Verwendung funkstrahldurchlässiger Materialien

(1)

armasuisse

Hardcopies unterliegen nicht dem Änderungsdienst!

Immobilien

tV (technische Vorgabe)

Verwendung funkstrahldurchlässiger Materi- alien

Dokument-ID: 70090

Version: 00

Freigabedatum: 01.04.2006

Dokumenttyp: tV

Ausgabedatum: 14.04.2016

Dokumenteigner: Kohler Serge

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Inhaltsverzeichnis

1 Prozess-Information 4

1.1 Ziel 4

1.2 Geltungsbereich 4

1.3 Prozessmessgrössen 4

1.4 Kritische Erfolgsfaktoren 4

2 Vorwort 5

3 Pflichtenheft 5

3.1 Massnahmen 5

3.1.1 Allgemeines 5

3.1.2 Basisdokumente 5

3.1.3 Ermittlung des repräsentativen Werts qr des dynamischen Winddrucks 5

3.1.4 Wind 6

3.1.5 Andere Belastungen 6

3.2 Funkstrahldurchlässigkeit 6

3.3 Konstruktionsrichtlinien 6

4 Merkmale 7

4.1 Funkelektrische Merkmale 7

4.1.1 Funkstrahldurchlässigkeit, Reflexion 7

4.1.2 Materialtyp nach Frequenzen 7

4.1.3 Befestigung (Materialien, Haltesysteme) 7

4.2 Klimatische Einflüsse 8

4.2.1 UV-Beständigkeit 8

4.3 Mechanische Merkmale 8

4.3.1 Allgemeines 8

4.3.2 Übersicht der allgemeinen Merkmale verschiedener Materialien 8

4.4 Geometrische Merkmale 9

4.4.1 Maximalgrössen, Formen 9

5 Dimensionierungs-Beispiel 9

5.1 Ausgangsdaten 9

5.2 Ermittlung der Belastung 10

5.3 Ermittlung der Kräfte 11

5.4 Auswahl der Sandwichstärke 12

6 Zusammenfassung 13

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6.1 Angaben zu Produktionskosten sowie zu funkelektrischen und mechanischen

Eigenschaften. 13

6.2 Parabeam 14

6.2.1 Allgemeines 14

6.2.2 Anwendung 14

6.2.3 Dimensionierungsdiagramm für Parabeam 14

6.2.4 Befestigung 14

6.3 Schlussbemerkung 15

7 Bibliografie 16

8 Anhang A: Dimensionierungsdiagramme 17

8.1 A1 Allgemeines 17

8.2 A2 Anwendungsbereiche 17

8.3 A3 Liste der Diagramme 18

8.3.1 Diagramm 1 18

8.3.2 Diagramm 2: 19

8.3.4 Diagramm 4 21

8.3.10 Diagramm 10: 27

8.3.11 Diagramm 11: 28

8.3.12 Diagramm 12: 29

9 Anhang B 29

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1 Prozess-Information

1.1 Ziel

Diese Weisung soll den mit der Konzeption beauftragten Personen eine Übersicht der verfügbaren Produkte vermitteln, die sich aufgrund ihrer Funkstrahldurchlässigkeit und Widerstandsfähigkeit für den Einsatz in allen beschriebenen Fällen eignen.

1.2 Geltungsbereich

Die Weisung gilt für sämtliche Neu-, Um- und Ergänzungsbauten der armasuisse Immobilien.

1.3 Prozessmessgrössen

Für diesen Prozess sind keine Prozessmessgrössen festgelegt.

1.4 Kritische Erfolgsfaktoren

Für diesen Prozess sind keine kritischen Erfolgsfaktoren festgelegt.

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2 Vorwort

Die dichten Netze ziviler und militärischer Verbindungen werden stetig erneuert und an die neues- ten technischen Entwicklungen angepasst. Die Zuverlässigkeit der Informationsübertragung und damit der zugrunde liegenden Anlagen ist von entscheidender Bedeutung, da ihre Verfügbarkeit jederzeit und unter allen Bedingungen gewährleistet sein muss.

Im Bereich der militärischen Netze sind vor allem Richtfunkantennen ein Garant für die Zuverläs- sigkeit von Verbindungen über Mikrowellen. Diese Installationen unterliegen, aufgrund ihrer geografischen Lage, extremen atmosphärischen Bedingungen. Hierbei führen insbesondere die Aus- wirkungen von Schnee, Wind, Regen und Eis auf den Antennen zu einem beträchtlichen Verlust an Übertragungsqualität.

