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Dokumentation zur

Veranstaltung am 20. Mai 1999 Krefeld

ZiTex-Forum

„Innovatives Bauen mit Textilien und textilbewehrten Werkstoffen“

Im Auftrag des

Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr

des Landes Nordrhein-Westfalen

erstellt von Matrix GmbH Düsseldorf

im Mai 1999

ZiTex – Eine Initiative des Ministeriums für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr und der Textilorganisationen des Landes Nordrhein-Westfalen

Ansprechpartner: Matrix GmbH, Telefon: (0211) 75707-18, Fax: (0211) 987300

Z TexZukunftsinitiative Textil NRW

ZiTex-Forum

„Innovatives Bauen mit Textilien und textilbewehrten Werkstoffen“

in der IHK Mittlerer Niederrhein, Krefeld

Chairman: Carl-Georg Kleppe, Kommunikationsberater für technische Textilien, Münster

Programm

10.00 Uhr Eröffnung Dr. Schwarz, Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr NRW

10.15 Uhr Innovatives Bauen mit technischen Textilien – Perspektiven und

Entwicklungstrends C.-G. Kleppe, Kommunikationsberater für

technische Textilien, Münster 11.00 Uhr Textilbewehrter Beton - Anwendungen und Möglichkeiten

Dr.-Ing. M. Tschötschel, Deutscher Beton-Verein e.V.,

für den Gemeinschaftsforschungskreis textilbewehrter Beton, Wiesbaden

11.30 Uhr Textilbewehrtes Holz - neue Möglichkeiten in der Baukonstruktion

Prof. Dr.-Ing. P. Haller, Technische Universität Dresden, Institut für Baukonstruktion und Holzbau, Dresden

12.00 Uhr Diskussion

Mit Referenten von Vortrag 1-3 12.30 Uhr Lunch

Dabei Möglichkeit zu ersten Kontaktgesprächen

Matrix GmbH / DBR Zukunftsinitiative Textil NRW 2

Z TexZukunftsinitiative Textil NRW

13.45 Uhr Neues Bauen mit pultrudierten Trägerprofilen aus textilglasverstärkten

Kunststoffen Dipl.-Ing. S. Krogh Pedersen, Fiberline A/S,

Kolding (DK) 14.15 Uhr Membran-Architektur heute und morgen

Dipl.-Ing. K. Koch, Birdair Europe Strohmeyer, Kastanienbaum/Luzern (CH)

14.45 Uhr Leichtbau-Strukturen mit pneumatischen Muskeln

Dipl.-Ing. A. Thallemer, Festo AG & Co., Eßlingen

15.15 Uhr Textile Fassaden – maßgeschneiderte Oberflächenverkleidungen

für Alt- und Neubauten Dipl.-Ing. J. Tritthardt, IF Ingenieurgemeinschaft

Flächentragwerke, Reichenau 15.45 Uhr Diskussion

Mit Referenten von Vortrag 1 und 4-7 16.30 Uhr Verabschiedung Kaffee-Party

Erneut Möglichkeiten zu Kontaktgesprächen ca. 17.30 Uhr Ende

Matrix GmbH Forum Bauen am 20.05.99 Teilnehmerliste Stand 17.05.99 S. 1/8

Teilnehmerliste

ZiTex-Forum „Innovatives Bauen mit Textilien und textilbewehrten Werkstoffen“

am 20. Mai 1999 in der IHK Mittlerer Niederrhein im Krefeld Barnekow, Eckhard von Delius GmbH Goldstr. 16 - 18 33602 Bielefeld Bartolitius, Peter Gebrüder Röders AG Marktstr. 19 29614 Soltau Bättig, Georges SACAC Schleuderbetonwerk AG Im Lenzhard CH-5600 Lenzburg Bettenhausen, Frau Dr. Vitrulan Textilglas GmbH 95509 Marktschorgast/Bayern Brockmann, Dipl. Ing. J. Institut für Bauforschung Schinkelstr. 3 52062 Aachen Bruck, Prof. Dr. FPC Produktions AG Otterstr. 34 41836 Hückelhoven Bruns, Johannes Fugafil-Saran GmbH & Co. Ostring 22 46348 Raesfeld


Bromann, Dr. Peter Matrix GmbH Am Falder 4 40589 Düsseldorf Büdding, Rolf Fugafil-Saran GmbH & Co. Ostring 22 46348 Raesfeld Burhoff, Klaus Dömer Frottier GmbH Neuenkirchener Str. 127 48282 Emsdetten Chegdaly, Nabil Ultitex Textilveredlung GmbH Weyerhofstr. 68 47803 Krefeld Cremer, Rudolf Verband der Nordrheinischen Textilindustrie e.V. von-Beckerath-Str. 11 47799 Krefeld Dahmen, Christoph Ultitex Textilveredlung GmbH Weyerhofstr. 68 47803 Krefeld Deußer, Stephan Universität Darmstadt Institut für Statik Alexanderstr. 7 64283 Darmstadt Driesch, Albert VERSEIDAG-INDUTEX GMBH Industriestr. 56 D-47803 Krefeld Ehrecke, Dipl.-Ing. Jana EGGER Spanplattenindustrie Im Kissen 19 59929 Brilon


Einhaus, Frank P. Baumhüter GmbH Lümernweg 186 33378 Rheda-Wiedenbrück Flock, Thomas Junkers & Müllers GmbH Bolksbuscherstr. 27 41239 Mönchengladbach Guth, Dipl. Ing. Michael M. Universität Darmstadt Institut für Statik Alexanderstr. 7 64283 Darmstadt Hoecker, Jens Hoecker Hallenservice Am Hasselbruch 20 32107 Bad Salzuflen Hohenberger, Herr Vitrulan Textilglas GmbH 95509 Marktschorgast/Bayern Hols, Alfons Bünger BOB-Textilwerk KG GmbH & Co. Wichlinghauser Str. 38/40 42277 Wuppertal Jacobs, Eckhard F.A. Kümpers GmbH & Co. Basilikastr. 22-30 48429 Rheine Janssen, Prof. Dr. E. Fachhochschule Niederrhein FB Textil- und Bekleidungstechnik Webschulstr. 31 41065 Mönchengladbach Jung, Jörg Jumbo-Textil GmbH


Wittener Str. 222 42279 Wuppertal Koch, Hans-Jürgen Koch Membranen GmbH & Co. KG Nordstr. 1 83253 Rimsting/Chiemsee Kohn, Hans-Ulrich Rökona Textilwerk GmbH Schaffhausenstr. 101 72072 Tübingen Krohn, Claus Architekt Hoeninghausstr. 13a 47809 Krefeld Littwin, Roland Institut für Massivbau RWTH Aachen Mies-von-der-Rohe-Str. 1 52056 Aachen Mohr, Christoph amohr-Textilwerke August Mohr GmbH & Co. KG Hünefeldstr. 57a 42285 Wuppertal Moll, Dr. A. Vitrulan Textilglas GmbH 95509 Marktschorgast/Bayern Müller Rochholz, Herr Prof. Dr.-Ing. Fachhochschule Münster Correnstr. 25 48149 Münster Müller, Gertrud Bundesverband Konfektion Technischer Textilien e.V Karlstr. 90 40210 Düsseldorf


Naderer, Dr. Bärbel Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr des Landes NRW Haroldstr. 4 40190 Düsseldorf Oder-Wieczorek, Dr. Karen Solvay Kunststoffe GmbH Ludwigstr. 12 47495 Rheinberg Osterhoff, Christiane Zebra GmbH Kruppstr. 94 45145 Essen Reckfort, Herr Dr. TaT GmbH Hovesaatstr. 6 48432 Rheine Rüther, Dipl.-Ing. Norbert Glunz AG Industriestr. 1 37079 Göttingen Saxe, Dipl.-Ing. Klaus Universität –GH Essen Universitätsstr. 15 45117 Essen Scheibner, Matthias J. H. Vom Baur Sohn GmbH & Co. KG Marktstr. 34 42369 Wuppertal Schmitz, Dipl.-Ing. Joachim Architekturbüro Alte Rheinstr. 31 47495 Rheinberg


Schulze, Dirk Heinrich Essers GmbH & Co KG Lothforster Str. 50 41849 Wassenberg Seybold, Bernd H. Seybold GmbH & Co. KG Dr.-Christian-Seybold-Str. 4 52349 Düren Simmleit, Dr. Nobert Geschäftsführer SDT STRABAG GmbH Siegburgerstr. 241 50679 Köln Stegmaier, Dr. Thomas ITV Denkendorf FB Technische Textilien Körschtalstr. 26 73770 Denkendorf Stroink, Dr. Klaus Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr des Landes NRW Haroldstr. 4 40190 Düsseldorf Suski, Andrea Matrix GmbH Am Falder 4 40589 Düsseldorf Trömel, Dr. Ing. Annette Conze & Colsman GmbH & Co. KG Bonsfelder Str. 71 42555 Velbert Weber, Dieter Wirtschaftsvereinigung der Bauindustrie e.V. NRW Uhlandstr. 56 40237 Düsseldorf


Weissenberg, Hans-P. Girmes IN-TEX GmbH & Co. KG Johs.-Girmes-Str. 27 47929 Grefrath Weller, Florian Florian Weller GmbH Käthe-Kollwitz-Str. 6 41352 Korschenbroich Wittenborn, Stefan Delius GmbH Goldstr. 16 – 18 33602 Bielefeld Wohlert, Markus Gebrüder Jaeger GmbH & Co. Lohsiepenstr. 51 42369 Wuppertal Zscheile, Dr. Helmut Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. Annaberger Str. 240 09125 Chemnitz


Chairman: Kleppe, Carl-Georg Marketing- und Kommunikationsberater für technische Textilien Am Schloßgarten 4 48149 Münster Referenten: (in der Reihenfolge der Vorträge) Dr. Eike Schwarz Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr des Landes NRW Düsseldorf Dr.-Ing. M. Tschötschel Deutscher Beton-Verein e.V. Wiesbaden Prof. Dr.-Ing. Haller Technische Universität Dresden Institut für Baukonstruktion und Holzbau Dipl.-Ing. S. Krogh Pedersen Fiberline A/S Kolding (DK) Dipl.-Ing. K. Koch Birdair Europe Strohtmeyer, Kastanienbaum/Luzern (CH) Dipl.-Ing. A. Thallemer Festo AG & Co. Eßlingen Dipl.-Ing. J. Tritthardt IF Ingenieurgemeinschaft Flächentragwerke Reichenau

Dr. Eike Schwarz,Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr des Landes NRW, Düsseldorf

Dr. Eike Schwarz,Ministerium für Wirtschaft und Mittelstand, Technologie und Verkehr des Landes NRW, Düsseldorf

Referent

Begrüßung und Vorwort

C.-G. Kleppe,Kommunikationsberater für technische Textilien,Münster

C.-G. Kleppe,Kommunikationsberater für technische Textilien,Münster

Referent

Innovatives Bauen mit technischen Textilien-

Perspektiven und Entwicklungstrends

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Innovatives Bauen mit technischen Textilien - Perspektiven und Entwicklungstrends

Carl-Georg Kleppe, Marketing- und Kommunikationsberater für technische Textilien*

Der schnelle Vormarsch technischer Textilien und textilbewehrter Werkstof f e auf dem Baumarkt gehört zu den bemerkenswertesten Entwicklungen des letzten Jahrzehnts. Alles spricht dafür, daß dieser Trend anhält und zwar tief bis ins nächste Jahrtausend. Technische Textilien und textilarmierte Werkstoffe sind dabei, das Bauen in vielen Bereichen zu revolutionieren. Die Entwicklung hat sich in Dungster Zeit weiter beschleunigt. Das gilt sowohl

# für Forschung und Entwicklung als auch

# für die Umsetzung in die Praxis.

Dabei zeigt sich mit großer Deutlichkeit, daß die Zeit, in der die Textil- und die Bauwirtschaft getrennt vor sich hinwerkelten, vorbei ist. Die heutigen Problemstellungen erfordern eine interdiszir)linäre Zusammenarbeit. In Zukunft werden Forschung, Industrie und Anwender einschließlich der Ingenieure vor Ort - eng zusammenarbeiten müssen. Die Fortschritte beim Bauen mit Textilien hängen im wesentlichen von zwei Dingen ab:

1. Der Fähigkeit, die Entwicklungen rasch einsatzreif zu machen und

2. der Fähigkeit, den Ingenieur an der Front rasch zu informieren.

Technische Textilien - besonders Textilien für den Baubereich - sind bis heute ein Informationsproblem allererster Klasse.

Welche Chancen haben Textilien am Bau? Die Erwartungen sind generell ausgesprochen positiv. Der schnelle Vormarsch technischer Textilien wird durch eine Prognose bestätigt, die Rigby Associates, Manchester, für die Techtextil erarbeiteten. Danach wird der Markt für technische Textilien in der Zehnjahres-Periode bis 2005 weltweit von 50 auf 72 Milliarden US Dollar wachsen.

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Von den einzelnen Marktsegmenten expandieren am stärksten die Bereiche

# Geotextilien, Schutztextilien,

# Bautextilien, Umweltschutz und Verpackung.

Berücksichtigt man, daß ein großer Teil des Komplexes Geotextilien und Umweltschutz auf den Baubereich entfällt, dürfte sich das Bausegment zu den wachstumsstärksten Bereichen Oberhaupt entwickeln.Nach Rigby erhöht sich der weltweite Verbrauch in der Periode 1995-2005

# bei Bautextilien um 60% und bei Geotextilien um 120%.

Die größten Wachstumsraten liegen in Osteuropa. Hier werden Zuwächse von 140% bei Bautextilien und 500% bei Geotextilien vorausgesagt.In Westeuropa wird bei Bautextilien immer noch mit einem Plus von 35% und bei Geotextilien von 70% gerechnet. Die Prognose-Ergebnisse zeigen,wie hochaktuell das Thema Bauen mit Textilien inzwischen geworden ist.

Ich komme jetzt zu den Einsatzgebieten. Sie lassen sich zur zeit in folgende sieben Segmente zusammenfassen:

iqerkstoffe,

Leichtbau, Massivbau, Innenausbau, Ingenieurbau, Erdbau, Umweltschutz.

Die Anwendungsmöglichkeiten in allen diesen Bereichen sind außerordentlich vielfältig. Ich muß mich deshalb auf eine generelle Information und einige Anwendungsbeispiele beschränken.

Beginnen wir mit dem werkstoffkomplex. Die marktbewegenden Entwicklungen sind, glaube ich, vor allem dort zu erwarten, wo klassische BauStoffe mit Textilien kombiniert werden. Dazu gehören besonders

# textilbewehrter Beton, textilbewehrte Kunststoffe,

# textilbewehrtes Holz und wohl auch bald einmal textilbewehrtes Glas.

In diesem Zusammenhang wäre weiter die Kombination von Textilien mit Erde bei eotextilen Anwendun en zu nennen.

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Rein textile Anwendungen - wie der Membranbau - nehmen nach Schätzungen des Arbeitskreises textile Architektur derzeit etwa 0,3% des Bauvolumens ein. Zielvorstellung ist, bis zum Anfang des nächsten Jahrtausends einen Marktanteil von rund 0,9% zu erreichen.

Wie stellt sich die Situation in Richtung Textilbewehrung dar? Der bedeutendste Schritt in die Richtung interdisziplinäre Zusammenarbeit ist fraglos die Zusammenarbeit bei textilbewehrtem Beton. Hier haben Textil und Bau ein Kooperationsmodell entwickelt, das beispielhaft für weitere Entwicklungen sein kann.Es führte Ende 1996 zur Gründung des Gemeinschaftsforschungskreises textilbewehrter Beton. Beteiligt sind der Deutsche Beton-Verein und Gesamttextil. Dazu kommen die Disziplinen Textil und Bau maßgeblicher deutscher Technischer Hochschulen und engagierte mitgliedsunternehmen des Deutschen Beton-Vereins. Parallel dazu bemühen sich beide Verbände um die Gründung eines Förderkreises textilbewehrter Beton im Unternehmensbereich zur praktischen Umsetzung der Forschungsarbeit.

