1  Panel specification Kingspan KS1150 NF 100 MQ according German approval Z-10.49-536







Cross section values per [m] of wall width


Outer sheet type M                  

Nominal thickness  t_nom = 0.60 mm

Design thickness   t_d   = 0.54 mm

Cross sectional area  A = 5.40 cm^2/m



Inner sheet type Q                  

Nominal thickness  t_nom = 0.50 mm

Design thickness   t_d   = 0.44 mm

Cross sectional area  A = 4.40 cm^2/m



Sandwich panel                                     Design values for wrinkling stress

Element thickness = 100.0 mm

                                                   Outer sheet type M                  

Section modulus  W_outside =  53.70 cm^3/m         Serviceability limit state (SLS)

                 W_inside  =  43.76 cm^3/m                            T <= 20°C   T > 20°C

Moment of inertia  I =  239.8 cm^4/m               Sigma_w, field     174.0 MPa   158.0 MPa

Bending stiffness  B =  503.6 kNm^2/m              Sigma_w, support   122.0 MPa   111.0 MPa

Shear stiffness    S =  296.7 kN/m

                                                   Ultimate limit state (ULS)

                                                                      T <= 20°C   T > 20°C

                                                   Sigma_w, field     174.0 MPa   158.0 MPa

                                                   Sigma_w, support   122.0 MPa   111.0 MPa

Material parameters


Steel cover sheets                                 Inner sheet type Q                  

Modulus of elasticity  E = 210000 MPa              Serviceability limit state (SLS)

Yield strength  fy = 280 MPa                                          T <= 20°C   T > 20°C

                                                   Sigma_w, field     152.0 MPa   152.0 MPa

                                                   Sigma_w, support   122.0 MPa   122.0 MPa

Foam core  IPN3

Shear modulus   Gs  = 3.00 MPa                     Ultimate limit state (ULS)

Shear strength  fcv = 0.110 MPa                                       T <= 20°C   T > 20°C

Compression strength  fcc = 0.070 MPa              Sigma_w, field     152.0 MPa   152.0 MPa

                                                   Sigma_w, support   122.0 MPa   122.0 MPa


2  Structural frame and loads

Loads     Type 1: Trapezodial distributed load from a to a+b

          Type 2: Pointload at a          

          Type 3: Temperature difference over full girder length


Wind                           Load Type    q1       Start      q2      Length

                                          [kN/m^2]    [m]     [kN/m^2]    [m]

wc  wind compression load          1       0.400     0.000     0.400     4.000

                                   1       0.400     4.000     0.400     3.000

                                   1       0.400     7.000     0.400     4.000

ws  wind suction load              1      -0.350     0.000    -0.350     4.000

                                   1      -0.350     4.000    -0.350     3.000

                                   1      -0.350     7.000    -0.350     4.000


Temperature Ultimate limit state (ULS)      dT1

                                           [°C]

tsu,uls  temperature, summer       3      55.000

twi,uls  temperature, winter       3     -40.000


Temperature Service limit state (SLS)       dT1

                                           [°C]

tsu,sls  temperature, summer       3      55.000

twi,sls  temperature, winter       3     -40.000



3  Inital forces and deflections


3.1  Ultimate limit state (ULS), a serie of simply supported panels


3.1.1  wc, wind compression load

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1          0.800        2.00       0.533        2.00

  2          0.450        1.50       0.235        1.50

  3          0.800        2.00       0.533        2.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000       0.800       0.800

  2          0.000      -0.800       0.600       1.400

  3          0.000      -0.600       0.800       1.400

  4          0.000      -0.800       0.000       0.800


3.1.2  ws, wind suction load

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1         -0.700        2.00      -0.466        2.00

  2         -0.394        1.50      -0.205        1.50

  3         -0.700        2.00      -0.466        2.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000      -0.700      -0.700

  2          0.000       0.700      -0.525      -1.225

  3          0.000       0.525      -0.700      -1.225

  4          0.000       0.700       0.000      -0.700


3.1.3  tsu, temperature summer

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1          0.000        0.00      -1.320        2.00

  2          0.000        0.00      -0.742        1.50

  3          0.000        0.00      -1.320        2.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000       0.000       0.000