Zum Schutz dieser Antennen sind derzeit verschiedene Systeme im Einsatz. Generell wird zwischen drei Hauptgruppen unterschieden:

 Stofftücher

 Schutzplatten aus Holz

 Schutzplatten aus Verbundmaterialien in Sandwich-Bauweise

Diese Weisung soll den mit der Konzeption beauftragten Personen eine Übersicht der verfügbaren Produkte vermitteln, die sich aufgrund ihrer Funkstrahldurchlässigkeit und Widerstandsfähigkeit für den Einsatz in allen beschriebenen Fällen eignen.

3 Pflichtenheft

Das nachfolgende Pflichtenheft wurde zur Realisierung der jüngsten Schutzvorrichtungen verwendet und dient als Grundlage für neue Studien.

3.1 Massnahmen 3.1.1 Allgemeines

Unter "Standardbedingungen" wirkt auf eine Wandung neben den dauernd vorhandenen Kräften vor allem der Wind ein. In einem späteren Kapitel wird noch auf zusätzliche Belastungen hingewie- sen, die unter bestimmten Voraussetzungen auftreten können.

3.1.2 Basisdokumente

SIA-Norm 160, Ausgabe 1989 – Einwirkungen auf Tragwerke 6.4

Daten der Schweiz. Meteorologischen Anstalt 6.7

3.1.3 Ermittlung des repräsentativen Werts qr des dynamischen Winddrucks

Beschreibung der Ausgangssituation der An-

lage Referenzen qr [kN/m²]

Standorte im Flachland unterhalb einer Höhe von 2’000 m in Zonen mit „normalen“ klimatischen Be- dingungen.

SIA 160 Art. 4.06 Karte Anhang Nr. 2 (Fall 1, 2 o- der 3)

qr1 = 0,9 oder qr2 = 1,1 oder qr3 = 1,4 Standorte in grossen Höhen. Schweiz. Meteorologische

Anstalt

Säntis: 2'490 m.ü.M.

qrSäntis = 2,0

Zermatt: 1'638 m.ü.M.

qrZermatt = 0,9

Jungfrau: 3'580 m.ü.M.

qrJungfrau = 2,4

Weissfluhjoch: 2'690 m.ü.M.

qrWeissfluhjoch =2,0

(6)

3.1.4 Wind

Der Windeinfluss wird gemäss den Richtlinien in 6.4 ermittelt. Der repräsentative Wert qr des dynamischen Winddrucks ergibt sich aus dem Vergleich der im vorherigen Abschnitt beschriebenen Fälle mit den entsprechenden geografischen Besonderheiten. Falls die topografischen Bedingun- gen der einzelnen Standorte erheblich variieren, sodass Übereinstimmungen nur sehr schwer festgestellt werden können, ist die Schweiz. Meteorologische Anstalt zu kontaktieren, um allfällige wei- tere Werte zu erhalten. Sollten bei einem Vergleich zweier Hypothesen Zweifel entstehen, ist in je- dem Fall von der ungünstigsten Annahme auszugehen.

3.1.5 Andere Belastungen

Bei der Bewertung eines neuen Standorts wird der Projektingenieur jeweils sämtliche Risikosituati- onen berücksichtigen. Da bereits eine punktuelle Abweichung zu erheblichen Verschlechterungen der Funkstrahldurchlässigkeit führen kann, wird sich der Entwickler nicht nur auf die Prüfung der Gesamtsicherheit des Objekts beschränken, sondern auch dem Oberflächenschutz ein besondere Bedeutung beimessen.

Da sich die Standorte in der Regel in den Bergen und an abgelegenen Orten befinden, sollen ge- gebenenfalls Massnahmen zum Schutz der Anlagen vor Vandalismus und Natureinflüssen (beispielsweise Steinschlag) erwogen werden.

An Standorten, wo der Kraftfahrzeugverkehr in der Nähe einer Wandung vorbeiführt, werden phy- sische Hindernisse installiert, welche die Gefahr einer Kollision ausschliessen.

3.2 Funkstrahldurchlässigkeit

Übertragungsantennen müssen, da sie in der Regel Wind- und Witterungseinflüssen ausgesetzt sind, geschützt werden. Eine der möglichen Massnahmen besteht darin, dass vor der Antennen- kuppel ein Stofftuch aufgespannt wird. Diese wirtschaftliche Lösung hat den Vorteil, dass Schnee- ansammlungen aufgrund der durch den Wind erzeugten Wellenbewegungen verhindert werden.

