkende und zugleich sichere und wirtschaftliche Strukturen bauen zu können. Das Materialverhalten kann hierbei in das Kurzzeitzugverhalten und das Langzeitverhalten, sowohl unter monoaxialen als auch biaxialen Beanspruchungen, unterschieden werden. Für die Konfektionierung der Flächentragwerke ist das Verschweißen einzelner Zuschnittsbahnen unabdingbar, da das Grundmaterial nur in begrenzten Warenbreiten erhältlich ist. Über das Tragverhalten geschweißter ETFE-Folien gibt es bisher nur wenige Untersuchungen. In diesem Aufsatz wird ein Kurzüberblick über das Materialverhalten von ETFE-Folien in Kurzzeitzug- und Langzeitversuchen bereitgestellt. Zudem werden Materialmodelle vorgestellt, die das Materialverhalten in den o. g. Versuchen bzw. Zuständen beschreiben. Weiterhin werden erste Einblicke in das Bruchverhalten geschweißter ETFE-Folien gegeben.

Mechanical-technological behaviour of ETFE foils and their welded connections
The thermoplastic fluoropolymer ethylene/tetrafluoroethylene, ETFE, has been increasingly used in membrane structures in the construction industry since the 1980s. The plastic ETFE exhibits a nonlinear, viscoelastic material behaviour that has not yet been fully investigated. However, when building membrane structures with ETFE foils, knowledge of the nonlinear, viscoelastic material behaviour is essential in order to be able to build wide, open and at the same time safe and economical structures. The material behaviour can be divided into short-term tensile behaviour and long-term behaviour, both under monoaxial and biaxial stresses. For the assembly of the surface structures, welding of the individual cut length is essential, since the basic material is only available in limited product widths. So far, there have only been a few studies on the load-bearing behaviour of welded ETFE foils. This article provides a brief overview of the material behaviour of ETFE foils in short-term tensile tests as well as long-term tests in monoaxial and biaxial stress conditions. In addition, material models are presented which describe the material behaviour in the above-mentioned tests or stress-states. Furthermore, first insights into the fracture behaviour of welded ETFE foils are given.