  2          0.000       0.000       0.000       0.000

  3          0.000       0.000       0.000       0.000

  4          0.000       0.000       0.000       0.000


3.1.4  twi, temperature winter

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1          0.000        0.00       0.960        2.00

  2          0.000        0.00       0.540        1.50

  3          0.000        0.00       0.960        2.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000       0.000       0.000

  2          0.000       0.000       0.000       0.000

  3          0.000       0.000       0.000       0.000

  4          0.000       0.000       0.000       0.000



3.2  Serviceability limit state (SLS), multi-span panel


3.2.1  wc, wind compression load - normal temperature -

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1          0.582        0.00       0.440        0.00

  2         -0.020        0.00       0.131        0.00

  3          0.582        0.00       0.440        0.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000       0.684       0.684

  2         -0.466      -0.916       0.600       1.516

  3         -0.466      -0.600       0.916       1.516

  4          0.000      -0.684       0.000       0.684


3.2.2  ws, wind suction load - normal temperature -

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1         -0.510        1.80      -0.385        2.00

  2          0.018        1.35      -0.114        1.50

  3         -0.510        2.20      -0.385        2.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000      -0.598      -0.598

  2          0.408       0.802      -0.525      -1.327

  3          0.408       0.525      -0.802      -1.327

  4          0.000       0.598       0.000      -0.598


3.2.3  tsu, temperature summer

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1          3.573        4.00      -0.631        0.00

  2          3.573        0.00       0.056        0.00

  3          3.573        0.00      -0.631        0.00

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000       0.893       0.893

  2          3.573       0.893       0.000      -0.893

  3          3.573       0.000      -0.893      -0.893

  4          0.000      -0.893       0.000       0.893


3.2.4  twi, temperature winter

Sagging moments / Deflections

 Bay           Mf         Xmf          f          Xf

 [-]        [kNm/m]       [m]         [cm]        [m]

  1         -2.599        4.00       0.459        1.60

  2         -2.599        0.00      -0.041        1.50

  3         -2.599        0.00       0.459        2.40

Hogging moments / Reaction at the support

Support        Mst        Qle         Qri          V

 [-]        [kNm/m]     [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

  1          0.000       0.000      -0.650      -0.650

  2         -2.599      -0.650       0.000       0.650

  3         -2.599       0.000       0.650       0.650

  4          0.000       0.650       0.000      -0.650



4  Design of sandwich panel


4.1  Ultimate limit state (ULS)


4.1.1  Limited normal stresses in face layers: Bay 

       gamma_m,sigma_w(outer shell)= 1.20 gamma_m,sigma_w(inner shell)= 1.20  gamma_m,fy= 1.10


Load combination              Bay   Sigma,o    Sigma_w,o  util.   Sigma,i    Sigma_w,i  Util.

       [-]                    [-]    [MPa]       [MPa]     [-]     [MPa]       [MPa]     [-]

1.50*Wc                        1     -22.3   <   131.7    0.170     27.4   <   254.5    0.108

                               2     -12.6   <   131.7    0.095     15.4   <   254.5    0.061

                               3     -22.3   <   131.7    0.170     27.4   <   254.5    0.108

1.50*Ws                        1      19.6   <   254.5    0.077    -24.0   <   126.7    0.189

                               2      11.0   <   254.5    0.043    -13.5   <   126.7    0.107

                               3      19.6   <   254.5    0.077    -24.0   <   126.7    0.189


4.1.2  Limited shear stress in the core material:  gamma_m= 1.37


Load combination            Support    Tau         fcv     Util.

       [-]                    [-]     [MPa]       [MPa]     [-]

1.50*Wc                        1      0.012   <   0.080    0.151

                               2      0.012   <   0.080    0.151

                               3      0.012   <   0.080    0.151

                               4      0.012   <   0.080    0.151

1.50*Ws                        1      0.011   <   0.080    0.132

                               2      0.011   <   0.080    0.132

                               3      0.011   <   0.080    0.132

                               4      0.011   <   0.080    0.132


4.1.3  Compression stresses at support, support widths:  gamma_m= 1.26


Load combination            Support    Al        Req  b      Exist b   Util.