Bei textilbewehrtem Beton erscheinen vor allem folgende Eigenschaften interessant:

# Die drastische Gewichtsreduktion,

# der Fortfall von Korrosionsproblemen,

# die hohe Ermüdungsfestigkeit und das exzellente Langzeitverhalten

# sowie die beträchtlichen Handhabungsvorteile.

Generell ist beabsichtigt, die Aktivitäten zunächst auf rasch realisierbare Projekte zu konzentrieren. Gleichzeitig sollen aber auch mittelfristige Vorhaben - etwa tragende Strukturteile - in Angriff genommen werden. Zu den vordringlichen Themen gehört weiter die Bauwerkssanierung. Herr Dr.Tschötschel, Deutscher Beton-Verein, berichtet im nächsten Vortrag ausführlicher zu dem Thema textilbewehrter Beton.

Ich kann mir gut denken, daß sich ähnliche Kooperationen auch in anderen Werkstoff-Bereichen realisieren lassen. Sehr interessant erscheint mir beispielsweise textilbewehrtes Holz. Hier kommen Textilien sowohl für die Verstärkung als auch als Brandschutz-Ummantelung in Betracht. Herr Prof. Dr. Haller, TU Dresden, informiert Sie nacher zu diesem Thema.

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Was mich allgemein auf dem Werkstoff-Bereich sehr beeindruckt, ist der stürmisch wachsende Trend zu Hochtechnologie-Entwicklunqen.

Das gilt nicht nur für den SynthetiC-Bereich. Derzeit scheinen auch Naturfasern in zunehmendem maß im Hochtechnologie-Bereich Eingang zu finden. Ich möchte in diesem Zusammenhang besonders auf Kombinationen aus nachwachsenden Rohstoffen mit aushärtendem Matrixmaterial hinweisen. Hier ergeben sich Verbundwerkstoffe, die in ihrem mechanischen verhalten glasfaserverstärkten Kunststoffen sehr ähnlich sind. Starke Beachtung verdienen weiter die Bemühungen, Fasern auf Basis von Korn, Rüben, Reis oder sogar Kartoffeln herzustellen. Nach einem Bericht auf dem letzten Welttextilkongreß an der britischen Huddersfield Universität baut Du Pont zur Zeit eine Pilotanlage auf,in der genetisch veränderte mikroorganismen die Grundchemikalien erzeugen.Ihre Herstellung erfolgt also nicht mehr aus Erdöl, sondern auf biotechnologischem Weg. Die dabei erzeugten Zwischenprodukte sind die Basis für eine völlig neue Generation von Synthetic-Fasern. Du Pont sagt voraus, daß 20 Jahre biotechnische Forschung die Textilindustrie grundlegend verändern können.

Ich möchte an dieser Stelle das Thema Werkstoffe beenden. wenden wir uns jetzt den einzelnen Einsatzgebieten zu.

Ich beginne mit der Membran-Architektur. Die textile Architektur hat seit Ende der Achtziger Jahre beträchtlich an Boden gewonnen. Auch in den kommenden Jahren stehen die Signale für den Membranbau weiter auf Grün.Die Bauten bestehen vorzugsweise aus hochfesten textilen Membransystemen und Tragwerkskonstruktionen aus Stahl oder Holz. Diese Konstruktionen bringen eine enorme Flexibilität. Sie lassen sich im Bedarfsfall entsprechend den aktuellen Bedürfnissen verändern oder auch an einen völlig anderen Platz umsetzen. Die große Mobilität ist einer der wichtigsten Pluspunkte des textilen Bauens.Parallel dazu eröffnet der Membranbau völlig neue architektonische Gestaltungsmöglichkeiten.

Ein weiterer Vorteil liegt in den kurzen Bauzeiten. Textilbauten lassen sich kurzfristig planen und weitgehend unter Dach vorfertigen.Auf diese weise reduziert sich die montagearbeit an der Baustelle ganz bedeutend.

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Die wichtigsten Schwerpunkte für den Membranbau liegen in den Bereichen

Veranstaltungsbau, Sportstättenbau, Freizeitanlagen,

Ladenstraßen, Einkaufszentren,

verkehrsbau, Industriebau, Umweltschutz und Großüberdachungen - wandelbare Dächer.

Der im Augenblick spektakulärste Veranstaltungsbau ist fraglos der

Millenium-Dome in London. Seine 50 m hohe Kuppel überdacht 80 000 qm

Fläche. Der Bau ist auf täglich 30 000 Besucher ausgelegt.

Unter den Sportstätten möchte ich Ihnen besonders den Georgia Dome in Atlanta nennen.Seine hyperbolische Kuppel überspannt unglaubliche 240m. Das Stadion faßt 70 000 Zuschauer.

Als Beispiel für den Verkehrsbau stelle ich Ihnen das Kanaltunnel-Terminal in Folkstone vor.

Herr Koch,Birdair Europe, wird in seinem Vortrag noch mehr dazu sagen.

Lassen Sie mich jetzt noch ein Beispiel zum Thema wandelbare Dächer vorstellen. Es handelt sich fraglos um eines der spektakulärsten dieses Jahrzehnts. Was Sie hier sehen, ist das Schattendach über den Innenhöfen der Heiligen Moschee von Medina. Hier wurden sechs faltbare Großschirme mit jeweils 296 qm Fläche errichtet. Die Konstruktion erlaubt es, die Innenhöfe auf Knopfdruck binnen 90 Sekunden in riesige sonnengeschützte Gewölbe zu verwandeln. Das Schattendach hat zugleich klimatisierende Funktionen.

Im wirtschaftlichen Bereich sehe ich für Membranbauten gleichfalls attraktive Möglichkeiten. Ein interessantes Projekt in diesem Zusammenhang ist das von Prof.Dr. Bubner im Rahmen seiner Tätigkeit bei der Universität Essen entwickelte Projekt eines netzgestützten Foliengewächshauses. Es handelt sich um ein Großgewächshaus mit einer

# von zwei 16 m hohen Stahlrohrmasten abgehängten Klimahülle.

Die beiden Hüllenteile bilden ein Rechteck von 40 x 80 m Grundfläche.

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Bei Bedarf können weitere Flächen hinzugefügt werden. Die Membrane besteht aus Folie. Sie wird durch ein von den Masten abgehängtes Textilnetz getragen. Die Außenwände sind aus Glas. Bei dem neuen Großgewächshaus ist der gesamte Innenraum nutzbar. Die Konstruktion ist für alle in Frage kommenden Obst-, Gemüse- und Zierpflanzen-Kulturen geeignet. Sie ermöglicht es, durch hochrationalisierte Kulturtechniken ein enormes Rationalisierungs-Potential freizusetzen.

Darüber hinaus sind selbstverständlich auch Industriebauten in Textilbauweise denkbar. Ich nenne hier das iM Auftrag des Bundesministeriums für Forschung von Schlaich, Bergermann & Partner,Stuttgart, entwickelte Aufwindkraftwerk zur Stromgewinnung aus Sonnenenergie.Bei dem Projekt wird die Luft unter einer Glasfläche durch die Sonne erwärmt und durch die Turmröhre nach außen geleitet.Der dabei entstehende Aufwind treibt eine mit einem Stromgenerator gekoppelte Windturbine an.Die Studie sieht vor, die aus beschichteten Textilien bestehende Turmröhre von einem 450m hohen Betonmast abzuhängen.

Völlig neue Perspektiven eröffnen pneumatische Konstruktionen. In diesem Zusammenhang ist die von Festo, Eßlingen, entwickelte Temporärhalle mit Pneumatik-Tragwerk ein großer Schritt nach vorn. Die Halle verfügt über einen kubischen Innenraum.Sie wurde primär für Ausstellungen, Unterkünfte, Notkrankenhäuser und den Katastrophenschutz konzipiert. Das System läßt sich in einen Container verpacken und rasch an den Einsatzort transportieren. Die Halle hat 375 qm Nutzfläche. Das Pneumatik-Tragwerk besteht aus 40 Y-Stützen und 36 Wandelementen. Dazu kommen zwei winkelförmige Stirnwände. Die Struktur reagiert aktiv auf Windlasten. Trifft eine Windlast auf, spannen sich die pneumatischen Muskeln des Rahmenfachwerks nach den jeweiligen Erfordernissen. Der Druck wird durch Sensoren überwacht und zentral gesteuert. Zur Klimatisierung steht ein textiles Luftkanalsystem zur Verfügung. Im Winter ist die Halle durch eine Radiatorheizung beheizbar.

Herr Thallemer von der Festo AG wird Ihnen am Nachmittag Näheres zu den konstruktiven Möglichkeiten pneumatischer Systeme berichten - darunter auch Über neue Überlegungen zum Einsatz bei Überdachungen.

Es ist vielleicht auch interessant zu wissen, dass pneumatische Muskeln inzwischen auch zur Stabilisierung von Flugzeugen dienen. Der Flügel

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des neuen Experimentier-Flugzeugs Stingray wird ausschließlich mit Luft ausgesteift. Das Flugzeug hat 13 m Spannweite und erreicht 130 km/h. Das wesentlich größere Nachfolgemodell soll in seinem Flügel bereits 12-14 Personen transportieren können.

Im Massivbau sind Textilien gleichfalls zügig im Vormarsch. Hier dürfte die Entwicklung in den kommenden Jahren beträchtlich weiter an Raum gewinnen. Das gilt besonders für

# textilbewehrten Kunststoff,

# textilbewehrten Beton und textilbewehrtes Holz.

im Bereich textilbewehrter Kunststoff gehören fraglos die pultrudierten Trägerprofile von Fiberline, Kolding, zu den spektakulären Entwicklungen. Das mit Textilglas verstärkte Produkt wurde erstmals bei einem Wohngebäude anstelle von Stahlprofilen eingesetzt.Die Profile bringen bedeutende Gewichtsersparnisse und erleichtern die Handhabung beträchtlich. Sie sind wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit praktisch wartungsfrei.Das Material ermöglicht neue Wege in der Baukonstruktion. Sie werden in dem Vortrag von Herrn Krogh-Pedersen mehr darüber hören.

Der Komplex textilbewehrter Beton konzentriert sich zunächst auf möglichst kurzfristig realisierbare Produkte. Dazu gehören besonders

# nichttragende Konstruktionen,

# kleinformatige Bauteile bis 2 m Spannweite,

# oberflächenbewehrungen, Fassaden, Trennwände und verlorene Schalungen,'

In der Entwicklung befinden sich aber auch schlanke, tragende Bauplatten mit textiler Bewehrung.

Bei den neuen Produkten möchte ich besonders auf die bei der RWTH Aachen entwickelten textilbewehrten Betonrohre hinweisen. Zur Bewehrung dienen hier die in dem Bild gezeigten multiaxial orientierten Rundgewirke aus alkaliresistenten Glasfasern.Die Herstellung erfolgt in einem speziellen Formwerkzeug. Das Rohr liegt im Labormaßstab vor. In weiteren Projeketn soll eine kontinuierliche Herstellung solcher Rohre und auch anderer Fertigteil-Produkte entwickelt werden. Denkbare Pro-

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dukte sind außer Rohren auch Rohrummantelungen, Instandsetzungsrohre, Pfeiler und Masten.

Sehr interessant sind auch hochfeste Schleuderbeton-Masten mit Carbonfaser-Kunststoff-Bewehrung. Die Entwicklung erfolgte im Rahmen eines Forschungs-Programms der Eidgenössischen Materialprüfungs-Anstalt, Dübendorf, in Zusammenarbeit mit dem Sacac-Schleuderbetonwerk, Lenzburg. Der wesentliche Vorteil dieser Masten liegt in ihrem geringen Gewicht. Wegen der optimalen Korrosionsbeständigkeit der Bewehrung können die Wandstärken beträchtlich dünner ausgelegt werden. Das bringt Gewichtsreduktionen bis zu 50%. Dadurch werden zugleich Transport und Handhabung wesentlich erleichtert. Die Sacac erwartet, daß die Masten über 50 Jahre wartungsfrei sind.

Über eine Reihe weiterer Anwendungen werden Sie in den folgenden Vorträgen hören.

Auch im Ingenieurbau spielen Textilien eine bedeutende Rolle. In diesem Zusammenhang wäre besonders der Brückenbau zu nennen. Hier möchte ich Ihnen zwei Beispiele vorstellen.

Beispiel Nummer 1 ist die erste temporäre Fußgängerbrücke aus textilglasverstärktem Kunststoff im schweizerischen Pontresina. Sie überbrückt den Flaz.Das für den Fremdenverkehr wichtige Bauwerk ist 25 Meter lang und knapp 2 Meter breit. Es wurde bei der ETH Zürich auf Basis von Standard-Profilen von Fiberline Composites, Kolding, entwikkelt. Wegen des Hochwassers kann die Brücke nur neun Monate stehen. Aus diesem Grund entschloß man sich zu einer mobilen Konstruktion. Die beiden Brückenfelder - eines davon ist übrigens geklebt - kommen per Hubschrauber.Sie werden vor Hochwasser-Eintritt wieder abgeholt. Die Brücke von Pontresina demonstriert, was für bemerkenswerte Möglichkeiten textilglasbewehrter Kunststoff eröffnet. Es wird erwartet, daß textilglasverstärkter Kunststoff im Brückenbau schon in nächster Zeit rasch weiter an Boden gewinnt.

Beispiel Nummer 2 ist die Carbonfaser-Kunststoff-Brücke über die Straße von Gibraltar. Die Eidgenösssische Materialprüfungsanstalt hat die konzeptionellen Arbeiten zu diesem spektakulären Projekt nach 15 Jahren abgeschlossen. Sie hält die 16,2 km lange Brücke für technisch re-

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alisierbar. Nach den Plänen der Empa soll das Bauwerk in 3,1 und 4,7km Entfernung vom Ufer in Carbonfaser-Kabeln von zwei Türmen abgehängt werden. Die Überbrückung der verbleibenden freien Spannweite von 8,4km setzt eine Carbonfaser-Kunststoff-Konstruktion voraus. Das Material ermöglicht eine dreifach längere Spannweite als Stahl. Die Brücke ist zweistöckig mit je einem 28 Meter breiten Eisenbahn- und Autodeck geplant. Das Projekt dürfte in etwa zehn Jahren spruchreif sein.

Zum Schluß noch ein Transportprojekt, das mir für die Bauwirtschaft attraktiv erscheint: Der Cargolifter.

Der CargoLifter ist ein Luftschiff für Schwertransporte. Er wird von der CargoLifter AG, Wiesbaden, entwickelt und soll Großteile bis 160t mit einer Reisegeschwindigkeit von 80-100 km/Stunde an jeden gewünschten Punkt der Erde bringen. Das eröffnet neue Möglichkeiten beim Bau von Kraftwerken, Brücken, Ölbohr-Plattformen und ähnlichen Objekten. Die Ladekapazität des 242 m langen Luftschiffs wird mit 450t angegeben. Der CargoLifter basiert auf einem neuen Konstruktions-Prinzip. Er besteht im wesentlichen aus dem lastaufnehmendem carbonfaserarmierten Kunststoff-Kiel mit Ladebucht und einer selbsttragenden Textilhülle ohne Innenstruktur. Mit dem Bau soll im nächsten Jahr begonnen werden.

Befassen wir uns jetzt mit dem Komplex Innenausbau. Er nimmt einen erheblich breiteren Raum ein, als allgemein erwartet wird. Zu den wichtigsten Gebieten gehört ganz gewiß die Raumklimatisierung.