Diese Lösung bietet jedoch weder mechanischen Schutz vor Windeinflüssen noch Schutz vor Kor- rosion durch Wasser.

Aufgrund dieser Nachteile wurde beschlossen, die Antenne in einem geschlossenen Raum unter- zubringen. Hierbei versteht sich von selbst, dass die vor der Richtantenne angebrachte Wandung aus einem Material bestehen muss, das grösstmögliche Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen bietet.

Die Berechnungen zur Ermittlung der Auswirkungen auf die Sendeleistung und der Reflexionsei- genschaften eines Materials sind sehr komplex. Die Formeln zur Beschreibung dieser Phänomene enthalten zahlreiche Variablen, die im konkreten Fall nur sehr schwer mit Werten gefüllt werden können. Zudem weisen gewisse Materialien extreme Schwankungen des Preis-/Leistungsverhält- nisses auf, die deren Einsatz oft schlecht rechtfertigen. Die gewählte Lösung basiert auf der Vari- ante, die allen Kriterien in optimaler Weise entspricht. Zu diesen Kriterien zählen unter anderem:

mechanische Widerstandsfähigkeit, UV-Stabilität, Kosten, Geometrie, Transport- und Realisie- rungsbedingungen, usw. In diesem Abschnitt beschränken wir uns auf die Definition einiger Richtli- nien, welche die Materialauswahl erleichtern sollen. Für weitergehende Informationen verweisen wir auf die unter [6.3] und [6.10] angegebene Literatur.

3.3 Konstruktionsrichtlinien

Bei der Konstruktion sind vom Planer generell folgende Richtlinien zu beachten:

 Die Schutzwandungen müssen jederzeit demontiert werden können.

 Die Schutzwandungen müssen einfach gestaltet sein und das Risiko von Beschädigungen durch Steinschlag oder direkte und indirekte Munitionseinschläge minimieren. Aus diesem Grund wird (sofern möglich) besonders von der Verwendung dreidimensionaler oder geneigter Formen abgeraten.

(7)

4 Merkmale

4.1 Funkelektrische Merkmale

4.1.1 Funkstrahldurchlässigkeit, Reflexion

Die Eigenschaften einer als Fenster für elektromagnetische Wellen verwendeten Wandung in Sandwich-Bauweise werden in den folgenden Fällen beeinträchtigt:

 Für ein bestimmtes Material verhalten sich die elektrischen Eigenschaften umgekehrt proportio- nal zu dessen Stärke und Dichte.

 Die mittlere Dämpfung steigt mit der Frequenz. Bei Frequenzen unter 12 GHz ist das Verhalten normalerweise zufrieden stellend.

 Bei Materialien mit einer gewissen Anisotropie (beispielsweise bei wabenförmigen Strukturen) variiert die Dämpfung je nach Position des Funkstrahls.

4.1.2 Materialtyp nach Frequenzen

Auf der Grundlage der im Rahmen dieser Studie durchgeführten Versuchsreihe, deren Ergebnisse im Anhang aufgeführt werden, lassen sich folgende Aussagen formulieren:

 Es wird festgestellt, dass die Kurve, welche die Dämpfung der Übertragung im Verhältnis zur Signalfrequenz anzeigt, in qualitativer Hinsicht unabhängig vom verwendeten Material den glei- chen Verlauf aufweist. Tatsächlich ist die Abschwächung im Bereich von 2 GHz bis 12 GHz mo- derat. Erreicht die Frequenz jedoch 14 GHz, wird der Signalverlust immer bedeutender.

 Materialien mit einer ausgeglichenen Gewebeschicht weisen ein besseres Verhalten auf als mehrschichtige Materialien. Im Rahmen des Möglichen ist daher die Zahl der Schichten zu re- duzieren.

 Das Material Parabeam weist ein interessantes Verhalten auf. Seine mechanischen Eigen- schaften ermöglichen die Reduzierung der Materialstärke. Hierbei ist zu beachten, dass dieses Material nicht in Sandwich-Bauweise, sondern als Vollmaterial verwendet wird. Dies reduziert die Anzahl menschlicher Eingriffe und dadurch gleichzeitig das Risiko mangelhafter Ausfüh- rung.

 Wie bereits zuvor erwähnt, erzielen wabenförmige Strukturen nur mittelmässige Ergebnisse, sodass diese für Anwendungen dieser Art nicht zu empfehlen sind.

 Extrudiertes Polystyrol bietet eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise seine zufrieden stellen- den elektrischen Eigenschaften und seine sehr geringen Kosten. Andererseits ist seine Anwen- dung heikel und erfordert besondere Umsicht.

