Konstruieren mit Folien
Da sich die Kissenform nicht nur durch den Zuschnitt, sondern auch durch Materialdehnung einstellt, sollte unbedingt darauf geachtet werden, unterhalb des Kissens einen ausreichenden Abstand zum Primärtragwerk oder anderen Bauteilen einzuhalten, da nämlich damit zu rechnen ist, dass sich der Stich des Kissens durch ständige und zeitweise hohe Belastung im Laufe der Standzeit durch Kriechen des Materials erhöht.
offen
geschlossen
Detailausführung Der folgende Abschnitt beschäftigt sich hauptsächlich mit den konstruktiven Details von pneumatischen Kissenkonstruktionen. Da sich die Rand- und Eckdetails mechanisch vorgespannter Folien kaum von denen textiler Membranen unterscheiden, sei hier außerdem auf das Kapitel »Konstruieren mit textilen Membranen« (S. 196ff.) verwiesen.
a offen
Flächenstoß geschlossen
b
E 3.4
E 3.4
schaltbare Mittellage a durch Umschlagen b durch elastische Dehnung E 3.5 schalbare Mittellage im Einbauzustand a offen b geschlossen E 3.6 einfache Randklemmung a mit Flachprofil b mit Aluminium-Extrusionsprofil c mit Aluminium-Extrusionsprofil beidseitig auf Holzträger für bessere Isolation im Randbereich E 3.7 geschweißter Flächenstoß und abgedeckter Klemmrand E 3.8 Randklemmung mit Abtropfrinne und vormontiertem Kunststoffprofil E 3.9 a, b Randklemmung mit vormontiertem Kunst stoffprofil und Klemmleiste als Montagehalterung E 3.10 Kissenecke mit unterbrochenem Keder E 3.11 Edelstahlseile über einem Klemmrand zum Schutz vor Vögeln
a
b
190
E 3.5
Im Gegensatz zu beschichteten Membrangeweben entsteht beim Verschweißen von Folien eine homogene Verbindung. Daher würde theoretisch bereits eine Schweißnaht mit einer der Materialstärke entsprechenden Breite ausreichen, um die erforderliche Zugfestigkeit und Dichtigkeit der Naht herzustellen. Voraussetzung dafür wäre jedoch, dass die Bereiche neben der Naht perfekt ausgebildet sind. Da die Schweißnaht für die Sicherheit der Konstruktion aber von außerordentlicher Bedeutung ist, werden in der Regel Schweißnähte in Breiten zwischen 10 und 15 mm hergestellt (siehe Konfektionieren von ETFE-Folien, S. 98f.). Ränder
Ähnlich wie bei textilen Membranen werden Folien an ihren Rändern durch Klemmprofile oder durch in Taschen verlaufende Randseile oder Gurte gehalten. Da Folien jedoch größtenteils für pneumatische Kissenkonstruktionen eingesetzt werden, kommen biegesteife Ränder mit Klemmprofilen am häufigsten vor. Dabei handelt es sich in der Regel um Extrusionsprofile aus eloxiertem Aluminium. Oberflächenrauigkeit oder scharfe Kanten sowie Kontaktkorrosion an den Klemmprofilen können die Folie mechanisch beschädigen und Strukturveränderungen im Material hervorrufen und sollten daher unbedingt vermieden werden. Da die Steifigkeit und Tragfähigkeit von ETFE bei hohen Temperaturen stark abfällt (siehe Mechanische Eigenschaften von ETFEFolien, S. 97f.), stellt die Wärmeleitung an den Kontaktflächen zwischen Folie und metallischen Bauteilen eine weitere Gefahr dar. Um die Folie vor allen mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen im Bereich der Randklemmung zu schützen, können Elastomere wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) als Schutz zwischen Folie und Klemmprofil gelegt werden. Bei Randklemmungen mit vormontiertem Kunststoffprofil wird dieses Elas-
tomer direkt in die Klemmkonstruktion integriert (Abb. E 3.8). Die Randklemmung einer Kissenkonstruktion kann mehrere konstruktive, technische und bauphysikalische Anforderungen zu erfüllen haben: • Aufnahme der Zugspannungen • Übertragung der Lasten an die Unterkonstruktion • selbsttragende Ausführung • Klemmung mehrerer getrennter Kissenlagen, auch unterschiedlicher Materialien • Aufnahme thermischer Längenausdehnungen • thermische Dämmung/Trennung im Randbereich • Rinne für die Dachentwässerung • Auffangrinne bei Tauwasserbildung am Kissenrand • Befestigung der Luftversorgung und Beleuchtung • Begehbarkeit für Wartungsarbeiten • Vogelschutz (Abb. E 3.11) • Unterstützung bei der Montage Es gibt eine Vielzahl von Randklemmprofilen für ETFE-Kissen, die diverse Hersteller permanent weiterentwickeln, um alle Funktionen möglichst vollständig und in integrierter Weise erfüllen zu können. Prinzipiell lassen sich verschiedene Arten der Randklemmung unterscheiden: Die in den Folienrand eingeschweißte Kederschnur (siehe Keder, S. 99) wird entweder direkt (Abb. E 3.6) oder eingefasst in ein elastisches Kunststoffprofil geklemmt (Abb. E 3.8 und E 3.9). Die thermische Trennung kann durch Wärmedämmung des Klemmprofils und /oder durch separates Klemmen der äußeren und inneren Kissenlage an die Ober- und Unterseite eines Rechteckprofils (z. B. aus Holz) erzeugt werden (Abb. E 3.6 c). Im Fall des gedämmten Klemmprofils ist zu beachten, dass der Dämmwert des Kissens zum Rand hin stark abnimmt und hier vermehrt Tauwasser auf der Kissenunterseite anfällt. Daher sollte an solchen Rändern eine unter dem Klemmprofil des Kissens liegende Abtropfrinne vorgesehen werden (Abb. E 3.8). Bei einem getrennt geklemmten Rand reduziert sich dieses Problem. Einfache Randklemmung Prinzipiell ist zwischen der Klemmung mit einfachen Flachprofilen (Abb. E 3.6 a) und extrudierten Aluminiumprofilen (Abb. E 3.6 b und c) zu unterscheiden. Bei der Klemmung mit einfachen Flachprofilen wird der Keder hinter dem Profil geklemmt, daher müssen die Befestigungsschrauben durch Löcher im Folienrand geführt werden. Bei extrudierten Aluminiumprofilen kann der Keder vor der Schraube im Profil gehalten werden, wodurch sich eine Verletzung der Folie im Bereich vor dem Keder vermeiden lässt. Diese Art der Randklemmung wird auch für mechanisch vorgespannte Membranen verwendet (siehe Geklemmter Rand, S. 205).