                              [-]    [kN/m]       [mm]         [mm]     [-]

   1.50*Wc                     1      1.200       21.6    <    40.0    0.540

                               2      2.100       37.8    <    60.0    0.630

                               3      2.100       37.8    <    60.0    0.630

                               4      1.200       21.6    <    40.0    0.540



4.2  Serviceability limit state (SLS)


4.2.1  Limited normal stresses in face layers: Bay 

       gamma_m,sigma_w(outer shell)= 1.05 gamma_m,sigma_w(inner shell)= 1.05  gamma_m,fy= 1.00


Load combination              Bay   Sigma,o    Sigma_w,o  util.   Sigma,i    Sigma_w,i  Util.

       [-]                    [-]    [MPa]       [MPa]     [-]     [MPa]       [MPa]     [-]

1.0*Wc+0.6*Twi                 1      -2.0   <   165.7    0.012      2.4   <   280.0    0.009

                            2   without design

                               3      -2.0   <   165.7    0.012      2.4   <   280.0    0.009

0.6*Wc+1.0*Twi              1   without design

                            2   without design

                            3   without design

1.0*Ws+0.6*Tsu                 1       0.1   <   280.0    0.000     -0.1   <   144.8    0.001

                            2   without design

                               3       0.1   <   280.0    0.000     -0.1   <   144.8    0.001

0.6*Ws+1.0*Tsu              1   without design

                            2   without design

                            3   without design

1.0*Wc+0.6*Tsu                 1     -34.6   <   150.5    0.230     42.5   <   280.0    0.152

                               2     -39.6   <   150.5    0.263     48.6   <   280.0    0.174

                               3     -34.6   <   150.5    0.230     42.5   <   280.0    0.152

0.6*Wc+1.0*Tsu              1   without design

                               2     -66.4   <   150.5    0.441     81.4   <   280.0    0.291

                            3   without design

1.0*Ws+0.6*Twi                 1      26.0   <   280.0    0.093    -31.9   <   144.8    0.220

                               2      28.8   <   280.0    0.103    -35.3   <   144.8    0.244

                               3      26.0   <   280.0    0.093    -31.9   <   144.8    0.220

0.6*Ws+1.0*Twi              1   without design

                               2      48.2   <   280.0    0.172    -59.2   <   144.8    0.409

                            3   without design


4.2.2  Limited normal stresses in face layers: Support

       gamma_m,sigma_w(outer shell)= 1.05 gamma_m,sigma_w(inner shell)= 1.05  gamma_m,fy= 1.00


Load combination            Support  Sigma,o   Sigma_w,o  Util.   Sigma,i    Sigma_w,i  Util.

       [-]                    [-]    [MPa]       [MPa]     [-]     [MPa]       [MPa]     [-]

1.0*Tsu                        2     -66.5   <   105.7    0.629     81.7   <   280.0    0.292

                               3     -66.5   <   105.7    0.629     81.7   <   280.0    0.292

1.0*Twi                        2      48.4   <   280.0    0.173    -59.4   <   116.2    0.511

                               3      48.4   <   280.0    0.173    -59.4   <   116.2    0.511

1.0*Wc+0.6*Twi                 2      37.7   <   280.0    0.135    -46.3   <   116.2    0.398

                               3      37.7   <   280.0    0.135    -46.3   <   116.2    0.398

0.6*Wc+1.0*Twi                 2      53.6   <   280.0    0.191    -65.8   <   116.2    0.566

                               3      53.6   <   280.0    0.191    -65.8   <   116.2    0.566

1.0*Ws+0.6*Tsu                 2     -47.5   <   105.7    0.449     58.3   <   280.0    0.208

                               3     -47.5   <   105.7    0.449     58.3   <   280.0    0.208

0.6*Ws+1.0*Tsu                 2     -71.1   <   105.7    0.673     87.3   <   280.0    0.312

                               3     -71.1   <   105.7    0.673     87.3   <   280.0    0.312

1.0*Wc+0.6*Tsu                 2     -31.3   <   105.7    0.296     38.3   <   280.0    0.137

                               3     -31.3   <   105.7    0.296     38.3   <   280.0    0.137

0.6*Wc+1.0*Tsu                 2     -61.3   <   105.7    0.580     75.3   <   280.0    0.269

                               3     -61.3   <   105.7    0.580     75.3   <   280.0    0.269

1.0*Ws+0.6*Twi                 2      21.4   <   280.0    0.077    -26.3   <   116.2    0.227

                               3      21.4   <   280.0    0.077    -26.3   <   116.2    0.227

0.6*Ws+1.0*Twi                 2      43.8   <   280.0    0.157    -53.8   <   116.2    0.463

                               3      43.8   <   280.0    0.157    -53.8   <   116.2    0.463


4.2.3  Limited shear stress in the core material: gamma_m= 1.10


Load combination            Support    Tau         fcv     Util.