 Platten mit einem Kern aus Polyurethan-Schaum sind schwer zu verarbeiten. Hierbei ist das Ri- siko punktueller Verarbeitungsfehler nicht unerheblich. Schaumstoffe mit einer geringen Dichte sind ungeeignet. In dieser Hinsicht bietet extrudiertes Polystyrol mehr Sicherheit.

 Wie bei mehreren Realisierungen nachgewiesen, erzielt Airex bei korrekter Anwendung gute Ergebnisse.

4.1.3 Befestigung (Materialien, Haltesysteme)

Die Befestigungen stellen einen wichtigen Parameter für das mechanische Verhalten und die Funkstrahldurchlässigkeit einer Platte dar. Das Definieren allgemein gültiger Richtlinien ist hier un- erwünscht. Viel wichtiger ist, dass der Konstrukteur die Befestigungen an die projektspezifischen Bedingungen anpasst. Hierzu zählen beispielsweise die Rahmenposition (aufgesetzt oder in der Leibung), die Art des Zugangs (per Helikopter, per Kran, an Steilhängen, usw.), die Abmessungen des "Fensters" oder der Platte, die Art der Auflage, usw.

Die Statik hängt wesentlich von den an den Rändern vorhandenen Bedingungen ab. Abstützun- gen, welche die thermische Verformung nicht berücksichtigen sowie eine falsche Einschätzung der auf die Kanten wirkenden Vibrationskräfte können zu vorzeitigem Verschleiss führen.

(8)

Es ist zu wichtig zu wissen, dass der Grossteil der Befestigungsprofile und Schrauben im Handel auch aus Verbundmaterialien gefertigt erhältlich ist. Der Projektingenieur muss daher prüfen, ob die Verwendung dieser Materialien in elektrischer Hinsicht nicht gewisse Vorteile mit sich bringt.

(Siehe Befestigung für Parabeam unter 5.2.4).

4.2 Klimatische Einflüsse 4.2.1 UV-Beständigkeit

Der Projektingenieur ist gehalten, die UV-Beständigkeit der für die Aussenschicht verwendeten Materialien zu prüfen. Je nach verwendetem Harz ist das Anbringen eines Schutzfilms vom Typ Pur Imron 700 erforderlich. Hierbei ist zu gewährleisten, dass dieser Schutzfilm die funkelektrischen Eigenschaften der Platte nicht verschlechtert.

4.3 Mechanische Merkmale 4.3.1 Allgemeines

Bestimmte Grundeigenschaften der Materialien haben einen entscheidenden Einfluss auf das ge- wünschte Verhalten einer Struktur. Es kann vorkommen, dass zwei Materialien scheinbar gleich- wertige Eigenschaften aufweisen. In diesem Fall muss der Projektingenieur sicherstellen, dass das für die Ausführung der Wandung gewählte Material den Anforderungen des Pflichtenhefts entspricht.

4.3.2 Übersicht der allgemeinen Merkmale verschiedener Materialien

In diesem Abschnitt werden einige Mittelwerte aufgeführt, die verschiedene für Konstruktionen dieser Art geeignete Materialien beschreiben. Hierbei ist zu beachten, dass einige dieser Werte sehr stark von Faktoren wie etwa Art und Qualität der Installation, Hersteller, Verleimungsart, usw. ab- hängen. Aus diesem Grund bewertet der Projektingenieur auch die Produktionsmittel und Kompe- tenzen der jeweiligen Verarbeitungsbetriebe.

Material Anwendung R SIA160

[N/mm²]

E 

[N/mm²] E

[N/mm²] G [N/mm²]

 [-]

Airex R63.50 Sandwich, Kern 0,40 (-) 30 - 12 0,25

Airex R63.80 Sandwich, Kern 0.90 (-) 56 - 21 0,33

Nomex ECA-3.2-48 Sandwich, Kern 2,10 (-) 415 - - -

Tubulam Sandwich, Kern 1,20 (-) 300 - - -

Extrudiertes Polystyrol Sandwich, Kern 1,25 (-) 30 - - 0,40

Polyurethan-Schaum Sandwich, Kern 1,00 (-) 50 - - 0,40

UD glass E (60% vol) Sandwich, Schicht 1250 (+) 600 (-)

45000 12000 4500 0,3 UD glass R (60% vol) Sandwich, Schicht 1920 (+)

600 (-)

54400 12000 4500 0,3 XE glass E (60% vol) Sandwich, Schicht 620 (+)

300 (-)