Hier wären zunächst die Entwicklungsarbeiten zur Klimatisierung von Leichtbauten durch Phase Change Material - PCM - zu nennen. PCM wurde im Rahmen eines amerikanischen Forschungsprojekts für die Weltraumfahrt entwickelt. Es handelt sich um thermoregulierende Mikrokapseln. Die Kapseln reagieren auf die Veränderung der Umgebungs-Temperatur.Sie vermögen Temperaturschwankungen - Kälte oder Wärme - auszugleichen. Die amerikanische Gateway Technologies in Boulder hat vor einiger Zeit mit Versuchen begonnen, PCM in Paneelsysteme aus textilarmiertem Kunststoff zu verfallen. Die Paneele können in Wandkonstruktionen eingefügt werden. Sie vermögen unter anderem die Wärmespeicherfähigkeit von Leichtbauwänden beträchtlich zu erhöhen. Möglicherweise eröffnen Sie auch im Membranbau interessante Möglichkeiten – etwa durch Verfüllung gekammerter zweischaliger Gewebe.

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Hohe Aktualität bei der Raumklimatisierung haben auch textile Luftverteilungs-SVsteme. Das Airtex-System der Airtex GmbH, Rheurdt, arbeitet

# mit textilen Flachkanälen und Luftpaneelen zum Deckeneinbau

# sowie mit textilen Rohrkanälen zum Abhängen.

Es ermöglicht eine zugfreie Belüftung nach dem Quelluft-Prinzip.Im Gegensatz zu konventionellen Ausblassystemen ist es möglich, mehr Kälte oder Wärme zu fördern.Die gleichmäßige Luftverteilung führt zu einem gleichmäßigen Raumklima. Es gibt keine spürbar unterschiedlichen Temperaturzonen mehr.Dadurch läßt sich das körperliche Wohlbefinden beträchtlich erhöhen. Gleichzeitig reduzieren sich die zugluftbedingten Erkrankungen.Das Gewebe wirkt außerdem als Filter. Schmutz, Pilze oder Bakterien werden wirksam zurückgehalten. Darüber hinaus ergeben sich deutliche Energieeinsparungen. Die Einsatzmöglichkeiten sind breit.

Textile Wärmeübertragungs-Systeme sind ein weiteres Produkt.Die vom Sächsischen Textilforschungs-Institut,Chemnitz, konzipierten Systeme basieren auf eingewirkten Kunststoff-Schläuchen. Sie lassen sich als Dachwärme-Übertrager zur Solarenergie-Gewinnung, als abdeckbare Wärmeübertrager im wand oder Fußbodenbereich und - integriert - als komplette Beton- oder Gips-Heizplatten verwenden. Mit den Systemen wird eine sehr wirtschaftliche InnenraumBeheizung möglich. Außerdem ist der Einsatz im Außenbereich denkbar.

Der nächste große Bereich sind Geotextilien. Hier beschränke ich mich auf drei Beispiele. Beginnen wir mit dem Taco-Projekt.

Das viel diskutierte Projekt zur Nutzung des erloschenen Taco-Vulkans als Wasserreservoir geht auf eine Initiative der spanischen Regierung zurück. Das Reservoir leistet einen bedeutenden Beitrag zur Sicherstellung der Wasserversorgung Teneriffas. In diesem Zusammenhang wurde der gesamte Vulkankrater mit Dichtungsbahnen aus beschichtetem Trevira hochfest-Gewebe ausgekleidet. Die Nutzung des Kraters führte zu bedeutenden Kosteneinsparungen, weil auf die Anlage eines neuen Stausees

den konnte. Die spanische Regierung erwägt weitere Vul-

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Neue Perspektiven eröffnen darüber hinaus textilarmierte KunststoffRohre. Owens Corning Tubs stellt derartige Rohre im spanischen Camarles aus geharzten Glasfaser-Rovings in Durchmessern von 10cm bis 3,70m her.Die Rohre sind korrosionsbeständig. Als sehr wirtschaftlich erwiesen sich die glatten Innenflächen.Dadurch läßt sich der Durchsatz beträchtlich beschleunigen.Die Pumpkosten sinken entsprechend. Wesentlich ist weiter das geringe Gewicht und der damit verbundene geringere Handhabungsaufwand. Die Rohrsysteme werden derzeit hauptsächlich bei der Wasserversorgung und Abwasserförderung eingesetzt. Zu den spektakulärsten Bauvorhaben gehört die 250 km lange Pipeline des North Carrier Projekts in Botswana. Es handelt sich hier um das größte Wasserversorgungs-Projekt das in den letzten Jahren realisiert wurde.

wie schon gesagt, werden Geotextilien in erheblichem Maß im Straßenbau eingesetzt. Ein gutes Beispiel dafür sind die von der schweizerischen Landolit AG, Näfels entwickelten begrünbaren Stütz-, Verkleidungs- und Lärmschutz-Systeme. Sie bestehen aus Polypropylen-Bewehrungsvlies, Vegetationsvlies, Schalungsgittern und Abspannhaken.Das Vegetationsvlies wird nach dem Einbau mit einer samenhaltigen Keimschicht besprüht. Das Bild zeigt einen begrünten Streckenabschnitt der italienischen AostaAutobahn. Bisher wurden mit dem System Verkleidungen von über 50 m Höhe und Lärmschutzwälle bis 8 m Höhe erstellt.

Zum Abschluß komme ich zum Umweltschutz. Das Feld hat - wie alle Bereiche - gleichfalls eine enorme Breite.

Bei dem Projekt zur Wiederbegrünung der Hochflächen in den Alpen geht es um den Landschaftsschutz.Hier handelt es sich um den Einsatz verrottungsfähiger Erosionsschutzgewebe. Die gitterartigen Gewebe bestehen aus Jute. Über dem Boden ausgelegt verhüten sie ein Fortwehen oder Abrutschen der Erde sowie der Pflanzen. Das Material optimiert gleichzeitig die Umfeldbedingungen während der Anwachsperiode.

Große Bedeutung für den Windschutz haben Paraweb-Windschutzzäune, die Linear Composites im britischen Oakworth entwickelte. Die gitterförmigen zäune können sowohl ständige Windbelastungen als auch kurze Windstöße abfangen. Die Systeme sind breit einsetzbar - etwa zum Wind-

aber auch e en den Luftdruck schnell fahren-

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Abschirmung stauberzeugender Produktionen. Paraweb-Windschutzzäune bestehen aus gitterförmig thermofixierten Kunststofftapes mit Polyesterfaserstrang-Armierung.Ihre Abschirm-Eigenschaften lassen sich gezielt auf den Verwendungszweck auslegen.

Als letztes Beispiel stelle ich Ihnen eine soeben präsentierte zusammenziehbare Schwimmwand-Sperre zum Einkreisen von Öl auf Wasserflächen vor.Das von Elec-Engineering, Nyon, und Du Pont International, Genf, konzipierte System aus hochfesten beschichteten Geweben erlaubt

# ein Eingrenzen von Öllachen und ein anschließendes Absaugen.

Die Schwimmwandsperre läßt sich im Bedarfsfall über mehrere Kilometer ausrollen. Dadurch sind selbst großflächige Verunreinigungen eingrenzbar.Bei einer Sperre von 5 km Durchmesser und 50 cm Schichtdicke liegt das Fassungsvermögen bei rund 10 Millionen cbm.Auf Tankschiffen installiert, kann die Schwimmwandsperre beim Auftreten von Lecks sofort ausgefahren werden. Auf diese weise ist die Ausbreitung von Ölfilmen von Anfang an ausgeschlossen. Du Pont sieht auch für den Einsatz der Ölsperre in Binnengewässern gute Möglichkeiten.

Die gerade vorgetragenen Beispiele haben Ihnen sicherlich eine Vorstellung davon gegeben, wie ungeheuer vielseitig die Entwicklung beim Bauen mit Textilien ist. Bestimmt verstehen Sie jetzt auch, daß der Einsatz von Textilien am Bau bis heute ein gravierendes InformationsProblem blieb. Ich stelle immer wieder fest, daß sich das Wissen zu diesem Thema auf wenige Spezialisten konzentriert.Wenn die Möglichkeiten des Bauens mit Textilien wirtschaftlich genutzt werden sollen, ist eine breite Information der Leute an der Front unerläßlich.

Aus dieser Überlegung heraus wurde das ZiTex-Forum geschaffen. Idee ist, über dieses Forum innovative Technik an den Anwender zu bringen. Wir werden noch im Mai über die Fortsetzung sprechen. Für den Herbst stehen zwei weitere ZiTex-Foren Über technische Textilien zur Diskussion. Zum nächsten Jahr sind sechs Forums-Veranstaltungen angedacht. Ich hoffe sehr, daß wir damit die Information über die wirklich bedeutenden Möglichkeiten technischer Textilien verbessern können - ganz sonders im Anwenderbereich. Bitte kontakten Sie mich ungeniert, wenn

Dr.-Ing. M. Tschötschel,Deutscher Beton-Verein e.V.,Wiesbaden

Dr.-Ing. M. Tschötschel,Deutscher Beton-Verein e.V.,Wiesbaden

Referent

Textilbewehrter Beton-

Anwendungen und Möglichkeiten

Textilbewehrter Beton - Anwendungen und Möglichkeiten M. Tschötschel1, J.F. Noisternig2

1 Einleitung

Historische Anwendungen von Wandputzen belegen schon frühzeitig die Verbesserung der me-

chanischen Eigenschaften mineralischer Werkstoffe durch Zugabe von Haaren und Pflanzenfa-

sern. Der wesentliche Vorzug dabei war, daß auch nach Entstehung eines Risses die Tragfähig-

keit des Werkstoffes erhalten blieb - das Prinzip aller Verbundbaustoffe mit Beton. Eine innova-

tive Technologie stellt der Einsatz textiler Bewehrung in Beton dar. Aufgrund bestimmter

Vorteile gegenüber herkömmlichen Verbundbaustoffen (Stahlbeton, Faserbeton) hat der Einsatz

von textilen Gebilden als Bewehrung in Betonbauteilen gute Chancen.

Im Auftrag des Deutschen Beton-Vereins E.V. (DBV) wurde ein Sachstandbericht zu diesem

Thema erarbeitet und als Heft Nr. 488 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) Ende

1998 veröffentlicht [1]. Damit wird qualifizierten Fachleuten und interessierten Ingenieuren ein

Überblick über vorhandene Erfahrungen mit diesem „jungen“ Verbundwerkstoff gegeben. Im

vorliegenden Beitrag wird dieser Bericht als Grundlage herangezogen und nach einem Überblick

über Ausgangsstoffe und textile Halbzeuge wird auf Anwendungen und Möglichkeiten von tex-

tilbewehrtem Beton eingegangen. Nicht behandelt werden die textile Bewehrung in Kunststoffen,

Faser-Verbund-Kunststoffe und der Faserbeton mit Kurzfasern.

2 Fasern

Ausgangsstoffe des textilbewehrten Betons sind Fasern als Bewehrung, die zu Halbzeugen ver-

arbeitet werden, und Beton als Matrix. Aus der Vielzahl vorhandener Fasern (Natur-, Chemie-,

Metall- und Keramikfasern) spielen für den textilbewehrten Beton lediglich Chemiefasern eine

Rolle. Nachfolgend soll auf drei potentiell geeignete Fasern (Kohlenstoff-, Aramid- und Glasfa-

sern) näher eingegangen werden.

Für die Kohlenstoffaserherstellung werden je nach Herstellverfahren Polymerfasern, Viskosefa-

sern sowie Pech eingesetzt. Durch mehrfache thermische Behandlung und Verstreckung werden

1 Dr.-Ing. M. Tschötschel, Deutscher Beton Verein E.V., für den Gemeinschaftsforschungskreis Textilbewehrter Beton. 2 Dr.-Ing. J. F. Noisternig, Projektleiter „Neue Produkte und Technologien“, Abteilung Forschung und Entwicklung, Österreichische Heraklith GmbH, Fürnitz.

2

daraus Kohlenstoffasern hergestellt und gleichzeitig auch die mechanischen Eigenschaften beein-

flußt. Hauptsächlich Anwendung findet PAN (Polyacrylnitril) als Ausgangspolymer. Die Eigen-

schaften der Kohlenstoffasern sind in Tabelle 1 zusammenfaßt.

Tabelle 1: Mechanische Eigenschaften von Kohlenstoff-(C-), Aramid- und Glasfasern

Elastizitätsmodul

[103 N/mm2]

Zugfestigkeit

[103 N/mm2]

Dichte

[g/cm3]

Wärmeausdehnungskoeff.

[10-6 K-1]

Hochfeste [HT] C-Faser 200 ÷ 250 3 ÷ 5 1,75 ÷ 1,91 axial:-0,1 ÷ -1,3 radial: 18 Intermediate [IM] C-Faser 250 ÷ 350 4 - 5 1,75 ÷ 1,91 axial:-0,1 ÷ -1,3 radial: 18 Hoch-Modul [HM] C-Faser 350 ÷ 450 2 - 4 1,75 ÷ 1,91 axial:-0,1 ÷ -1,3 radial: 18 N Aramidfaser 58 2,76 1,44 -3,5 HM Aramidfaser 120 ÷ 146 2,41 ÷ 2,76 1,44 -3,5 Copolymerfaser Ara- 63 3,4 1,39 - A Glasfaser 70 ÷ 74 3,1 2,46 ÷ 2,48 4 ÷ 6 E Glasfaser 72 ÷ 77 3,4 ÷ 3,7 2,52 ÷ 2,6 4 ÷ 6 R Glasfaser 83 ÷ 87 4,4 ÷ 4,75 2,5 ÷ 2,53 4 ÷ 6 S Glasfaser 75 ÷ 88 4,3 ÷ 4,9 2,45 ÷ 2,55 4 ÷ 6

Aramidfasern sind aromatische Polyamide, deren struktureller Aufbau zu einer hohen Zugfestig-

keit in Faserrichtung und einer vergleichsweise geringen Zugfestigkeit quer dazu führt. Eine un-

erwünschte Eigenschaft ist, daß Aramidfasern unter direkter Sonneneinstrahlung deutlich an

Zugfestigkeit verlieren. Wichtige mechanische Eigenschaften unterschiedlicher Aramidfasern

sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Für eine Vielzahl von Glasfasern, die nach ihrer Zusammensetzung unterschiedlich bezeichnet

werden, kommt als Herstellungsverfahren fast ausschließlich das Düsenziehverfahren zum Ein-

satz. Die Glasfasern weisen allgemein eine hohe Zugfestigkeit bei geringer Dehnung und niedri-

ger Dichte auf (siehe Tabelle 1).

3 Textile Halbzeuge

Die große Vielfalt textiler Flächenbildungsverfahren ermöglicht für unterschiedlichste Struktur-

anforderungen eine textile Bewehrungslösung. Die Aufmachungsform wird durch das textile

Flächenbildungsverfahren bestimmt. Die Strukturbreiten beginnen im Zentimeter-Bereich und

gehen bis zu mehreren Metern, die maximalen Dicken liegen bei wenigen Zentimetern. Die

Struktur-Eigenschafts-Anforderungen an die Halbzeuge sind geprägt durch Alkaliresistenz/hohe

Lebensdauer, hohes mechanisches Eigenschaftsniveau, gezielt einstellbare Verbundeigenschaften

bei gleichzeitig guter Verarbeitungsfähigkeit/Handhabbarkeit (siehe Bild 1).

3

Bild 1: Beispiele für textile Strukturen

Das textile Flächengebilde Gewebe besteht aus zwei sich annähernd 90° kreuzenden Fadensys-

temen. Durch diese orthogonale Grundstruktur sind die Eigenschaften in zwei Vorzugsrichtun-

gen ausgeprägt.

Von den vielfältigen Gewirkekonstruktionen sind nur die Varianten als Bewehrungsgewirke er-

folgversprechend, deren Schußfäden in Längs- und Querrichtung möglichst gestreckt eingebun-

den sind und deren Maschenstrukturöffnungen günstige Haftverbundeigenschaften ermöglichen.

