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Biogene Faserverbundlamelle
Forschung und Entwicklung von geklebten, faserverstärkten und gebogenen Brettlamellen
Forschungsthema
Im Rahmen dieses Kooperationsprojektes mit der Arkus International AG werden gebogene Brettlamellen miteinander verklebt und zusätzlich in den Klebefugen mit verschiedenen, hochfesten Faserwerkstoffen verstärkt. Die gebogenen Brettlamellen werden in einer gitternetzähnlichen Struktur angeordnet umso ein statisch effizientes Raumtragwerk zu konstruieren. Die neuartige Konstruktionsweise wird vorwiegend für Dachtragwerke eingesetzt, beginnend mit einfachen Carports, über Ein- und Mehrfamilienhäusern bis hin zu Hallenkonstruktionen . Im Vergleich zu unverstärkten Brettstapelbauten oder Brettschichtholzträgern spart diese Bauweise, Holz und ermöglicht gleichzeitig schlankere Tragwerke mit geringeren Bauteilhöhen . Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts stehen das Verhalten von Glasfasern und Karbonfasern im Verbund mit Holzlamellen, die Trageigenschaften der Verbundkonstruktion sowie mögliche Fertigungs- und Fügungstechniken der gebogenen Verbundlamellen.
Versuche
Die ersten Versuchsreihen mit 4-Punkt-Biegeversuchen untersuchen verschiedene Faserwerkstoffe auf ihre Effizienz und Wirtschaftlichkeit zur Verstärkung von Brettlamellen . Die geeignetsten zwei Strukturen werden für die zweite Versuchsreihe ausgewählt, um das Verhalten der Knotenpunkte in der Gitternetzstruktur zu erforschen. Dafür werden zwei gebogene, sich kreuzende Faserverbundlamellen mit einer Einzellast mittig im Knotenpunkt belastet. Diese nicht bogenaffine Laststellung führt, analog zu asymmetrischen Lasten wie Schnee und Wind, zu großen Biegemomenten in der Konstruktion. Mit den gewonnenen Ergebnissen wird die Momententragfähigkeit der Knoten bestimmt und auf die Tragfähigkeit einer vollständigen Gitternetzstruktur zurückgerechnet. In einer abschließenden Versuchsreihe wird die Tragfähigkeit von größeren Teilelementen und schließlich von ca. 6 m x 6 m großen Dachelementen bestimmt. Parallel zu den Versuchen werden Berechnungen mit dem FEM-Programm Ansys und dem Stabwerksprogramm GSA durchgeführt.