30000 30000 4500 0.3 UD Kevlar (60% vol) Sandwich, Schicht 1410 (+)

280 (-)

85000 5600 2100 0,34

(9)

Material Anwendung R SIA160 [N/mm²]

E 

[N/mm²] E

[N/mm²] G [N/mm²]

 [-]

Optimat 202¹ Sandwich, Schicht

Werzalit Platte 30 4000 bis

6000 - - -

4.4 Geometrische Merkmale 4.4.1 Maximalgrössen, Formen

Die in den folgenden Abschnitten aufgeführten Dimensionierungsdiagramme gelten grundsätzlich unabhängig von der Grösse der Schutzwandung. Dies, weil die mechanischen Materialeigenschaf- ten für die Widerstandsfähigkeit der Konstruktion im allgemeinen nicht einschränkend wirken. Den- noch gelten folgende Einschränkungen:

 Eine grossflächige Schutzwand erfordert möglicherweise einen dickeren Materialkern. Diese Konfiguration kann zu einer unvorteilhaften Beeinflussung der Funkstrahldurchlässigkeit führen.

 Der Projektingenieur muss das Bruchverhalten von Materialien in Sandwich-Bauweise kennen.

Stark beanspruchte Schutzvorrichtungen weisen möglicherweise früher Strukturschwächen auf, da es zum Knicken oder zum Ablösen von Schichten kommen kann.

 Die Transport- und Montagebedingungen vor Ort können einen entscheidenden Einfluss haben.

 Die Bedingungen an den Rändern gewinnen mit zunehmender Fläche an Bedeutung (Ausmass der thermischen oder mechanischen Verformung).

Räumliche Formen (3D) erhöhen die Steifigkeit der Konstruktion. Es ist jedoch zu beachten, dass die Krümmung der Wandung die Abstrahlungseigenschaften der Antenne beeinträchtigen kann.

Die Machbarkeit einer solchen Lösung muss deshalb durch praktische Erfahrungen oder Laborver- suche belegt werden.

5 Dimensionierungs-Beispiel

5.1 Ausgangsdaten

Vordimensionierung einer Platte in Sandwich-Bauweise, die im Rhône-Tal zwischen Aigle und Martigny, auf einer Höhe von 1000 m über Meer, installiert wird. Die Schutzwandung ist in einer Höhe von 5 m über Boden an einer Leibung aus Stahlbeton befestigt.

Geometrische Abmessungen: Höhe 5 m; Breite 3 m

Gewähltes Material: E-/Epoxy-Glasfaserlaminat mit Kern aus Airex C82.60

1 Die technischen Angaben für Optimat 202 sind nicht verfügbar. Das Vordimensionierungsdiagramm kann deshalb nicht erstellt werden.

(10)

SEITENANSICHT FRONTANSICHT

WANDUNG

5.2 Ermittlung der Belastung

Gemäss der Tabelle in Abschnitt 2.1.3 sind die Belastungen nach der SIA-Norm 160 massgebend. Unter Anwendung des Diagramms 2 dieser Norm wird der dynamische Winddruck ermittelt. Dieser kann im vor- liegenden Fall mit folgender Formel beschrieben werden:

qr = 1,1 [kN/m²]

Nun wird der lokale Aussen-Luftdruck gemäss Abschnitt 4.06.107 der SIA-Norm 160 ermittelt:

q = Cj. Ch. Cred. Cdyn. qr

Wobei: Cj = Kraftkoeffizient gemäss Tabelle in Anhang 2 von 6.4

Ch = Höhenkoeffizient gemäss 4.06.4 in 6.4

Cred = Reduktionskoeffizient gemäss 4.06.4 in 6.4

Cdyn = Dynamischer Koeffizient gemäss 4.06.4 in 6.4

Im Falle dieser Wandung ergeben sich folgende Werte:

Cj= 0,8 ¹ Ch=1,^{27 2} Cred= 0,93 ³ Cdyn=1,0 ⁴ Somit lässt sich folgende Berechnung durchführen:

1 Annahme= 0,8, gemäss Tabelle 44 in Anhang A1 von 6.4

2Kurve a

3b/h=0,6; h=5 m

4Fall 1 in Tabelle 9 von 6.4

(11)

q= 0,8 ^. 1,27 ^. 0,93^.1,0 ^. 1,1 [kN/m²] = 1,04 [kN/m²]

5.3 Ermittlung der Kräfte

Zur Berechnung des Vordimensionierungsmoments wird das Diagramm 1 aus Anhang A3 verwendet.