Durch Weiterentwicklungen der Maschinentechnik ist es auch möglich zusätzlich Stäbe in belie-

bigen Abständen in Gewirke einzuarbeiten.

Ein Gestrick ist ein textiles Flächengebilde, erzeugt durch Schleifenmaschenbildung aus einem in

Maschenreihenrichtung verarbeiteten Fadensystem. Die Gestricke können als Flach- oder Rund-

gestricke erzeugt werden.

Geflechte sind flächige oder räumliche Strukturen mit regelmäßiger Fadendichte und geschlosse-

nem Warenbild, deren Flechtfäden sich in einem einstellbaren Winkel kreuzen. Durch die Ver-

wendung offener Garnenden bei den Verkreuzungen sind sehr variable Strukturen möglich.

Gelege entstehen durch Aufeinanderlegen von Fadensystemen und einem Fixieren der Kreu-

zungspunkte. Durch die auftretenden Orientierungen der Fadenlagen wird die Bezeichnung abge-

leitet. Verwirkte multiaxiale Gelege (WIMAG) sind mittels der Wirktechnik formschlüssig ver-

bundene mehrlagige Fadensysteme, wobei die Fadenorientierung je nach Anforderung in 0°, 90°

4

und +/- 45° bis +/- 60° erfolgen kann. Nähgewirke variable Gelege (NVG) zeichnen sich durch

die formschlüssige Einbindung von mindestens zwei variabel liegenden Fadensystemen aus.

4 Beton-Matrix

Obwohl zementgebundene, faserverstärkte Bauteile ausschließlich mit Zuschlag unter 4 mm

Größtkorn hergestellt werden, wird in Übereinstimmung mit der Fachliteratur der Begriff „Be-

ton“ benutzt. Erfahrungen bezüglich der Mischungszusammensetzung liegen bisher überwiegend

für kurzfaserbewehrte Mörtel und Betone vor, worauf nachfolgend eingegangen wird. Dabei las-

sen sich die Mischungen im wesentlichen in zwei Gruppen einteilen, die mit Glasfaserbeton der

„ersten Generation“ bzw. „zweiten Generation“ bezeichnet werden.

Für Glasfaserbeton der ersten Generation wurde als Bindemittel ausschließlich Portlandzement

mit Wasser-Zement-Werten zwischen 0,4 und 0,5 verwendet. Dieser Feinbeton weist durch den

hohen Gehalt an Kalziumhydroxid und anderen Alkalien einen sehr hohen pH-Wert von bis zu

13,7 auf, was auch bei Verwendung von AR-Glasfasern bei zeitweiliger oder ständiger Feuchtla-

gerung zu einem erheblichen Festigkeitsverlust und einer Versprödung des Glasfaserbetons führt.

Für Glasfaserbeton der zweiten Generation wurde zur Verbesserung des Langzeitverhaltens die

Mischungszusammensetzung verändert. Dabei zeichnen sich zwei grundsätzliche Methoden ab.

Zum einen werden puzzolanische oder latent hydraulische Zusatzstoffe zugegeben, die haupt-

sächlich der Verringerung der Alkalität dienen. Zum anderen sind vor allem aus den Niederlan-

den zahlreiche Untersuchungen mit Kunststoffzusätzen bekannt, die zur Entwicklung des soge-

nannten polymermodifizierten Glasfaserbetons geführt haben.

Als Zuschlag wird Quarzsand bzw. Quarzmehl mit einem auf den Faserabstand und die Textil-

öffnungsweite abgestimmten Größtkorn verwendet. Da die Fasern die Fließeigenschaften des

Betons beeinträchtigen, müssen Betonverflüssiger / Fließmittel zugeben werden.

5 Anwendungen und mögliche Einsatzgebiete

Es hat sich gezeigt, daß die textile Bewehrung sehr effektiv eingesetzt werden kann. Durch die

5

Weiterentwicklung der Fertigungsverfahren sind gezielt für eine bestimmte Beanspruchung Tex-

tilien herstellbar. Damit kann die Idee verwirklicht werden, textile Strukturen als tragende Be-

wehrung im Beton mit dem Ziel einzusetzen, die positiven Eigenschaften des Faserbetons deut-

lich zu verbessern. Seit 1995 konnte anhand verschiedener Versuche an der TU Dresden und der

RWTH Aachen gezeigt werden, welches Potential dieser neue Verbundwerkstoff besitzt. Die

nachfolgenden Anwendungsbeispiele und Einsatzmöglichkeiten unterstreichen dies. Allerdings

stellen diese erste Ansätze bzw. Ideen dar, dem neuen Verbundbasustoff Textilbeton Anwen-

dungsgebiete zu erschließen.

Für alle Anwendungen von textilbewehrten Beton sind die wesentlichen Vorteile das niedrige

Gewicht, die geringere erforderliche Betondeckung verbunden mit einer erhöhten Dauerhaftig-

keit, der erhöhte Brandschutz und die Multifunktionstauglichkeit von Bauteilen. Als Nachteil

eines Einsatzes sind die fehlende Akzeptanz auf Grund geringer Erfahrung an realisierten An-

wendungen sowie das noch nicht gänzlich abschätzbare Einsatzpotential zu nennen.

Der enorme Bedarf an Sanierung und Ertüchtigung ist allgemein bekannt und unbestritten eine

der wichtigsten Aufgaben unserer Zeit. Die Verstärkung ist ein für den Faserbeton vielverspre-

chendes Einsatzgebiet. Stand der Technik ist heute die Applikation von CFK-Lamellen, oder das

traditionelle, sehr aufwendige Verfahren mit zusätzlicher Bewehrung und deren Umhüllung mit

Spritzbeton. Bei Verwendung von Textilien bietet sich die Möglichkeit, mit geringeren Schicht-

dicken und damit geringerem Aufwand auszukommen.

Biegebeanspruchte Bauteile, wie Platten und Unterzüge aus Stahlbeton, Fertigteilbrücken können

durch die optimale Anpassung der textilen Bewehrung an die Lastabtragung bei minimaler, auf-

zubringender Schichtdicke saniert werden. Bei Fertigteilbrücken in den neuen Bundesländern

können durch die Gleichartigkeit der Bauteile speziell angepaßte Textilien für immer wiederkeh-

rende Sanierungsaufgaben hergestellt werden. Gleiches gilt für die Sanierung von Masten, Stüt-

zen und Schornsteinen, die durch gekrümmte Flächen besonders für den Einsatz von Textilien

geeignet sind. Dabei kann auch ein automatisiertes Verfahren der Sanierung zum Einsatz kom-

men.

Zur Tragfähigkeitsverbesserung von Mauerwerk und Stahlbeton sind Laminatbeschichtungen

eingesetzt worden, die aus mehreren Lagen textiler Kohlenstoffaser-Gewebe, eingebettet in eine

überwiegend mineralische, hydraulisch abbindende Matrix, bestehen.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel stellt die Instandsetzung der Flügelwand einer Eisenbahnunter-

führung in Ibbenbüren dar, wo als oberflächenahe Rißbreitenbewehrung mittels Schußbolzen ein

6

0°/90°-Glasfasergelege mit einer Maschenweite von 25 x 25 mm angebracht wurde, das

anschließend mit Spritzbeton beschichtet wurde.

Bild 2: Sanierung einer Flügelwand mit textiler Oberflächenbewehrung

Bei Abwasserkanälen ist der enorme Sanierungsbedarf bekannt. Für große Abwasserkanäle mit

meist gekrümmten Flächen bietet eine flexible textile Bewehrung, eingebettet in einer dünnen

Betonschicht, sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht enorme Vorteile. Dichtig-

keit und Medienbeständigkeit sind gegeben, eine Automatisierung des Verfahrens ist denkbar

und es besteht eine höhere Akzeptanz gegenüber Sanierungsverfahren unter Verwendung von

Kunststoffen (z.B. hinsichtlich der Verträglichkeit).

Gleiches gilt für gekrümmte Flächen von Hochwasserentlastungsanlagen und anderen Wasser-

bauten. Ebenheitsanforderungen und Dauerhaftigkeit sind besser sicherzustellen. Zudem besitzen

die Bauteile durch die oberflächennahe Bewehrung eine höhere Duktilität. Uferschutzelemente

wurden bereits mit der Durapact-Technologie unter Verwendung von Glasfasermatten herge-

stellt.

Textilbewehrter Beton eignet sich besonders zur Herstellung im Fertigteilwerk. Die als Folge der

kleinen Abmessungen (insbesondere Dicken) geringen Gewichte wirken sich günstig auf die

Transportkosten aus. Alle heute überwiegend aus Glasfaserbeton (GFB) hergestellten Bauteile,

wie Kabel-/Lüftungskanäle, Rohre und Masten, Lärmschutzwände, integrierte Schalung, Hohl-

stürze, Fassaden-, Wärmedämm-, Brandschutz- und Heizelement sind aus textilbewehrtem Beton

denkbar. Gegenüber dem Glasfaserbeton bestehen weitere Vorteile wie die Minimierung des

Bewehrungsgehaltes, Erhöhung der Tragfähigkeit, Verringerung der Bauteilabmessungen sowie

7

Optimierung der Eigenschaften zur Dauerhaftigkeit. Bild 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel für

GFB-Fertigteile.

Bild 3: Brückenkappe mit sichtbarer GFB-Schale

Glasfasertextilien in Kombination mit Kurzfasern kommen aber auch bei der Wellcrete-

Technologie zum Einsatz, womit speziell profilierte Platten hergestellt werden. Erste Erfahrun-

gen über die Herstellung von Rohren aus textilbewehrten Beton (RWTH Aachen) (siehe Bild 4)

sowie Hohlkastenprofile (TU Dresden) liegen ebenfalls vor. Letztere können als Türsturz oder

Rolladenelement mit integrierter Wärmedämmung eingesetzt werden.

Bild 4: Rohr aus textilbewehrtem Beton

8

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für ein Fertigteil aus textilbewehrtem Beton ist die integrierte

Schalung. Ein solches Element wird derzeit an der RWTH Aachen entwickelt und untersucht.

Durch die Einarbeitung von Schläuchen in grobe Bewehrungsgitter wurde am STFI Chemnitz ein

neuartiger Wärmeübertrager aus Beton hergestellt, der für die Bereiche Heizung, Kühlung und

Solartechnik einsetzbar ist (siehe Bild 5).

Bild 5: Wärmeübertrager aus textilbewehrtem Beton

6 Zusammenfassung

Die vorgestellten Anwendungen sowie Einsatzgebiete erheben keinen Anspruch auf Vollständig-

keit, zeigen aber deutlich, welche Vorteile die textile Bewehrung hat. Zum einen können Texti-

lien entwickelt werden, die sich an den Kräftefluß optimal anpassen (Flexibilität des Materials).

Zum anderen fällt die erforderliche Betondeckung, deren Dicke nicht mehr aus Gründen des Kor-

rosionsschutzes bestimmt wird, geringer aus. Nicht zuletzt spielen auch ästhetische Gesichts-

punkte eine Rolle, da durch die textile Bewehrung in zementgebundener Matrix hochwertige

Sichtbetonflächen hergestellt werden können. Bei den erwähnten zahlreichen Vorteilen ist zu

erwarten, daß diese neue Technologie auch wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Durch sukzes-

sive Anwendungen wird es gelingen, eine breitere Akzeptanz dieses neuen Verbundwerkstoffes

zu schaffen. Unter diesen Voraussetzungen wird textilbewehrter Beton künftig sicher zu den

verwendeten Werkstoffen im Baubereich gehören.

7 Literatur

Es wird auf das umfangreiche Quellenverzeichnis des Sachstandberichtes verwiesen.

[1] Curbach, M. u. a.: Sachstandbericht zum Einsatz von Textilien im Massivbau, Deutscher Ausschuß für Stahlbeton, Heft 488, Beuth Verlag, Berlin - Wien - Zürich, 1998

Prof. Dr.-Ing. Haller,Technische Universität Dresden,Institut für Baukonstruktion und Holzbau,Dresden

Prof. Dr.-Ing. Haller,Technische Universität Dresden,Institut für Baukonstruktion und Holzbau,Dresden

Referent

Textilbewehrtes Holz-

Neue Möglichkeiten in der Baukonstruktion

P. Haller, J. Wehsener; Textilbewehrte Preßholzverbindung, 1/11

Einsatz technischer Textilien und verdichteten Holzes für Holz-verbindungen

P. Haller; J. Wehsener Institut für Baukonstruktionen und Holzbau; TU Dresden; Zusammenfassung In den vorliegenden Untersuchungen wurden Holzverbindungen hinsichtlich Tragfähig-keit und Steifigkeit geprüft. Es kam unbewehrtes unverdichtetes, glasfaserbewehrtes un-verdichtetes und glasfaserbewehrtes verdichtetes Brettschichtholz zum Einsatz. Die Be-wehrung von Holzbauteilen im Anschlußbereich mit textilen Strukturen bewirkt eine Er-höhung der Tragfähigkeit von Holzverbindungen und verbessert deren Duktilität. Durch den Einsatz von verdichtetem und glasfaserbewehrtem Brettschichtholz konnten bis dop-pelte Traglasten erzielt werden. 1 Einführung In Verbindungen des Ingenieurholzbaus erfolgt die Lastübertragung zumeist über einge-schlitzte Stahlbleche, welche mit stabförmigen Verbindungsmitteln im Holzquerschnitt befestigt werden. Übertragung und Umlenkung der Kräfte erfolgen somit über die Ble-che, wodurch gefährliche Quer- und Schubspannungen im Holz umgangen werden kön-nen. Mit dieser Technologie werden auch Querschnittsänderungen vermieden, wie sie bei der Fügetechnik des Zimmererhandwerkes bzw. seitlich angeordneten Beihölzern auftre-ten. Als nachteilig erweisen sich unterhalb der Verbindungsmittel auftretende Schub- und Spaltbeanspruchungen, denen der Faserstoff Holz nur wenig Festigkeit entgegensetzen kann. Die Holz-Stahl-Verbindungen nutzen die Tragfähigkeit des Holzquerschnittes da-her nur zu einem Teil (etwa 10 - 20%) und neigen zu Sprödbrüchigkeit, sofern ohne vor-herige Plastifizierung der metallischen Verbindungsmittel ein Versagen im Holz eintritt. Dadurch können plastische Bemessungsverfahren wie etwa bei den halbsteifen Verbin-dungen des Stahlbaus [1] nicht genutzt werden. Das Tragverhalten von Holzverbindungen kann jedoch durch Bewehrung hinsichtlich Steifigkeit, Tragvermögen und Duktilität in weiten Grenzen verbessert werden. Voraus-setzung hierfür ist die Erhöhung der Quer-, Schub- und Lochleibungsfestigkeit des Hol-zes durch Maßnahmen wie sie in [2] ausführlich beschrieben werden.


