Beschreibung
P 1284 – Untersuchungen zur Eignung von Wellpappe als ökologisches Kernmaterial für Sandwichelemente
In diesem Projekt wurde die Eignung von Wellpappe als alternatives Kernmaterial für Sandwichelemente zur Verkleidung von Dach- und Wandflächen untersucht.
Hierzu wurden die wichtigsten Grundlagen zu Papier und Wellpappe einerseits und zur Sandwichbauweise andererseits zusammengetragen. Darauf aufbauend wurde ein geeignetes Materialmodell gefunden und die elastischen Materialparameter sowie Festigkeiten für insgesamt 10 verschiedene Wellpappensorten bestimmt. Die Versuche zur Bestimmung des elastischen Materialmodells konnten aufgrund der zu geringen Anzahl an Versuchen nicht statistisch ausgewertet werden. Trotz teilweise großer Streuungen ermöglichen die Versuche aber eine grundsätzliche Bewertung des Tragverhaltens von Wellpappe.
In Biegeversuchen an Sandwichproben in Form von Balken und Bauteilen wurde das Verbundtragverhalten für vier ausgewählte Wellpappensorten und drei unterschiedliche Kernausrichtungen untersucht. Der Einfluss der Inhomogenität eines Kerns aus vorgefertigten Lamellen konnte hierbei ebenfalls analysiert werden. Die Biegeversuche der Elemente mit der schwächsten Kernausrichtung, in der die ebenen Papiere parallel zu den Deckschichten der Bauteile liegen, führten bei Verwendung von hochwertigen Wellpappen zu Trageigenschaften, die mit denen von Sandwichelementen mit herkömmlichen Kernmaterialien vergleichbar sind. Für die Elemente der anderen beiden Kernausrichtungen stehen die ebenen Papiere jeweils in der XZ-Ebene der Sandwichelemente. Diese sorgen für eine derart gute Stützung der Deckschichten gegen Ausweichen aus ihrer Ebene, dass auch Stähle mit Streckgrenzen von bis zu 500 N/mm² bis zum Fließen beansprucht werden können.
Die Elemente der schwächsten Kernausrichtung zeigen ähnlich wie die herkömmlichen Materialien derart große Kriechzahlen, dass eine planmäßige andauernde Belastung von Elementen mit ebenen Deckschichten mit den Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit nicht vereinbar ist. Die anderen Elementtypen zeigten hingegen so kleine zeitabhängige Verformungszuwächse, dass sich für diese Elemente möglicherweise weitere Einsatzgebiete mit planmäßiger Dauerlast erschließen lassen.
Untersuchungen zur Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Pappen ergaben, dass in der Kernausrichtung vom untersuchten Typ 1 die besten Wärmedämmeigenschaften vorliegen. Die Dämmfähigkeit liegt nahe bei der von Mineralwollelementen. Bei Elementen von den Typen 2 und 3 ergaben die Messungen für beide Typen ähnliche Wärmeleitfähigkeiten. Diese sind allerdings so hoch, dass der Einsatz dieses Elementtyps für beheizte Wohngebäude baupraktisch kaum umsetzbar wäre.
Untersuchungen zum Feuchteschutz haben gezeigt, dass in einem abgeschlossenen Kern die Bildung von Kondensat nicht auftreten kann. Langzeitexperimente an Bauteilen mit je einer Seitenkante, die nicht geschützt wurde und einer hohen Umgebungsfeuchte ausgesetzt wurden, haben gezeigt, dass Feuchtigkeit aus der Luft langsam in ein Element eindringt. Gegenüber der Umgebung ungeschützte Elementseiten sind daher zu vermeiden.
Veröffentlichung:
Januar 2021
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. J. Lange, Dipl.-Ing. A. von der Heyden