In unserem Beispiel gilt:

lx= 3,0 m und ly= 5,0 m lx/ly=3,0/5,0=0,6 Der Tabelle ist zu entnehmen

C1x= 0,085 & C1y= 0,015

Diagramm 1

Es ergeben sich folgende Vordimensionierungsmomente

Mxd=



d v. C1x . q^.lx2 = 1,5 ^. 0,085 ^. 1,04 [kN/m²] ^.(3.0 [m])² = 1.19 [kN^.m]

Myd=



^d^{. C}^{1y .}q.ly2 = 1,5 ^.0,015 ^. 1,04 [kN/m²] ^.(5,0 [m])² = 0,59 [kN^.m]

v



d= Dimensionierungskoeffizient (d.h. 1,5 für die vorherrschenden Belastungen)

(12)

5.4 Auswahl der Sandwichstärke

Sind die Werte der Kräfte bekannt, so kann die Sandwich-Stärke mithilfe des Diagramms 4 in An- hang A3 bestimmt werden (Airex 82.60).

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kernstärke (mm)

Dimensionierungsmoment (KNm/m)

UD 2 Lagen 100 gr ( 0°/90°) UD 2 Lagen 250 gr ( 0°/90°) UD 2 Lagen 300 gr ( 0°/90°) UD 4 Lagen 250 gr ( 0°/90°)

Anhand des Diagramms lässt sich feststellen, dass die folgende Lösung für dieses Projekt geeignet ist:

Lösung: Airex 82.60

UD 4 Lagen 250 gr (0°/90°) 30 mm

(13)

6 Zusammenfassung

6.1 Angaben zu Produktionskosten sowie zu funkelektrischen und mechanischen Ei- genschaften.

Die untenstehende Tabelle enthält eine Übersicht der vorgenommenen Messungen und Analysen.

Material

11

12

UD glass R UD glass E XE glass

8 / 9 4

6

7

10

Kostenindex

Index der Funkeigen-

schaften

Index der mechanischen Eigenschaften

Diagramm Nr.

BeschichtungPlatte Parabeam

Werzalit

Kern

Airex 82.60 Nomex ¹⁾

Extr. Polystyrol ²⁾ Polyurethan ²⁾ Tubulam ¹⁾

1 3 5

3 2 4

3

1

3 4

5 4

1 2 5

3 4 3

3 3 2

4 5 4

5 2 2

3 1 4

Legende:

1 sehr unvorteilhaft 2 unvorteilhaft 3 mittelmässig 4 vorteilhaft 5 sehr vorteilhaft

1) Wabenförmige Struktur

2) Heikel in der Anwendung, schwer zu verarbeiten, Risiko punktueller Verarbeitungsfehler

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6.2 Parabeam 6.2.1 Allgemeines

Parabeam ist ein dreidimensionaler Glasfaserwebstoff. Er besteht aus zwei Schichten bidirektiona- ler Webstoffe, die untereinander mittels vertikal angeordneter Fasern verbunden sind. Dadurch entsteht ein Zwischenraum zwischen den zwei Schichten. Während der Imprägnierung mit dem Füllmedium wird das Material gepresst, aber unmittelbar nach der Pressung dehnt sich Parabeam wieder auf seine ursprüngliche Höhe aus und bildet so ein widerstandsfähiges, strapazierfähiges, steifes und leichtes Laminat, das formstabil ist.

Parabeam ist in Rollen mit Stärken von 3 bis 24 mm erhältlich.

Anlässlich der durchgeführten Messversuche an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (ETHL), hat Parabeam die besten Resultate im Bereich der gemessenen Frequenzen zwischen 2 GHz und 18 GHz erzielt.

6.2.2 Anwendung

Aufgrund der Messresultate ist dieses Material ideal für den Ersatz der vorhandenen Tuchabde- ckungen oder für jene Anlagen mit kleineren Plattenabmessungen (gem. untenstehendem Dia- gramm).

Für grössere Abmessungen ist die aus Verbundmaterial in Sandwichform gefertigte Abdeckung Airex 82.60 eine gute Lösung, sofern sie gemäss diesen Richtlinien bemessen und montiert wird.

6.2.3 Dimensionierungsdiagramm für Parabeam

6.2.4 Befestigung

Wie bereits unter 3.1.3 erwähnt, stellt die Befestigung einen wichtigen Parameter für das mechanische Verhalten und die Funkstrahldurchlässigkeit einer Platte dar.

Um die Halterung des vorgeschlagenen Systems zu überprüfen, wurde ein Pilotversuch auf einer bestehenden Anlage durchgeführt.