Als sehr vielversprechend und universell einsetzbar erweisen sich technische Textilien. Insbesondere Querzug- und Schubfestigkeit des Holzes lassen sich mit geringem Auf-wand durch Ein- und Aufleimen textiler Strukturen wirkungsvoll verbessern. Handelsüb-liche technische Textilien sind kostengünstig, drapierbar und können hinsichtlich Flä-chenbildungsverfahren, Gewicht, Faser- und Bindungsart nahezu beliebig variiert werden [3, 4]. Bettungsfestigkeit und Steifigkeit stabförmiger Verbindungsmittel profitieren in geringe-rem Maße von der Bewehrung mit handelsüblichen Geweben, hingegen wird eine beacht-liche Steigerung der Duktilität erzielt [5]. Das Bettungsverhalten von Holz hängt ent-scheidend von dessen Rohdichte ab [6], so daß die Verwendung von Harthölzern oder das thermomechanische Verdichten von Nadelhölzern [7], eine weitere Verbesserung des Tragverhaltens bringt. Mit textilen Strukturen und verdichteten Hölzern stehen somit zwei Technologien zur Verfügung, welche besonders steife, feste und duktile Verbindun-gen ermöglichen. 1.1 Stand der Forschung Die Bewehrung von Holzbauteilen mit Textilfasern kann je nach Zielsetzung auf zwei Arten erfolgen. Zum einen werden fertige Laminate zur Bewehrung in Faserrichtung auf das Bauteil ge-klebt. Damit erhöht man beispielsweise die Biegesteifigkeit und Festigkeit von Trägern [8, 9, 10], was insbesondere in der Sanierung von Holzbauwerken [11] mit gutem Erfolg praktiziert wird. Als Faserarten kommen hauptsächlich hochfeste und steife Kohle- und Aramidfasern in Betracht. Die außerordentlich guten mechanischen Werte des Laminates müssen aber in Zusammenhang mit ihrer geringen Querschnittsfläche gesehen werden, so daß seine Traglast und Dehnsteifigkeit lediglich in etwa den Werten eines gewöhnlichen Brettes entsprechen. Zum anderen können textile Strukturen im Naß- oder Trockenverfahren auf die Oberflä-che geleimt werden, wodurch das Komposit direkt auf dem Holz entsteht. Nach diesem Verfahren wird im Bootsbau [12], Propellerbau oder Ingenieruholzbau [13, 14, 15, 16, 17] vorgegangen. Dabei steht nicht die Verbesserung der Längsfestigkeit des Holzes im Vordergrund, sondern der Quer- und Schubfestigkeit sowie der konstruktive Schutz ge-gen Umgebung und Witterungseinflüsse [18]. Die textile Bewehrung erfolgt zum jetzigen Zeitpunkt durch handelsübliche Gewebe un-terschiedlicher Flächengewichte mit Leinwandbindung, wobei von der Möglichkeit einer Orientierung des Gewebes zur Anpassung an die Beanspruchung nicht in allen Fällen Gebrauch gemacht wurde. Vorhaben zur weiteren Nutzung textiltechnologischer Verfahren, welche insbesondere die Anpassung des Faserverlaufes an die örtliche Beanspruchung des Bauteiles und des-sen Form erlauben [siehe auch 19], werden von den Autoren derzeit vorbereitet. 1.2 Ziele


Mit den vorliegenden Untersuchungen wird das Ziel verfolgt, die Festigkeit des Holz-querschnittes durch ein höheres Tragvermögen der Verbindung besser auszunutzen, so-wie deren Steifigkeit und Duktilität zu erhöhen. Ausgehend von einer Längsverbindung mit eingesetzten Blechen und Stabdübeln wird bei gleichbleibender Geometrie die Herstellung unter Verwendung von Glasfaser-Geweben und verdichtetem Holz variiert [20]. Die Geometrie der Querschnitte für Mo-menten- und Querkraftbeanspruchung beträgt 120 x 200mm, die der Zugverbindung wur-de aus versuchtechnischen Gründen kleiner gewählt (110 x 100mm). In Versuchen wird der Beitrag der Verstärkungsmaßnahmen zum Tragverhalten getrennt und zusammen für unterschiedliche Beanspruchungen - Normalkraft, Querkraft und Mo-ment - bestimmt. Dazu wird jeweils ein Probekörper aus gewöhnlichem Brettschichtholz (BSH), (Gewebe-) verstärktem BSH, beanspruchungsgerecht verstärktem unverdichtetem BSH sowie verstärktem und verdichtetem BSH untersucht. Die Versuche dienen auch als Vergleichsbasis für die kommenden Untersuchungen an Textilien mit beanspruchungsge-rechter Fadenführung. 2 Material und Methoden 2.1 Ausgangsmaterial Für die Herstellung der Versuchskörper wurden Fichtenlamellen (2000 x 135 x 26 mm) der Güteklasse GK II gemäß [DIN 1052] verwendet. Diese wurden zuvor technisch ge-trocknet und teilweise in einer Etagenpresse auf 50% des Ausgangsquerschnittes verdich-tet. Durch Keilzinkung wurden sie mit den unverdichteten verbunden und beim Biegestoß um jeweils 100 mm versetzt zu BSH verleimt (Abbildung 1), so daß sich ein vergüteter, kegelförmiger Anschlußbereich ergab. Die Verklebung erfolgte mit einem formaldehyd-freien Ein-Komponenten Polyurethan-Klebstoff (Hersteller Collano: Purbond HB 110). In Tabelle 1 sind die Durchschnittswerte für Holzfeuchte und Rohdichte vor und nach der Verdichtung aufgeführt. Darüberinaus wurden Versuchskörper aus handelsüblichem Brettschichtholz (NH) der Güteklasse II hergestellt, welche bewehrt und unbewehrt als Referenzversuche dienen.

Materialien Darrdichte [kg / m3] Feuchtigkeit [m%] BSH, GK II 370 ... 430 10 ... 14

Fichtenholz vor Verdichtung nach Verdichtung (auf 50%)

450 ... 480 880 ... 980

14 ... 16 6 ... 8

Tabelle 1 Darrdichte und Holzfeuchte der Fichtenlamellen

Abb.1a) unbewehrt und unverdichtet Abb.1b) 0° / 90° bewehrt und unverdichtet


Abb.1c) 0° / 90° bewehrt und verdichtet Abb.1d) +45° / - 45° bewehrt und unverdich-tet 2.2 Herstellung der Probekörper Verdichtung Die Verdichtung der Lamellen erfolgte in drei Schritten: Aufheizen, Verdichten und Rückkühlen. In der ersten Phase wurden die Lamellen unter leichtem Anpreßdruck von 0,2 bis 0,3 MPa über die Heizplatten der Presse erwärmt. Zur Abschätzung der Durch-wärmung von Vollholz wurden 1 bis 2 mm/min angenommen. Nachdem die Temperatur in der Probekörpermitte einen Wert von 140°C erreicht hatte, begann der Verdichtungs-vorgang. Bei weiterer Erwärmung auf 150°C wurde der Preßdruck kontinuierlich auf 2,5 MPa erhöht. Um ein zu starkes Austrocknen des Holzes zu verhindern, wurde eine relativ hohe Schließgeschwindigkeit der Presse von 1mm/min gewählt. Nach dem Verdichtungs-vorgang von zirka 40 min begann die Rückkühlung der Holzproben auf 60 °C, wofür die gleiche Zeit wie zur Erwärmung veranschlagt wurde (Abbildung 2).

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 Time [s]

Pist

onpr

essu

re [b

ar]

Tem

p [°

C]

10

20

30

40

50

Dis

tanc

e [m

m]

Pressure

Distance

Temperature

5000 Abbildung 2 Verdichtung von Fichtenbrettern (Querschnitt: 120 x 40mm) Laminierung Die textile Bewehrung der Holzbauteile erfolgte mit einem Glasfasergewebe Typ E mit Leinwandbindung und einem Flächengewicht von 200 g/m2. Zur Steigerung der Klebefe-stigkeit wurde zuvor ein Haftvermittler ( Hersteller: Vosschemie; G4 - Grundierung) auf getragen. Es wurden zwei Lagen mit einem Zwei-Komponenten Epoxydharz (Hersteller: Vosschemie; LN-1 Epoxy A + B) im Handlaminierungsverfahren aufgebracht, wobei das Naßverfahren [12] zur Anwendung kam, bei dem das Gewebe ohne vorherige Tränkung mit der Walze auf die beleimte Holzoberfläche gedrückt wird. Ein zusätzlicher Anpreßdruck ist bei Epoxydharzen nicht notwendig. Zur vollständigen Aushärtung wur-


den die Bauteile 10 Tage im Raumklima gelagert. Die Festigkeiten und Materialkennwer-te des Gewebes und des Klebstoffes sind in Tabelle 2 dargestellt.

Materialkennwerte Glasfaser Typ E*) Epoxydharz Komposit E - Modul [MPa] 73000 3700 25 ... 30000**) Dichte [kg/m3] 2600 1040 / 1150 (Härter Harz) ca. 2000 Biegefestigkeit [MPa] 123 Druckfestigkeit [MPa] 130 Zugfestigkeit [MPa] 2400 150... 200**)

Tabelle 2 Materialkennwerte nach [22 *)] und [17 **)] Versuchsaufbau Zur Beurteilung des Tragverhaltens wurden Längsverbindungen unter drei verschiedenen Beanspruchungen gemäß EN 26981 geprüft (Abbildung 3a - c). Pro Verstärkungsmaß-nahme und Beanspruchung wurde jeweils ein Versuchskörper aus unbewehrtem BSH, (Gewebe-) verstärktem BSH, verstärktem und verdichtetem BSH untersucht. Probengeo-metrie und Versuchsaufbau sind im folgenden Bild dargestellt.

6

Abbildung 3 a) Probengeometrie und Lastrichtung bei Normalkraftbeanspruchung

Abbildung 3 b) Probengeometrie und Lastrichtung bei Querkraftbeanspruchung


Abbildung 3 c) Probengeometrie und Lastrichtung bei Momentenbeanspruchung 3 Versuchsdurchführung und Ergebnisse Biegebeanspruchung Die Traglastuntersuchungen erfolgten im Vier-Punkt-Biegeversuch. Der Brettschicht-holzquerschnitt betrug 120 x 200 x 1550 mm und wies zwei 6 mm Stahlbleche und neun rechteckig angeordnete Stabdübel auf. Die textile Bewehrung bewirkte eine Erhöhung der Bruchlast auf 149% gegenüber der unverstärkten Verbindung, die als Referenzverbin-dung mit 100% Lastfähigkeit angesetzt wurde. Beim Einsatz von verdichtetem BSH mit +45°/ - 45° gerichteter Bewehrung wurde 211 % erreicht. Unbewehrte Holzverbindungen versagten spröde in der unteren Dübelreihe (Abbildung 7). Bei glasfaserbewehrtem BSH riß das Gewebe am Ende des Bleches senkrecht zur Bauteilachse ein. Die bewehrten Holzverbindungen zeigten bei Erreichen der Traglast große Verformungen (Duktilität). Gleiche Verformungen bei höherer Traglast wurden mit der verdichtet-bewehrten Ver-bindungen erreicht. Im Gegensatz zu den unverdichteten Verbindungen zeigten die Ver-bindungsmittel bereits starke plastische Verformungen (Abbildung 4).

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60

Weg in [mm]

Biegeversuch

verdichtet; bewe

unverdichtet 0° / 90°bewehr

unverdichtet; +45°/-45°bewe

unverdichtet; unbewe

Abbildung 4 Last - Verschiebungs - Kennlinie bei Momentenbeanspruchung Querkraftbeanspruchung


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

Kra

ft in

[kN

]

verdichtet; bewehr

unverdichtet; 0° / 90° bewe

unverdichtet; +45°/-45° bew


Querkraftversuch

Weg in [mm] Abbildung 5 Last - Verschiebungs - Kennlinie bei Querkraftbeanspruchung Die Querkraftproben besaßen die gleichen Querschnitte wie die Biegeprüfkörper. Unter-schiede ergaben sich im Dübeldurchmesser und der Lasteinleitung. Diese wurde am Auf-lager über die herausstehenden Bleche in die Verbindung eingetragen. Bei den Verbin-dungsmitteln wurden die erforderlichen Mindestabstände gemäß [DIN 1052] eingehalten. Das Versagen der unbewehrten Verbindung trat infolge Aufspaltens in der unteren Dü-belreihe ein. Bei den bewehrten Versuchskörpern begann der Bruch in der oberen und unteren Dübelreihe gleichzeitig, wobei die Lastübertragung noch vom Gewebe über-nommen wurde. Nach weiterer Laststeigerung versagte der Haftverbund und teilweise das Gewebe selbst. Die Traglaststeigerung betrug gegenüber dem unbewehrten Querschnitt nur zirka 10%. Vergleicht man die + 45° / - 45° Glasfasergewebebewehrte Holzverbin-dung ist nicht nur eine erhöhte Lastaufnahme zu verzeichnen, sonder gegenüber der 0° / 90° Bewehrung eine höhere Verschiebung festzustellen. Eine deutliche Erhöhung der Traglast auf 173% konnte bei dem glasfaserbewehrten, verdichtetem Querschnitt aufge-zeichnet werden. Ebenso stieg die Steifigkeit der Verbindung (Abbildung 5). Zugbeanspruchung Der Zugversuch wurde mit einem Brettschichtholzquerschnitt von 110 x 100 x 1100 mm

durchgeführt. Die Reduzierung des Querschnittes wurde aus versuchstechnischen Grün-den notwendig. Zur sicheren Einleitung der Zugkraft am anderen Ende wurde der BSH-Querschnitt auf 100 x 200 mm erweitert. Die Verbindung wurde durch zwei 6 mm Stahl-bleche und rechteckig angeordnete Stabdübel mit Ø 6 mm gewährleistet, Rand- und Zwi-schenabstände der Dübel wurden mit 20 bzw. 30 mm festgelegt. Eine Bewehrung mit Glasfaserstrukturen bewirkte die Erhöhung der Bruchlast auf 127% bzw. mit +45°/-45° gerichteter Faserstruktur auf 149%. Beim Einsatz von verdichtetem BSH mit gerichteter Glasfaserbewehrung versagte das Bauteil außerhalb der zu prüfenden Verbindung bei 133%, so daß hierzu noch keine abschließende Aussage getroffen werden kann.


Zugversuch

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6

Weg in [mm] *Versuch abgebroch


unverdichtet; 0° / 90° bew

unverdichtet; +45°/-45° bewehrtverdichte

bewehrt *

Abbildung 6 Last - Verschiebungs - Kennlinie bei Normalkraftbeanspruchung


Abb

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Versuch Geometrie Verbindungs-mittel

Bruchlast in [kN]

Bruchlast in [%]

Verformung in [mm]