       [-]                    [-]     [MPa]       [MPa]     [-]

1.0*Tsu                        1      0.009   <   0.100    0.090

                               2      0.009   <   0.100    0.090

                               3      0.009   <   0.100    0.090

                               4      0.009   <   0.100    0.090

1.0*Twi                        1      0.007   <   0.100    0.066

                               2      0.007   <   0.100    0.066

                               3      0.007   <   0.100    0.066

                               4      0.007   <   0.100    0.066

1.0*Wc+0.6*Twi                 1      0.003   <   0.100    0.030

                               2      0.013   <   0.100    0.132

                               3      0.013   <   0.100    0.132

                               4      0.003   <   0.100    0.030

0.6*Wc+1.0*Twi                 1      0.002   <   0.100    0.024

                               2      0.012   <   0.100    0.121

                               3      0.012   <   0.100    0.121

                               4      0.002   <   0.100    0.024

1.0*Ws+0.6*Tsu                 1      0.001   <   0.100    0.006

                               2      0.014   <   0.100    0.135

                               3      0.014   <   0.100    0.135

                               4      0.001   <   0.100    0.006

0.6*Ws+1.0*Tsu                 1      0.005   <   0.100    0.054

                               2      0.014   <   0.100    0.139

                               3      0.014   <   0.100    0.139

                               4      0.005   <   0.100    0.054

1.0*Wc+0.6*Tsu                 1      0.012   <   0.100    0.123

                               2      0.006   <   0.100    0.061

                               3      0.006   <   0.100    0.061

                               4      0.012   <   0.100    0.123

0.6*Wc+1.0*Tsu                 1      0.013   <   0.100    0.132

                               2      0.004   <   0.100    0.036

                               3      0.004   <   0.100    0.036

                               4      0.013   <   0.100    0.132

1.0*Ws+0.6*Twi                 1      0.010   <   0.100    0.100

                               2      0.005   <   0.100    0.053

                               3      0.005   <   0.100    0.053

                               4      0.010   <   0.100    0.100

0.6*Ws+1.0*Twi                 1      0.010   <   0.100    0.102

                               2      0.003   <   0.100    0.032

                               3      0.003   <   0.100    0.032

                               4      0.010   <   0.100    0.102


4.2.4  Compression stresses at support, support widths: gamma_m= 1.07


Load combination            Support    Al        Req  b      Exist b   Util.

                              [-]    [kN/m]       [mm]         [mm]     [-]

   1.0*Tsu                     1      0.893       13.7    <    40.0    0.341

                               4      0.893       13.7    <    40.0    0.341

   1.0*Twi                     2      0.650        9.9    <    60.0    0.166

                               3      0.650        9.9    <    60.0    0.166

   1.0*Wc+0.6*Twi              1      0.294        4.5    <    40.0    0.112

                               2      1.906       29.1    <    60.0    0.486

                               3      1.906       29.1    <    60.0    0.486

                               4      0.294        4.5    <    40.0    0.112

   0.6*Wc+1.0*Twi              2      1.560       23.8    <    60.0    0.397

                               3      1.560       23.8    <    60.0    0.397

   0.6*Ws+1.0*Tsu              1      0.535        8.2    <    40.0    0.204

                               4      0.535        8.2    <    40.0    0.204

   1.0*Wc+0.6*Tsu              1      1.220       18.6    <    40.0    0.466

                               2      0.980       15.0    <    60.0    0.250

                               3      0.980       15.0    <    60.0    0.250

                               4      1.220       18.6    <    40.0    0.466

   0.6*Wc+1.0*Tsu              1      1.303       19.9    <    40.0    0.498

                               2      0.017        0.3    <    60.0    0.004

                               3      0.017        0.3    <    60.0    0.004

                               4      1.303       19.9    <    40.0    0.498


4.2.5  Deflections: gamma_m= 1.0


Load combination              Bay       f         Perm. f, L/100   Util.