Es wurde ein Befestigungssystem gewählt, das für grossflächige Lärmschutzwände verwendet wird. Diese Lösung hat den Vorteil, dass sie einfach, kostengünstig und leicht anzuwenden ist. Sie

2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00

1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 3.00 3.10

I

y Breite [m]

I

_x

Höhe [m]

Maximale Abmessungen Höhe / Breite

für Parabeam - Platten Maximale Abmessungen Höhe / Breite

für Parabeam - Platten

(15)

hat sich bereits bei der Anbringung von Glaswänden bewährt, die seit Jahren längs der Autobah- nen angebracht werden.

A Parameter der Anlage:

 Parabeam-Wand von 234 cm x 144 cm.

 Wandstärke 15 mm

 Aussenkanten mit E-/Epoxy-Glas auf 50 mm verstärkt

 Auf einer Seite mit PUR IMRON 700 / RAL 8011 (Farbton der aktuellen Tragstruktur) gestri- chen.

 Montage und Demontage von aussen.

B Prinzipschema der Befestigung:

C Bemerkungen

Es ist hervorzuheben, dass die vorgeschlagene Lösung an die Bedingungen der entsprechenden Anlage angepasst ist und nicht als allgemeingültige Lösung betrachtet werden darf.

Dies bedeutet, dass der planende Ingenieur die Parameter seines Projektes überprüfen muss, um die für seinen Fall passende Lösung zu finden.

6.3 Schlussbemerkung

Nebst den unten genannten Referenzen basiert diese Studie auf einer Versuchsreihe, die zwischen 1999 und 2000 an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (ETHL) durch- geführt wurde. Die Auswahl der Proben erfolgte durch Analyse der mechanischen und elektrischen Eigenschaften verschiedener Materialien. Den Autoren dieser Richtlinie erschien es interessant, neue Materialien zu testen, die ihres Wissens nach bisher in diesem Bereich noch nie eingesetzt worden waren. Dies gilt besonders für das Material Parabeam, das hervorragende Ergebnisse erzielt hat.

Abschliessend sei angemerkt, dass die Tests unter Bedingungen erfolgt sind, die sich erheblich von den Bedingungen unterscheiden, denen die Schutzwände vor Ort ausgesetzt sein werden.

(16)

7 Bibliografie

7.1. ANTENNENABDECKUNGEN AUS POLYURETHAN-HARTSCHAUM; Peter Hügli, Herausgege- ben von der Schweizerischen Post, 1973.

7.2. MATERIAUX COMPOSITES, TRAITÉ DES NOUVELLES TECHNOLOGIES; Daniel Gay, Hermes (Quatrième édition), 1997.

7.3. ANALYSIS OF RADOME-ENCLOSED ANTENNAS; Dennis J. Kozakoff; Artech House Boston + London,1997.

7.4. NORM SIA 160 "EINWIRKUNGEN AUF TRAGWERKE", Schweiz. Ingenieur- und Architektenver- ein, 1989.

7.5. SANDWICH TECHNOLOGY, Alusuisse Airex AG, 1997.

7.6. REINFORCEMENTS FOR COMPOSITES-SELECTOR GUIDE, Hexcel Fabrics,1997.

7.7. VITESSES DE VENT MAXIMALES ET PRESSIONS DYNAMIQUES, Institut suisse de météorolo- gie, 27 décembre 1999.

7.8. TABLES FOR ANALYSES OF PLATES, SLABS AND DIAPHRAGMS; R. Bores, Bauverlay Ed, 1979.

7.9. PARABEAM 3D GLASS FABRICS, TECHNICAL DATA SHEET; April 1998.

7.10. WATKINS-JOHNSON COMPANY, John E. Hill, Catalogue n°110 (1988).

(17)

8 Anhang A: Dimensionierungsdiagramme

8.1 A1 Allgemeines

Zu Beginn eines Projekts zur Realisierung einer funkstrahldurchlässigen Wand sind mehrere Vari- anten denkbar. Man wird deshalb nicht auf eine Analyse mit mehreren Kriterien zurückgreifen, deren Durchführung sich als sehr komplex erweisen kann. In der Mehrzahl der Fälle muss der Typ der Wandung und die damit verbundenen ungefähren Kosten relativ schnell ermittelt werden. Ziel dieses Abschnitts ist es, dem Projektingenieur ein Vordimensionierungswerkzeug in Form von Vor- dimensionierungsdiagrammen in die Hand zu geben.