Biegeversuch St 37 unbewehrt

0% verdichtet 120 x 200 x 3100 9 x ∅10mm

30,0 100 20,7

0° / 90° bewehrt unverdichtet

120 x 200 x 3100 9 x ∅10mm 44,2 149 47,7

+45°/- 45° bewehrt unverdichtet

120 x 200 x 3100 9 x ∅10mm 39,0 134 58,1

0° / 90° bewehrt 50% verdichtet

120 x 200 x 3100 9 x ∅10mm 63,6 211 52,9

Querkraftversuch St 37 unbewehrt

0% verdichtet 120 x 200 x 1760 9 x ∅6mm 92,2 100 0,7


120 x 200 x 1760 9 x ∅6mm 103,4 112 0,4


120 x 200 x 1760 9 x ∅6mm 124,0 135 0,7


120 x 200 x 1760 9 x ∅6mm 160,5 173 0,3

Zugversuch C 45 unbewehrt

0% verdichtet 110 x 100x 1100 12 x ∅8mm 139,0 100 1,5


110 x 100x 1100 12 x ∅8mm 142,9 127 0,5


110 x 100x 1100 12 x ∅8mm 167,3 149 0,5


110 x 100 x 1100 12 x ∅8mm 149,5 133* 0,3

*) Bruch außerhalb der Verbindung in der Einspannung Tabelle 3 Vergleich der geprüften Beanspruchungsarten 4 Schlußfolgerung und Ausblick Die experimentellen Untersuchungen haben gezeigt, daß die Bewehrung von Holzverbin-dungen mit Glasfaserstrukturen die Tragfähigkeit von Holzverbindungen erhöht. Teilwei-se Traglaststeigerungen um den Faktor 2 unter Verwendung von verdichtetem Fichten-vollholz zeigen das Leistungspotential dieses Materialverbundes auf. Ebenso wird durch die Bewehrung von Holzverbindungen mit textilen Strukturen neben der Steigerung der Traglast auch die Steifigkeit einer Holzverbindung beeinflußt. Holzverbindungen mit Bewehrung verhalten sich im hohen Maße duktil und können plötzliches Versagen ein-zelner Holzbau- oder Tragwerksteile unterbinden. Der Einsatz von verdichtetem Vollholz in Bauteilen aus BSH wirft Fragen hinsichtlich des Verbundes Holz - Holz und Holz - Textil auf. Neben den insgesamt positiven Unter-


suchungsergebnissen der glasfaserbewehrten und teilweise verdichteten Holzverbindun-gen sind Fragen zum Einfluß der Klebebindungen, respektive Keilzinkenverbindungen näher zu betrachten. Damit der Wirkungsmechanismus der Bewehrung, insbesondere bei kraftgerechter Orien-tierung, exakt beschrieben werden kann, ist eine grundlegende mechanische Beschrei-bung des textilbewehrten Holzes erforderlich. 6 Literatur [1] F. Wald [ed.], COST C1, Control of semi-regid behaviour of civil engineering structural connections, Proceedings of the second state of the art workshop, pu- blished by the European Commission, Prague 1994 [2] P. Haller, Progress in the development and modelling of timber joints, Procee- dings, 5th World Conference of Timber Engineering, Montreux, Switzerland, August 1998, Bd. 1, S. 337-344 [3] P. Offermann, G. Franzke; Innovative Textilstrukturen für den Leichtbau, In: Vortragsband zur DLR-Tagung, TU Dresden; 1996 [4] W. Hufenbach, C. Müller; Hochgeschwindigkeits - Leichtbaurotoren; Chemi- sche Industrie 118, 1995, S.27-32 [5] P. Haller, J. Wehsener, C.J Chen; Development of joints by compressed wood and glassfibre reinforcement, Proceedings, Final Conference Report, COST C1, Control of the semi rigid behaviour of connections in civil engineering, Liege, Belgium, September 1998 [6] J. Ehlbeck, H. Werner; Tragfähigkeit von Laubholzverbindungen mit stabför- migen Verbindungsmitteln, Forschungsbericht, Universität Karlsruhe 1992 [7] P. Haller , C.J. Chen, J. Natterer; Experimental Study of Glass-Fibre Reinfor- ced and Densified Timber Joints, Proceedings, Inertnational Wood Engineering Conference, New Orleans, Louisiana, USA, 1996 [8] D. A. Tingley; FRP reinforcement glulam performance: A case study of the Lighthouse Bridge; Proceedings, Vol. 2, S. 177-181, 5th World Conference of Timber Engineering Montreux, Schweiz, 1998 [9] H. J. Dagher; Creep behavior of FRP-reinforced glulam beams; Proceedings, Vol. 1, S. 161-165, 5th World Conference of Timber Engineering Montreux, Schweiz, 1998 [10] J. F. Davalos, P. Qiao; Development of a prototype composite- reinforced tim- timber railroad crosstie; Proceedings, Vol. 1, S. 494-498, 5th World Conference of Timber Engineering Montreux, Schweiz, 1998 [11] O. Kempe; Ertüchtigung von Deckenbalken; Mitteilungen des Landesamtes für Denkmalpflege Sachsen 1997, S. 46 - 52 [12] Gougeon Brothers; Moderner Holzbootsbau, Deutsche Ausgabe 1998; Verlag M. und H. von der Linden, Wesel, Germany [13] F. Colling, W. Siebert, P. Belchior-Gaspard; Tragfähigkeit glasfaserverstärkter Brettschichtholzträger; Karlsruher Forschung im Ingenieurholzbau; Bauen mit Holz 8/87


[14] H. Larsen; Experimental Study on Fiber Reinforced Gluelam Beams; Procee- dings; Pacific Timber Engineering Conference; Gold Coast; Australia, 1994 [15] C. A. Sucz; Etude du renforement du bois par fibre de verre; Dissertation; Universität Metz, Frankreich; 1991 [16] P. Haller; Experimentelle Untersuchungen an glasfaserverstärkten Verbindun-gen, Ehrenkolloquium Prof. Dr.-Ing. habil. M. Gruber, Schriftenreihe des Institut für Baukonstruktionen und Holzbau; Heft 1, TU Dresden, 1994, S. 96-102 [17] C. J. Chen; Study of mechanical behaviors and optimization of fiber glass reinforced timber joints; Dissertation; EPF-Lausanne, Schweiz, 1999 [18] P. Haller, J. Wehsener; Faserverstärkte Hochleistungsverbindungen aus Preß- holz; Aif- Zwischenbericht; AiF - Nr: 11164 / B1, 1998 [19] R. Kriechbaum; Ein Verfahren zur Optimierung der Faserverläufe in Verbund - werkstoffen durch Minimierung der Schubspannungen nach Vorbildern derNa-tur; Forschungsbericht, Kernforschungszentrum Karlsruhe; KfK 5406; Oktober 1994 [20] T. Birk, Textilbewehrte Holzverbindungen mit Preßholz; TU Dresden; Institut für Baukonstruktionen und Holzbau, Diplomarbeit, 1999 [21] DIN 1052; Holzbauwerke; Beuth Verlag, 1988 [22] D. Gay, Materiaux composites, Editions Hermes, Paris, 1991

Dipl.-Ing. S. Krogh Pedersen,Fiberline A/S,Kolding (DK)

Dipl.-Ing. S. Krogh Pedersen,Fiberline A/S,Kolding (DK)

Referent

Neues Bauen mit pultrudierten Trägerprofilen

aus textilglasverstärkten Kunststoffen

Neue Bauen mit pultrudierten Trägerprofilen aus textilglasverstärkten Kunststoffen von

Stig Krogh Pedersen

Vertriebsleiter, Fiberline Composites A/S

1. Einführung Fiberline entwickelt und fertigt glasfaserverstärkte Kunststoffprofile bei der Pultrusionsmethode. Die 1979 gegründete Firma hat heute fast 100 Mitarbeiter.

Unser Produktprogramm umfasst 3 Hauptkategorien:

- Standardprofile (>6000 verschiedene Profile)

- Spezialprofile nach Vorgabe

- Konstruktionsprofile

Heute werden wir Konstruktionsprofile im Mittelpunkt stellen und zwar weil

Fiberline hat innovatives Bauen durch pultrudierte Trägerprofile möglich gemacht.

2. Der Pultrusionsprozess Die Pultrusion ist ein automatisiertes Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffprofilen in gleichbleibend hoher Qualität – mit präzise auf den Verwendungszweck abgestimmten Querschnitten und Materialeigenschaften. Der seit den 50er Jahren bekannte Prozess ist im Prinzip einfach und läuft bei Fiberline Composites A/S so ab: Armierungsmaterial wird von Rollen kontinuierlich durch ein beheiztes Werkzeug gezogen, wo die Fasern mit Matrixmaterial imprägniert werden, das in der vom Werkzeug vorgegebenen Profilform aushärtet. Die Zugvorrichtung führt das ausgehärtete Profil zu einer ”mitwandernden” Säge für den Längenzuschnitt nach Vorgabe.

Abzieher Säge

Injektion von Harz Ventilation

Verstärkung

Erwärmen undAushärten

3. Dokumentationsmaterial Im Bauwesen ist solides Dokumentationsmaterial von grösster Wichtigkeit. Fiberline hat in Zusammenarbeit mit einem führenden Beratungsunternehmen ein Design- und Konstruktionshandbuch entwickelt - das umfassendste Handbuch für das Konstruieren und Bauen durch pultrudierte Trägerprofile. Ausser der Dimensionierung deckt das Handbuch folgende Themen ab: Verbindungstechnik, Chemikalienbeständigkeit, Brandverhalten sowie Umweltschutz und Wiederverwertung.

Das Design- und Konstruktionshandbuch ist für Architekten, Ingenieure und Techniker ein unersetzliches Werkzeug bei der Berechnung gutfunktionierender Konstruktionen aus pultrudierten Trägerprofilen.

Das Handbuch ist in deutscher und englischer Sprache erhältlich.

4. Fiberline Gebäude

Metallfreies Gebäude 1990 wurde unser erstes Gebäude – ein EMC-Testcenter – aufgeführt. Elektrogeräte werden hier auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit geprüft.

Erst waren die Balken zu dimensionieren, und da wir zu dem Zeitpunkt nur eine sehr begrenzte Auswahl von pultrudierten Trägerprofilen hatten, wurden die gewünschten Träger aus zusammenklebten Standardprofilen fertigt. Heute haben wir eine weite Auswahl von sowohl Trägern als Stützen.

Bolzenverbindungen / Verbindungen waren auch zu konstruieren und Daten hierfür waren sozusagen unerhältlich. Zu diesem Zweck haben wir ein umfassendes Testprogramm entwickelt, um die Bolztragfähigkeiten feststellen zu können. Siehe die Tabellen in unserem Design- und Konstruktionshandbuch für weitere Einzelheiten.

Eyecatcher Ein anderes Beispiel und Weltneuheit ist der Eyecatcher, ein fünfgeschossiges Wohn- und Arbeitsgebäude. Das Haus wurde Anfang 1999 in Basel in der Schweiz aufgeführt. Die ganze Tragstruktur besteht aus Fiberline GFK-Profilen. Das Fiberline Design-und Konstruktionshandbuch diente als Grundlage für die Dimensionering, womit für ETH in Zürich und Lausanne beauftragt waren. Sowohl Bolzen- als Klebeverbindungen sind benutzt worden.

5. Brücken

Die Fiberline Brücke Die Fiberline Brücke bei Kolding, Dänemark, wurde als asymmetrische Schrägseilkonstruktion aus GFK-Standardprofilen von Fiberline errichtet. Eine der verkehrsreichsten Bahnstrecken in Dänemark überqueren Fussgänger und Radfahrer seit 1997 auf der Fiberline Brücke mit 40 m Länge und 12 t Gewicht. Die Tragfähigkeit von 500 kg/m2 erlaubt gleichzeitig bis zu 5 t Fahrbelastung (Kehrmaschinen etc.). Die maximale Durchbiegung von L/250 ist in Übereinstimmung mit dem Anspruch der dänischen Eisenbahnbehörden.

Viele verschiedene Vorschläge wurden von der Stadt Kolding studiert, und, von einem konstruktionsmässigen Gesichtspunkt wären einiger dieser Vorschläge effektiver als die Fiberline Brücke gewesen. Eine der Lösungsvorschläge war z.B. eine Brücke von nur 7 t. Aufgrund der verkehrsreiche Bahnstrecke hatten wir nur wenige Nachtstunden während der Wochenende für die Endmontage zur Verfügung, und ausschlaggebend für die GFK-Lösung war deshalb die schnelle Montagezeit.

Als Grundlage für die Konstruktion und Dimensionierung diente das Fiberline Design- und Konstruktionshandbuch und die Brücke ist aus 12 verschiedenen Fiberline Konstruktionsprofilen konstruiert, nähmlich I- & U-Täger, Winkel und Flachprofile. Schrägstreben bestehen aus Fiberline Vierkantrohr 100x100/8/8 mm.

Verschraubungen sind aus säurefesten, rostfreien Bolzen.

Das Brückendeck ist eine Gitterkonstruktion von I- und U-Profilen mit Abdeckplatten von Gitterrosten.

Die Brücke wurde in 3 vorgefertigten Bauteilen zur Baustelle transportiert: Turm und zwei Decke.

Für Messung des Belastungsverhaltens ist die Brücke mit Dehnungsme8streifen versehen.

Die Pontresina Brücke Die Pontresina Brücke ist auch bemerkenswert. Dezember 1997 wurde die 25 Meter lange Brücke in zwei Sektionen mit einem Helikopter in Pontresina unmittelbar bei St. Moritz in der Schweiz installiert. Jede Sektion wiegt 1650 kg, und die Tragfähigkeit beträgt 500 kg/m2. Auch hier diente das Fiberline Design- und Konstruktionshandbuch als Dimensionierungsgrundlage. Eine Sektion ist mit Bolzenverbindungen, die Verbindungen der andere Sektion sind geklebt. Die Testergebnisse der Bolzen- bzw. geklebten Verbindungen sind interessant mit einander zu vergleichen. Die Durchbiegung der geklebten Verbindungen sind kleiner wie es aus der untenstehenden Tabelle hervorgeht.

Da die Brücke im Sommer wegen eventuellen Hochwassern jeweils demontiert und erst wieder im Oktober installiert wird, haben wir gute Möglichkeiten, Belastungsversuche zu machen und die Eigenschaften der beiden Verbindungstypen zu untersuchen.

6. Zukunftsvision Wir glauben, dass die Zukunft der innovativen Bautechnik mit pultrudierten Trägerprofilen aufgeschlossen ist.

Argumente hierfür:

- Niedriges Gewicht

- Hohe Festigkeit

- Thermische Isolierung

- Einfache Bearbeitung (wie trockenes Holz) und schnelle Montage (niedriges Gewicht)

- Korrosionsbeständkeit /geringer Unterhaltsbedarf (Kostengünstige Lösung auf die Dauer)

Normen für pultrudierte Profile sind noch nicht augearbeitet, aber eine CEN-Norm ist dem europäischen Komitee für Normung vorgelegt, und eine Veröffentlichung ist beim Jahreswechsel 1999-2000 erwartet. Fiberline Composites A/S Nr. Bjertvej 88 DK – 6000 Kolding Tlf.: +45 75 56 53 33 Fax: +45 75 56 52 81 www.fiberline.com

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Fiberline PVC ALU STÅL TRÆ

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Fiberline PVC ALU STAHL HOLZ

W/oK-m

http://www.fiberline.com/

Dipl.-Ing. K. Koch,Birdair Europe Strohmeyer,Kastanienbaum/Luzern (CH)

Dipl.-Ing. K. Koch,Birdair Europe Strohmeyer,Kastanienbaum/Luzern (CH)

Referent

Membran Architektur -

heute und morgen

1

Membran-Architektur heute und morgen Kurt Koch, Dipl. Ing. FH, Kastanienbaum/Luzern, Schweiz Beratender Ingenieur Birdair Europe Stromeyer Was ist Membran-Architektur eigentlich ? Im Vergleich zu den bekannten und bewährten Baustoffen wie Stein, Holz, Stahl, Beton und Glas ist die

Membrane baugeschichtlich betrachtet ein noch verhältnismässig junges Produkt. Dies, obwohl bereits unsere

Vorfahren in der Urzeit auf die Idee gekommen waren. Ihre Behausungen oder Vorräte mit Tierhäuten oder

später mit geknüpften Decken zum Schutz gegen Wind und Wetter zu bespannen. Heute ist die Membran-

Architektur, auch unter dem Begriff Textiles Bauen bekannt, eine hochentwickelte Technologie und eignet sich

vorwiegend als Wetterschutz für verschiedenartigste Anwendungen wie Überdachungen, Gebäudefassaden oder

als Gebäudehüllen.

Definitionsgemäss sind Membranen dünne, gespannte Folien, wie beispielsweise das Trommelfell oder die

Flügelbespannung der Fledermaus. Weitere unzählige von der Natur geschaffene Formen und

Gesetzmässigkeiten haben die Wissenschaftler um den Architekten Frei Otto dazu geführt und motiviert, die

Grundlagen für eine neue Tragwerkstechnologie zu erforschen und diese für die Anwendung in der Praxis zu

entwickeln.

Neben einer Vielzahl von bautechnischen Neuentwicklungen sind leichte Flächentragwerke aus auf Zug

beanspruchten Membranen entstanden, bei welchen die Belastungen aus Wind und Schnee über die gegensinnig

(antiklastisch) gekrümmte Form der Flächen abgetragen werden. Meistens sind textile Bauten räumliche

Tragwerke, bestehend aus einer Kombination von tragenden Elementen aus Membrane, Stahl und Seilen, wobei

letztere der Unterstützung zur Befestigung und Spannung der Membrane dienen. Die einfachste und klassische

Grundform ist dabei das sogenannte Vierpunktsegel, dessen typische Form ähnlich der eines Sattels ist.