       [-]                    [-]     [cm]              [cm]        [-]

1.0*Tsu                        1     -0.631      <      4.000      0.158

                               2      0.056      <      3.000      0.019

                               3     -0.631      <      4.000      0.158

1.0*Twi                        1      0.459      <      4.000      0.115

                               2     -0.041      <      3.000      0.014

                               3      0.459      <      4.000      0.115

1.0*Wc                         1      0.440      <      4.000      0.110

                               2      0.131      <      3.000      0.044

                               3      0.440      <      4.000      0.110

1.0*Ws                         1     -0.385      <      4.000      0.096

                               2     -0.114      <      3.000      0.038

                               3     -0.385      <      4.000      0.096

0.75*Wc0.6*1.0*Twi             1      0.606      <      4.000      0.151

                               2      0.074      <      3.000      0.025

                               3      0.606      <      4.000      0.151

0.6*0.75*Wc+1.0*Twi            1      0.657      <      4.000      0.164

                               2      0.018      <      3.000      0.006

                               3      0.657      <      4.000      0.164

0.75*Ws+0.6*1.0*Tsu            1     -0.668      <      4.000      0.167

                               2     -0.052      <      3.000      0.017

                               3     -0.668      <      4.000      0.167

0.6*0.75*Wc+1.0*Tsu            1     -0.805      <      4.000      0.201

                               2      0.004      <      3.000      0.001

                               3     -0.805      <      4.000      0.201



5.1  Design of connection elements


Loads     Type 1: Trapezodial distributed load from a to a+b

          Type 2: Pointload at a          

          Type 3: Temperature difference over full girder length


Wind                           Load Type    q1       Start      q2      Length

                                          [kN/m^2]    [m]     [kN/m^2]    [m]

ws  wind suction load              1      -0.350     0.000    -0.350     4.000

                                   1      -0.350     4.000    -0.350     3.000

                                   1      -0.350     7.000    -0.350     4.000


Temperature Service limit state (SLS)       dT1

                                           [°C]

tsu,sls  temperature, summer       3      55.000

twi,sls  temperature, winter       3     -40.000



Tension capacity of the connection elements, gamma_m= 1.33


End support          Fz,d= Fz,k/gamma_m= 2.30/1.33= 1.73 kN/connection element

Internal support     Fz,d= Fz,k/gamma_m= 2.30/1.33= 1.73 kN/connection element


Reaction at the supports, single load case excluding safety factors


Support   V(ws,uls)   V(wc,sls)   V(ws,sls)   V(tsu,sls)  V(twi,sls)

  [-]      [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]      [kN/m]

   1       -0.700       0.684      -0.598       0.893      -0.650

   2       -1.225       1.516      -1.327      -0.893       0.650

   3       -1.225       1.516      -1.327      -0.893       0.650

   4       -0.700       0.684      -0.598       0.893      -0.650


Reaction at the supports, load combination including safety factors - reqired connection

elements rely on the module width, module width = 1.150 m


Load combination        Support       Vlfk     req. n_con   cho. n_con

                          [-]        [kN/m]        [-]         [-]

1.50*(0.6*Ws,sls+1.0*Twi)  1         -1.513         2           2

1.50*(1.0*Ws,sls+0.6*Tsu)  2         -2.794         2           2

1.50*(1.0*Ws,sls+0.6*Tsu)  3         -2.794         2           2

1.50*(0.6*Ws,sls+1.0*Twi)  4         -1.513         2           2



The proof "Introduction of the dead load of the wall into the substructure" is not part

of this design and must be done subsequently!


6  Summary of design


Ultimate limit state (ULS)

sigma_w,f      18.9 %

sigma_w,st       -

fcv            15.1 %

fcc            63.0 %

Serviceability limit state (SLS)

sigma_w,f      44.1 %

sigma_w,st     67.3 %

fcv            13.9 %

fcc            49.8 %

f              20.1 %





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