8.2 A2 Anwendungsbereiche

Um die Nutzung dieser Vordimensionierungsdiagramme so einfach wie möglich zu gestalten, wur- den gewisse Annahmen getroffen.

Folgende Belastungen werden geprüft:

 Biegekräfte

 Scherkräfte

 Örtliches Knicken (Sandwich-Strukturen)

Folgende Elemente werden in den Diagrammen nicht berücksichtigt:

 Aussergewöhnliche Ereignisse (Steinschlag, Vandalismus, punktuelle Belastungen usw.)

 Befestigungs- und Auflagesysteme

(18)

8.3 A3 Liste der Diagramme 8.3.1 Diagramm 1

Belastungswerte aufgrund von Biegungen im Verhältnis zu den Grössen lx und ly der Platte

Diagramm aus [6.8]

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

l

_x

/l

_y

C

1

my

mx

(19)

8.3.2 Diagramm 2:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Airex 63.50, Stärke 20 bis 100 mm Keine Referenzprüfmuster

Vordimensionierungsdiagramm

0,0 0 0,5 0 1,0 0 1,5 0 2,0 0 2,5 0

20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kernstärke (mm)

Dimensionierungsmoment (KN/m)

(20)

8.3.3 Diagramm 3:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Airex 63.80, Stärke 20 bis 100 mm Keine Referenzprüfmuster

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Kernstärke (mm)

Dimensionierungsmoment (KN/m)

(21)

8.3.4 Diagramm 4

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Airex 82.60, Stärke 20 bis 100 mm

Referenzprüfmuster Airex R82.60/40 mm – Verre XE 1x500 g/m² – époxy, n°98203/99/01 Airex R82.60/40 mm – Verre UE 2x250 g/m² – époxy, n°98203/99/02

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

20 30 40 50 60 70 80 90 100

(22)

8.3.5 Diagramm 5:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Airex 82.80, Stärke 20 bis 100 mm

Keine Referenzprüfmuster

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

20 30 40 50 60 70 80 90 100

(23)

8.3.6 Diagramm 6:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m²

Kern: Nomex Stärke 20 bis 100 mm

Referenzprüfmuster Nomex / 40 mm – Verre UE 2x250 g/m² – époxy, n°98203/99/03 (NAB1)

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

20 30 40 50 60 70 80 90 100

(24)

8.3.7 Diagramm 7:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Tubulam, Stärke 20 bis 100 mm

Referenzprüfmuster Tubulam / 40 mm – Verre UE 2x250 g/m2 – epoxy no 98203/99/04 (NAT1)

(25)

8.3.8 Diagramm 8:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Extrudiertes Polystyrol,

Stärke 20 bis 100 mm

Referenzprüfmuster Polystyrène extr./ 40 mm – Verre UR 2x250 g/m² époxy, n°98203/00/01

0,00 1,00 2,00 3,00

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Dimensionierungssmoment (KN/m)

(26)

8.3.9 Diagramm 9:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m² Kern: Extrudiertes Polystyrol,

Referenzprüfmuster Polystyrène extr./ 40 mm – Verre UR 2x250 g/m² époxy, n°98203/00/02

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Dimensionierungsmoment (KN/m)

(27)

8.3.10 Diagramm 10:

Sandwich-Struktur: Beschichtung: UDx Glass E 100 bis 500 g/m² UDy Glass E 100 bis 500 g/m²

Kern: Polyurethan-Schaum,

Referenzprüfmuster Polyuréthane/40 mm – Verre UE 2x250 g/m² – époxy n°98203/00/07

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

20 30 40 50 60 70 80 90 100

Dimensionierungsmoment (KN/m)

(28)

8.3.11 Diagramm 11:

Struktur Parabeam-Platte: Stärke 3 bis 24 mm

Referenzprüfmuster: Parabeam / 6mm – polyester, n°98203/00/04 Parabeam / 17 mm – polyester, n°98203/00/05

0 0.5 1 1.5 2 2.5

3.3 4.5 6 8 9.5 10.7 12.5 15 17.5 20 22.5 25

Ausdehnungsmoment KN/m

Plattenstärke (mm)

(29)

8.3.12 Diagramm 12:

Struktur Werzalit-Platte: Stärke 3.3 bis 17 mm

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00

5 mm 10 mm 15 mm 20 mm

Plattenstärke (mm)

Dimensionierungsmoment (KN/m)

9 Anhang B

Versuchsbericht der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (ETHL) vom 16. De- zember 2000, erstellt von J.-F. Zürcher.

Kann bei ar Immo UNS Umweltmanagement, Normen und Standards angefordert werden.