Bild 1: Vierpunktsegel

2

Bei einem anderen häufig vorkommenden Typus handelt es sich um luftgestützte Membranstrukturen wie

Traglufthallen oder Kissen. Dabei handelt es sich um gleichsinnig (synklastisch) gekrümmte Formen, welche

mittels eines Luftüberdruckes statisch stabil gehalten werden.

Als Werkstoff haben sich beschichtete Gewebe bewährt und durchgesetzt. Unterschieden werden hochreissfeste

Polyestergewebe mit PVC-Beschichtung und hochreissfeste Glasgewebe mit PTFE-Beschichtung. Je nach

Anwendung wird die entsprechende Materialqualität gewählt. Die wichtigsten Qualitätseigenschaften sind die

hohe Reissfestigkeit, das geringe Gewicht, die hohe Lichtdurchlässigkeit, die widerstandsfähige

Oberflächenbeschaffenheit, das Brandverhalten und die grosse Dauerhaftigkeit.

Klassierung von Membrantypen aus kunststoff beschichtetem Polyestergewebe Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ 4 Typ 5 Fäden in Kette und Schuss 9/9 12/12 10,5/10,5 14/14 14/14 Garnfeinheit (dtex) 1100 1100 1670 1670 2200 Gesamtgewicht (gr/q2) 800 900 1050 1300 14350 Reissfestigkeit (N/5 cm/Kette/Schuss)

3000/ 3000

4400/ 3950

5750/ 5100

7450/ 6400

9800/ 8300

Weiterreissfestigkeit (N, Kette und Schuss)

310/350 520/580 800/950 1100/1400 1600/1800

Schwerentflammbarkeit ja ja ja ja ja Tabelle 2 Eigenschaften verschiedener Membrantypen Gewebe PES/PVC

Acrylfinish PES/PVC

PVDFfinish Glas/PTFE

Durchschnittl. Lebensdauer 10 – 15 Jahre 15 – 20 Jahre Über 25 Jahre Witterungsbeständigkeit xx xx xxx Anschmutzverhalten X xx xxx Transluzenz xxx xxx xxx Brandverhalten xx xx xxx Knickbeständigkeit xxx xx (x) Kosten (Basis: 100) 100 110 200/250 Einsatzgebiete Temporäre und

permanente Bauten

Temporäre und permanente Bauten

Permanente Bauten

Bewertungsklassifizierung: (x) = unbefriedigend; x = befriedigend; xx = gut; xxx = sehr gut Tabelle 3 Die Planung von Membranbauten ist ein interdisziplinärer Prozess, der sich ähnlich wie bei konventionellen

Bauvorhaben, der zwischen Bauherr und Nutzer, Architekt, Ingenieur und Unternehmer abspielt. Wichtig ist die

Kenntnis der Anforderungen an das Bauwerk und die sachlich fachlich richtige Berücksichtigung der

gesetzmässigen Eigenschaften und Möglichkeiten der Membran-Architektur. Für die Formfindung, die statische

Berechnung und die Detailplanung stehen dem Planer hochwertige Berechnungsprogramme zur Verfügung,

welche eine grosse Hilfe darstellen und somit eine sichere und wirtschaftliche Projektierung ermöglichen. Die

Planungsphasen unterscheiden sich kaum von der Planung konventioneller Bauvorhaben.

3

Bild 4: Formfindung für Membranstruktur Bild 5: Flussdiagramm Planungs- Ausführungsablauf Was die Ausführung anbetrifft, kann von einer Montagebauweise gesprochen werden. Die einzelnen

Tragwerkselemente werden im Werk vorgefertigt und am Montageort zusammengebaut. Die

Membranen werden im Werk konfektioniert, d.h. aus ebenem Material von der Rolle zugeschnitten

und zur vorberechneten, räumlichen Form verschweisst, sodann werden alle Details zur sach- und

fachgerechten Befestigung und Vorspannung ausgeführt.

4

Wann ist Membran-Architektur richtig Textile Gewebe aus hochfesten Polyester- oder Glasgewebe eröffnen vollkommen neue Dimensionen

im Baubereich. Bedingt durch die hohe Flexibilität, das geringe Flächengewicht bei zugleich extrem

hoher Zugfestigkeit sowie Lichtdurchlässigkeit des Materials ist es möglich:

• grosse Flächen stützenfrei zu überdachen

• lichtdurchflutete Räume zu gestalten

• vollkommen neue Formen baulich umzusetzen

• durch Gestaltung und Farbe ein einprägsames Erscheinungsbild zu entwerfen

• temporäre Strukturen und Bauwerke zu erstellen und sie an anderer Stelle wiederzuverwenden

• ressourcenschonend zu bauen

• vollkommen neue Baubereiche zu erschliessen

Die Möglichkeiten dieser Bauweise sind sehr vielseitig. Membranen, meistens als Dachkonstruktion

konzipiert, sorgen für den sicheren Schutz gegen Wind und Wetter und mehr als das. Membranen in

mehrlagiger Ausführung haben einen guten Wärmedämmwert und bieten zusätzlichen Schallschutz.

Zudem gibt es Membrankonstruktionen, welche mit einer zusätzlichen Wärmedämmung versehen

sind. Membranen gibt es mit hoher Lichtdurchlässigkeit, aber auch in lichtundurchlässiger Ausführung.

Während kunststoffbeschichtete Polyestergewebe in allen Farben erhältlich sind, werden beschichtete

Glasgewebe hauptsächlich in weisser Farbe ausgeführt. Weisse oder helle Farben werden häufiger

gewählt, weil diese optisch eine gute Wirkung haben und zudem die Lichtdurchlässigkeit optimal ist.

5

Bild 6: Bogendachmembrane Bild 7: Hochpunktdachmembrane Obwohl die physikalisch geforderten Gesetzmässigkeiten eingehalten werden müssen, sind die

formalen Gestaltungsmöglichkeiten in der Membran-Architektur äusserst vielseitig. Oft hat neben der

Erfüllung der funktionalen Anforderung die Formwahl einer Membrane einen rein architektonisch-

gestalterischer Hintergrund, nicht selten motiviert durch das Marketingkonzept des Auftraggebers.

Daher kann eine gut gelungene Membranbaustruktur für das Image eines Bauwerkes oder eines

Unternehmens einen nicht unwesentlichen Beitrag leisten.

Für den temporären Einsatz eignen sich Membranen aus kunststoffbeschichtetem Polyestergewebe

gerade zu ideal. Der Auf- und Abbau ist wegen des geringen Gewichtes und der Flexibilität des

Materials einfach und leicht möglich. Auch die sogenannten wandelbaren Dächer, dies sind

Dachkonstruktionen mit automatischem Öffnungs- und Schliessmechanismus, werden ausschliesslich

aus kunststoffbeschichtetem Polyestergewebe gefertigt.

Die Kosten sind ein wichtiges Kriterium, wenn darum geht, sich für eine Bauart zu entscheiden.

Bekanntlich gibt es bis heute keine Baukonstruktion, die in jedem Fall immer die preiswerteste ist.

Dies gilt genauso für die Membran-Architektur. Allgemein kann gesagt werden, dass Membranbauten

dann preislich günstig sind, wenn grosse Spannweiten und Flächen überdacht werden oder die

Konstruktion einen grossen Wiederholungsfaktor hat.

Ein wichtiger Hinweis ist die Tatsache, dass die Membrane als Werkstoff in Deutschland bisher keine

allgemeine bauaufsichtliche Zulassung hat und daher fallweise die Erlangung der Zustimmung im

6

Einzelfall zu erfolgen hat. Obwohl dieser Prozess allmählich zur Routine geworden ist, kann es bei

unsorgfältiger Aufbereitung der Unterlagen zu unliebsamen Zeitverzögerungen kommen.

Membran-Architektur heute Die Membran-Architektur hat sich zu einer Hightech-Bauweise entwickelt, die sich einer grossen

Beliebtheit erfreut.

Im Folgenden soll dargestellt werden, in welchen Bereichen oder in welchen Marketingfeldern die

Membran-Architektur häufig zur Anwendung kommt, welches die Trends sind und was die

hauptsächlichen Argumente dafür sind. Wie bereits in der Vergangenheit, so sind auch heute textile

Bauwerke vermehrt dort anzutreffen, wo Freizeitgestaltung eine Rolle spielt oder wo sich Menschen in

ihrer Freizeit treffen. Membranbaustrukturen mit ihren speziellen, oft etwas verspielten Formen sind

nicht nur leicht und hell, sondern wirken leicht und vermitteln etwas Einladendes und Erfreuliches. Die

Erfahrung zeigt, dass tatsächlich die meisten Menschen diese Atmosphäre unter einem Membrandach

geniessen und sich wohl fühlen. Oft ist es die originelle Idee, der besondere Einfall, der es ausmacht,

mit etwas nicht Alltäglichem erfolgreich zu werden und zu sein. Die Membran-Architektur hat

inzwischen einen festen Platz in der Bautechnik eingenommen, was die Vielzahl der praktischen

Anwendungen unter Beweis stellt.

Kultur Als Wetterschutzdächer sind leichte Flächentragwerke aus Membranen für Theater und Konzerte

die ideale Lösung. Da Veranstaltungen in Amphitheatern meistens technisch und finanziell sehr

aufwendig sind, möchte man diese vom Wetter unabhängig durchführen und versieht daher diese

Stätten vorzugsweise mit einer Überdachung. Die Montage und Demontage von temporären (mobilen)

Dächern ist relativ einfach, weshalb diese Lösung für den Sommerbetrieb von Kulturveranstaltungen

sehr oft gewählt wird. Die Schneebelastung muss dabei bei der Berechnung und Konstruktion nicht

berücksichtigt werden und es entstehen relativ leichte und somit wirtschaftliche Lösungen. Aber auch

als festes Bauwerk für den Schutz von Denkmälern oder Museen und als Theaterbau ist die

Membran-Architektur sehr gut geeignet. Für die Wärmedämmung und den Schallschutz sind von den

Planern und Unternehmen geeignete Systeme entwickelt worden, die sich sehr gut bewährt haben.

Hier profitiert der Bauherr nicht nur von der funktionalen Zweckerfüllung, sondern auch vom

Zusatznutzen des Bauwerkes als ausgezeichneter Imageträger.

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Anwendungsbeispiele: Musicaltheater: Buddy Holly Hamburg, Musical Dome Köln Freilichtbühnen: Wandelbares Dach Bad Hersfeld Naturdenkmäler: Dachkonstruktion über Ausgrabungen Ephesus; Türkei Amphitheater: Chicago Navy Pier, Chicago; Illinois Transport Membranbauten als Überdachung von Terminalgebäuden bei Flughäfen, von Bahnhofhallen oder

Busstationen sind mehr als eine Alternative zu Dachkonstruktionen aus Blech oder Glas. An diesen

Orten, wo sich Menschen tagtäglich begegnen, hat die Architektur den Anspruch, etwas Spezielles, ja

Fröhliches zu sein. Wiederum ist es die Leichtigkeit der Struktur und das Spiel mit dem Licht, welche

Begeisterung auslösen und problemlos Akzeptanz finden. Bei der Wahl des geeigneten Materials ist

besondere Aufmerksamkeit angebracht. Um schnelles und unschönes Anschmutzen der

Membranoberfläche zu vermeiden und auch einen erhöhten Brandschutz zu erreichen, empfiehlt sich

der Einsatz von PTFE-beschichtetem Glasgewebe.

Anwendungsbeispiele: Flughafen: Denver Airport USA Parking: Flughafen Düsseldorf Tankstelle: Wanlin, Belgien Sport Seit über 30 Jahren werden Membrandächer für Sportstadien und Sportarenen geplant und gebaut.

Die bekannte Dachkonstruktion des Olympiastadions in München ist zwar kein Membrandach, gehört

aber auch zur Familie der sogenannten leichten Flächentragwerke. Inzwischen gibt es weltweit eine

ansehnliche Anzahl gut gelungener Sportstadion-Überdachungen, die mit dem Tragwerksprinzip von

räumlichen Seiltragwerken mit Membranbespannung konzipiert sind. Es ist die Faszination der

Leichtigkeit von Struktur und Form und das geringe Konstruktionsgewicht, die für diese Lösung

sprechen und immer öfter Architekten und Bauherrn davon zu überzeugen vermögen.

Membrandächer lassen sich stützenfrei über grosse Spannweiten bauen. Es entfallen somit störende

Stützen, welche den Blickwinkel der Zuschauer einschränken. Die Besucher von Stadiem wollen die

Sportveranstaltung bequem und vor Wind und Wetter geschützt geniessen. Auch Besucher von

Kunsteisbahnen möchten bei schlechtem Wetter ihren geliebten Sport ausüben. Ein Membrandach

kann dies sicherstellen und hilft zusätzlich noch Energie einzusparen.

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Anwendungsbeispiele: Sportstadien: Daimlerstadion Stuttgart, Gerry Weber Stadion Halle Sportarena: Giorgia-Dome Atlanta Kunsteisbahn: Wolfgang-Meyer-Sportanlage Hamburg Architektur Im zunehmenden Masse verstehen es Architekten, Membranbaustrukturen im Rahmen von

komplexen Bauaufgaben in das Gesamtkonzept zu integrieren. Als Dachkonstruktion über Eingängen

oder Zugängen, Terrassen oder auch als Hofüberdachung oder Fassadenbespannung, kann die

Membran-Architektur die richtige Lösung sein. Auch die Überdachung von Carports mit Membranen ist

eine von Architekten viel oftdiskutierte Idee, die bereits mehrmals erfolgreich umgesetzt wurde.

Im weiteren findet die Kombination von Glas und Membranen immer öfter Anwendung. Es entsteht

dabei ein interessantes Wechselspiel zwischen Transparenz und Transluzens und damit ein

lebendiges und sich ständig veränderndes Lichttheater.

Allgemein besteht bei Architekten etwas Nachholbedarf, was die Ausbildung und die Kenntnis über die

Membran-Architektur betrifft. Leider wird nicht an allen Instituten dieser Bauweise die ihr zukommende

Bedeutung zugemessen.

Anwendungsbeispiele: Carport: Amt für Abfallwirtschaft, München Dachoblicht: Folkstone Channel Terminal, Folstone, England Membrane-Glas: Sony Center, Berlin Fassade: Chicago Beach Hotel, Dubai Einkaufszentren Schon seit längerer Zeit ist Einkaufen nicht nur das Besorgen von lebensnotwendigen Gütern sondern

für viele Menschen zum Zeitvertreib in der zunehmenden Freizeit geworden. Der Konsument hält sich

immer länger in Shopping Centers auf. Diese sind inzwischen zu einer Art Freizeitanlage geworden.

Es versteht sich, dass Architekten und Bauherrn im Rahmen des grossen Wettbewerbes in der freien

Marktwirtschaft immer mehr dafür tun, die bauliche Gestaltung und das Ambiente von solchen Centren

möglichst attraktiv und einladend auszubilden. Hier ist die Membran-Architektur ein willkommenes

Konzept. Wiederum sind es der zulässige Spielwitz für Form und Gestaltung und die

Lichtdurchlässigkeit, die welche sich grosser Beliebtheit erfreuen. Auch die Eignung für die indirekte

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Beleuchtung und das Leuchten der Membranstruktur bei Dunkelheit sind wesentliche Eigenschaften

dieser Architektur.

Anwendungsbeispiele: Shopping Center: Kaahumanu Center Mall, Maui, Hawaii Shopping Center: Crystal River Mall, Florida Events Immer wenn ein besonderer Anlass ansteht, wie zum Beispiel eine EXPO, eine Olympiade oder

Weltmeisterschaft, wird mindestens geprüft, ob mit der Idee der Membran-Architektur nicht etwas

Einzigartiges errichtet werden kann. Bei einer solchen Anwendung haben die Faktoren Zeit und

Kosten eine übergeordnete Bedeutung. Mit Membranen ist es möglich, Baustrukturen, Dächer und

Hallen in sehr kurzer Zeit zu realisieren. Ein einfaches und klares Konzept und die dem

Verwendungszweck entsprechende Materialwahl sind die Voraussetzungen für eine kostengünstige

Lösung. Wenn solche Konstruktionen für einen einmaligen Einsatz erstellt werden, empfiehlt sich der

Einsatz von kunststoffbeschichteten Polyestergewebe. Inzwischen haben einige Bauherren, auch

Kommunen, sich für die Anschaffung einer mobilen Dachstruktur entschieden, die jeweils für eine oder

mehrere Veranstaltungen oder für die Sommerzeit aufgebaut und für den Rest des Jahres eingelagert

wird.

