Qualitätssicherung geschweißter ETFE‐Folien für den Einsatz im Bauwesen

ETFE‐Strukturen gelten als etablierte Bauweise, die als Fassaden‐ und Dachkonstruktionen meist weitspannender Gebäude eingesetzt werden. Als Membrane besitzen sie ein komplexes Tragverhalten, das durch die Wechselwirkung aus Beanspruchung, Form und Materialverhalten bestimmt wird. Das Materialverhalten wird durch das viskoelastisch‐plastische Kurz‐ und Langzeit‐Zugtragverhalten der verwendeten Folienprodukte charakterisiert und muss für die Bemessung der dauerhaft beanspruchten ETFE‐Strukturen berücksichtigt werden. Die Herstellung der meist doppeltgekrümmten und individuell gestalteten Flächentragwerke wird durch die Schweißbarkeit des Fluorpolymers ermöglicht. Die Schweißverbindungen gelten als Schwachstelle des Gesamtsystems und sind maßgebend im Tragsicherheitsnachweis. In zwei Forschungsvorhaben wurde zum einen das mono‐ und biaxiale Kurz‐ und Langzeit‐Zugtragverhalten von ETFE‐Folien und zum anderen das Tragverhalten von ETFE‐Flächenschweißnähten untersucht sowie Verfahren zur Standardisierung der Ausführung von ETFE‐Schweißnähten erarbeitet. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurden Konzepte, Methoden und Normen entwickelt, die für die Qualitätssicherung von ETFE‐Strukturen herangezogen werden können. Die im Rahmen dieser Forschungsvorhaben erarbeiteten grundlegenden Erkenntnisse werden im vorliegenden Beitrag vorgestellt.

ETFE structures are an established construction method which are usually used as façade and roof constructions for wide‐span buildings. As membranes, they have a complex load‐bearing behaviour which is governed by the interaction of the load, shape and material behaviour. The material behaviour is characterised by the viscoelastic‐plastic short and long‐term tensile behaviour of the foil products used and must be taken into account for the design of ETFE structures. The production of the mostly double‐curved and individually designed surface structures is made possible by the weldability of the fluoropolymer. The weld seams are considered to be the weak point of the overall system and are significantly relevant for the overall structural safety. In two research projects, the uni‐ and biaxial short‐ and long‐term tensile load‐bearing behaviour of ETFE films and the load‐bearing behaviour of ETFE surface weld seams were investigated and procedures for standardising the design of ETFE weld seams were developed. Based on these findings, concepts and standards were developed that can be used for the quality assurance of ETFE structures. The basic findings developed as part of these research projects are summarised in the present contribution.