Einleitung:
Bei der Verklebung eines Aluminiumfensters mit den Maßen 1000 x 600 mm in einer 60 mm dicken GFK-Sandwich-Wand (bestehend aus 3 mm GFK, Schaumkern und 2 mm GFK) ist die Wahl der richtigen Klebstoffdicke entscheidend, um Scherbeanspruchungen infolge thermischer Längenänderungen standzuhalten. In diesem Fall gehen wir von einer Temperaturdifferenz von 50 K aus.
Berechnung der thermischen Längenänderung:
Zunächst berechnen wir die thermische Längenänderung für Aluminium und GFK bei einer Temperaturänderung von 50 K. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten sind wie folgt (in 1/K):
Aluminium: α ≈ 23 x 10⁻⁶ GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff): α ≈ 10 x 10⁻⁶
Für das Aluminiumfenster mit einer Länge L₀ = 1000 mm ergibt sich bei einer Temperaturänderung von ΔT = 50 K:
Aluminium: ΔL_Al = L₀ x α_Al x ΔT = 1000 mm × (23 x 10⁻⁶ 1/K) × 50 K ≈ 1.15 mm
GFK: ΔL_GFK = L₀ x α_GFK x ΔT = 1000 mm × (10 x 10⁻⁶ 1/K) × 50 K ≈ 0.5 mm
Aluminiumfenster (beide Seiten): ΔL_Al = 1.15 mm / 2 = 0.575 mm
GFK-Wand (beide Richtungen): Da die Wand insgesamt 2 m lang ist und sich in beide Richtungen ausdehnt, beträgt die Längenänderung pro Richtung: ΔL_GFK = 0.5 mm * (1000 mm / 2000 mm) = 0.25 mm
Scherbelastung:
Da sich sowohl das Fenster als auch die Wand gegenläufig zueinander ausdehnen, addieren wir die Längenänderungen beider Materialien: Scherbelastung = ΔL_Al + ΔL_GFK = 0.575 mm + 0.25 mm = 0.825 mm
Empfohlene Klebstoffdicke:
Die optimale Klebstoffdicke sollte so gewählt werden, dass sie etwa 25% Scherbelastung aufnehmen kann. Unter Berücksichtigung der Scherbelastung von 0.8 mm ist eine Dicke von größer 3,2mm optimal.
Optimale Dreiecksraupe
Aus einer Dreiecksraupe von 12mm x 8mm wird eine etwa 12mm x 3mm Klebefuge. Diese Menge an Klebstoff ist ideal für die Klebung zur Innenwand. Für die Aussenwand sollte etwa 10mm x 12mm Dreieck aufgetragen werden. Die Menge immer der Klebefuge anpassen!