Anwendungsbeispiele: Olympiade: AT&T Global Olympic Village, Atlanta, Georgia Millennium: Millenium Dome, London Jubilläum: Heureka, Zürich Marketing Die Imagepflege hat vor allem beim Marketing von prestigeträchtigen Konsumgütern wie

beispielsweise dem Auto eine sehr grosse Bedeutung. Nicht nur deshalb hat die Membran-Architektur

in diesem Segment grosse Verbreitung. Die Fahrzeuge werden nicht nur in toller Atmosphäre

präsentiert, sondern zusätzlich vor Verschmutzung und Hagel geschützt. Auch im Winter gibt es kein

Einschneien oder Vereisen der Ausstellungsobjekte. Immer wieder kommen Marketing-Agenturen auf

die Idee, bei der Konzeption von Events die Membran-Architektur sinnvoll einzusetzen.

Anwendungsbeispiele: Messepavillon: BMW IAA Frankfurt

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Membran-Architektur morgen Es kann davon ausgegangen werden, dass sich auch in Zukunft die Architektur und Bautechnik

weiterentwickeln werden und der Drang Anspruch nach neuen Ideen zunehmen wird, was für die

Membran-Architektur eine grosse Chance ist, noch weiter an Bedeutung zu gewinnen.

Neue Materialien Um die Membran-Architektur weiter entwickeln zu können, sind neben den bewährten Materialien

neue zukunftsorientierte Materialien gefordert, welche die technischen Anforderung noch besser

erfüllen. Vor allem die Oberflächenbeschaffenheit unter dem Aspekt des Anschmutzverhaltens von

preiswerteren Materialien und die Verschweissbarkeit müssen verbessert werden. Auch die

Lichtdurchlässigkeit soll weiter optimiert werden. Es wird sogar nach hochreissfesten, transparenten

Materialien gefragt. Weitere Aspekte sind die Umweltverträglichkeit der Materialien und deren

Entsorgung. Eine gute Entwicklung in diese Richtung sind die Polyolefinen aus speziellen

Polyestergeweben. Wenn es den Entwicklungsteams gelingen wird, alle Parameter der

Kunststoffbeschichtung so einzustellen, dass Schweissnahtfestigkeit, Anschmutzverhalten und

Brandverhalten optimal sind und somit den Vorstellungen der Anwender entsprechen, sind wir einen

bedeutenden Schritt weitergekommen.

Neue Anwendungsgebiete Der Wachstumstrend im Freizeitbereich wird auch im nächsten Jahrtausend anhalten. Das Geschäft

mit Unterhaltung und Sport wird weiter an Bedeutung gewinnen und die Nachfrage nach komfortablen

Stadien mit teilweiser oder kompletter Überdachung wird sich verstärken. Bei den Sportstadien und

Arenen gibt es in Europa zur Zeit ein grosses Nachholbedürfnis. Viele Stadien sind komplett veraltet

und genügen den heutigen Ansprüchen kaum mehr. Es wird notwendig sein, neue Stadien zu bauen

und diese mit grosszügigen Dächern zur versehen.

Beispiele: Volkspark Hamburg, Schalke Gelsenkirchen, Olympiastadion Berlin, Bayern Stadion Im Transportbereich geht die Entwicklung unaufhaltsam weiter. An sämtlichen Flughäfen Europas sind

Baustellen vorzufinden. Es werden neue Parkhäuser, Terminals und Verwaltungsgebäude erstellt mit

Millionen von überdachten Flächen. Auch der Schienenverkehr wird weiter ausgebaut werden und es

sind neue Stationen und Bahnhöfe erforderlich. Neu aufleben werden Luftschiffe für den

Gütertransport (siehe Cargolifter), die umfangreiche Bauinvestitionen für Weft- und Wartungshallen,

aber auch für Lagerhallen nach sich ziehen werden. Hier werden Bauwerke mit grossen Spannweiten

gebaut, wozu sich Membranen sehr gut eignen.

Beispiele: Werfhalle Cargolifter in Brand, Berlin Denver Airport, Denver

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Zum Millennium wurde in London das grösste Membranbauwerk der Welt erstellt. Die Ausmasse und

Möglichkeiten lassen nur erahnen, wie vielfältig und spannend sich Membran-Architektur in Zukunft

entwickeln wird.

Beispiel: Millennium Dome, London Kastanienbaum, im Mai, 1999

Dipl.-Ing. A. Thallemer,Festo AG & Co.,Eßlingen

Dipl.-Ing. A. Thallemer,Festo AG & Co.,Eßlingen

Referent

Leichtbau-Strukturen mit

pneumatischen Muskeln

ZiTex-Forum, “Innovatives Bauen mit Textilien und textilbewehrten Werkstoffen’’ Donnerstag, 20. Mai 1999 ‘‘Leichtbau-Strukturen mit Pneumatischen Muskeln” Dipl.-Ing. Axel Thallemer, Leiter Corporate Design, Festo AG & Co., Esslingen, März 1999 Das Unternehmen Festo ist 74 Jahre nach seiner Gründung weltweit vertreten. Über 50 eigenständige Auslandsgesellschaften wurden gegründet, die einen Kundenservice in nahezu 180 Ländern bieten. Die Produktpalette umfaßt inzwischen über 13.000 Artikel, der Hauptkatalog wird in 20 Sprachen herausgegeben. Das Unternehmen präsentiert sich darüber hinaus jährlich auf 170 nationalen und internationalen Messen. Bei 90 % aller Automatisierungsaufgaben der 500 weltweit bedeutendsten Firmen konnte sich das Unternehmen bisher beteiligen. Das Unternehmen ist in 3 Geschäftsbereiche gegliedert; Pneumatic, Didactic und Tooltechnic. Die Abteilung Corporate Design gliedert sich in die Bereiche Corporate Design, Industrie Design, Produkt Design und Pneumatische Strukturen (Pneumatisches Design). Corporate Design ist verantwortlich für die Schaffung und weltweite Umsetzung des neuen Erscheinungsbildes des Unternehmens. Diese Struktur umfaßt sämtliche Ebenen aus Design und Architektur. Wir arbeiten im Sinne ganzheitlicher Strategien, bis hin zum Event Marketing. Das computerunterstützte Produkt- und Industriedesign mit durchgängigem Datenfluß sorgt für kürzeste Entwicklungszeiten und frühe Produktreife, vom ersten Entwurf über Styling, Konstruktion und Rapid Prototyping bis hin zur Visualisierung und Animation. Dies gilt auch für Architektur, Baukonstruktion und Tragwerksplanung für die Pneumatischen Stukturen ---- eine Innovation von Festo. Der Oberbegriff Pneumatische Strukturen umfaßt alles, was durch Luft funktional wird. Der Begriff ’’Airtecture’’ setzt sich aus ’’Air’’ und ’’Architecture’’ zusammen. Dieser steht für Membrankomponenten, die durch Vorspannung mittels Luft zu klassischen lastabtragenden Bauelementen werden und sich zu Gebäuden fügen lassen. Zu den Bestandteilen der Gruppe Pneumatische Strukturen gehören Architektur, Forschung und Entwicklung, Vorentwicklung, Tragwerksplanung und Baukonstruktion.

Bei der Generierung einer ganzheitlichen Firmenphilosophie griffen wir den Gedanken auf, daß das Unternehmen ja bekanntlich Luft für sich arbeiten lasse. Die Wortmarke Air in Air war entstanden. Diese steht für alles, was mit Luft in der Luft zu tun hat. Wir verdeutlichen damit die Kernkompetenz unseres Unternehmens und leiten daraus auch unsere Event Marketing Aktivitäten ab. Die ’’Air in Air’’ Linie Das Interesse von Festo am Ballonsport ist nicht neu. Seit etwa 20 Jahren hat das Unternehmen eigene Ballone weltweit im Einsatz. Die Firmenballone waren Teilnehmer bei vielen sogenannten ’’Meetings’’ in allen Teilen der Erde, so etwa in Indien bei der ’’Indien Mehla’’, in Kanada anläßlich der olympischen Winterspiele, sowie bei den ersten Ballonmeetings in Litauen; sie fuhren in Japan entlang dem Fudschijama, nahmen an einem Ballonrennen quer durch Australien teil, starteten vom Roten Platz in Moskau und fuhren anläßlich der Weltausstellung in Sevilla in Spanien. Air in Air hat als Projekt Symbolwirkung für das weltweite Zusammenwirken der Landesgesellschaften. Die World-Tour mit den Heißluftballonen PH-HIO und PH-OIH und das UNICEF Flyer Projekt, das auf seiner Fahrt 93 Länder überquert, betonen die enge Vernetzung der einzelnen Landesgesellschaften untereinander. Ballooning verstehen wir als Bestandteil von ’’Air in Air’’, denn auch bei den Ballonen handelt es sich um pneumatische Strukturen. Ideenfindung, Konzeption und Steuerung laufen seit Beginn über Corporate Design. Um das neue Dachmarkenkonzept global weiten Gesellschaftskreisen zugänglich zu machen, überlegten wir uns ein publikumsträchtiges Medium, welches sich auch im Business-to-Business Marketing gut einsetzen läßt. So teilten wir den Bereich Ballooning in drei Linien ein: Heißluftballone, Gasballon, Stratosphärenballon. Die Schwierigkeit bestand darin, für den Industriezweig langlebiger Investitionsgüter ein geeignetes Medium zu finden, in dem sich auch diese Produkte breiteren Bevölkerungsgruppen kommunizieren lassen. Nachdem die Firma Festo ausschließlich solche Komponenten herstellt und vertreibt, lag es ja nahe, über ’’Luft’’ die inhaltliche Verbindung zu suchen. Während wir mit den Heißluftballonen breite Bevölkerungsgruppen ansprechen können, ist der Gasballon für internationale Wettfahrten gedacht. Den konstruktiven Einsatz von Luft in der Industrie möchte ich anhand von sechs Fallbeispielen skizzieren. Bewegt man sich im Bereich der Investitionsgüterindustrie, verschärfend unter den ’’non-sexy-products” der Automatisierungsbranche, und dann noch getoppt durch das Arbeitsmedium Luft, so wird es äußerst schwer, mittels Design gestaltend innovativ zu sein. Wie im ersten Bild zu sehen, war die Idee, die Schwerkraft auf den Kopf zu stellen, ohne die Funktion einzubüßen. Beide Fluggeräte

sind in Größe, Form, Farbe und Erscheinung identisch, haben als Antriebsmedium Luft, und das Design hat von der Ideation bis zum Engineering gezeigt, daß trotzdem beide fahren. (Bild: Upside-Down-Twins; PH-HIO und PH-OIH) Die nächste Abbildung zeigt die konsequente Weiterführung, waren seit über 200 Jahren doch die traditionellen Ballonkörbe aus Weidengeflecht nahezu unverändert geblieben. Neben der Produktidee für das Design mußten hier erst noch die geeigneten Materialien als Idee formuliert, und von Spezialisten wie Chemikern entwickelt und serienreif gemacht werden. Auch hier blieb Design während des ganzen Prozesses Diskussions- und Sparringspartner. Dem Käufer bringen diese Produkte ein vermindertes Verletzungsrisiko bei hohen Bodenwindgeschwindigkeiten durch glatte Oberflächen und ’’Airbag’’-Funktion der Elemente, erhöhten Schutz beim Touchieren von Hochspannungsleitungen und Stacheldrähten sowie exzellente Schwimmeigenschaften bei Notwasserungen. Das Ganze zum halben Gewicht bei modularem Aufbau und extrem vermindertem Packvolumen ---- ergänzt durch ein innovatives Ballastkonzept; Wasser, ein inkompressibles Fluid. (Bild: Pneumatischer Heißluft-Ballonkorb; Pneumatischer Gas-Ballonkorb)

Das dritte Bild zeigt Airtecture. Dieser Neologismus setzt sich aus Air und Architecture zusammen und propagiert Luft nach Holz, Stein, Metall, Glas, Textilie als sechstes Baumaterial. Ungleich klassischen Traglufthallen werden hier die tradierten Bauelemente Wand, Stütze, Fenster, Dach, ja selbst das ’’Seil’’, durch Vorspannung mit dem kompressiblem Fluid ’’Luft’’ lastabtragend. Nicht nur waren hier neben der eigentlichen Idee, mobile Immobilien zu schaffen, neue Materialien zu entwickeln und zu produzieren, sondern auch vollkommen neue mathematische Ansätze bei der Simulation und ingenieurmäßigen Auslegung der Einzelkomponenten zu finden. Die technische Membrane erhält durch Befüllung ihre Form und Funktion. Als Vision ergibt sich hieraus, ob der Mensch als Nomade nicht durch textile Strukturen, fluidisch vorgespannt, Raumstationen oder Raumflugkörper für die Erkundung des erdferneren Raums andenken könnte, welche weit besser als heute den Astro-/Kosmonauten vor Strahlung und Mikrometeoriten schützen könnte. Der Trick liegt in nachgiebigen, aber festen Strukturen, welche durch anisotrope, im Verhalten nichtlineare Werkstoffe, weit besser dargestellt werden können, als mit den tradierten Werkstoffen. Ein Grund, warum diese noch keine weiteren Verwendungen haben finden können, ist das Widerstreben der Technik, sich mit nichtlinearen, ungleichmäßigen Werkstoffen über Gleichungen mit vielen Variablen und Parametern bis hin zu mehrwertigen Logiksystemen auseinanderzusetzen. Unsere heutige Welt des Engineerings ist die Abbildung des Strebens nach Einfachheit und simpler Vorhersagbarkeit. Alle unsere Gesetze, Vorschriften und Regeln basieren auf tradierten Materialerfahrungen, welche über Jahrhunderte, im Bereich der

Raumfahrt über Jahrzehnte, gewachsen sind. Ich glaube, die Zukunft liegt in einer Kombination von der Entwicklung mathematischer Gleichungssysteme zur Vorhersage und Simulation bisher unbekannter Materialkombinationen verknüpft mit deren prospektierten Anwendung. (Bild: Airtecture) Die vierte Abbildung zeigt Cocoon. Ein Notzelt, welches mit der beiliegenden Gaspatrone befüllt werden kann. Es ist auf einfachste Weise von nur einer Person in kürzester Zeit aufzubauen und ist selbsterklärend im Aufbau und in der Anwendung. Neben Bereichen wie Sport oder Reisen ist ein Einsatz bei Rettungsfällen oder in Notstandsgebieten denkbar. Das Design ist der Natur nachempfunden und ist einem Insektenkokon ähnlich. Niedrige Bodentemperaturen werden durch die als integrierte Luftmatratze ausgebildete Liegefläche isoliert. Die extreme Komprimierbarkeit des Zeltes erzielt ein minimales Transportvolumen. Die Materialverbindung erfolgt durch Wärmeimpulsverschweißung, jegliche Verklebung entfällt. Durch einen durchdachten Grundaufbau in Verbindung mit einer einteiligen Abwicklung läßt sich das Zelt in nur einem Arbeitsgang fertigen. Diese vorteilhafte ökologische und ökonomische Produzierbarkeit erlaubt es, das Zelt mit einem einteiligen Werkzeug und geringer Verschnittmenge der Grundmaterialien kostengünstig zu produzieren. (Bild: Cocoon - Pneumatisches Notzelt) Als fünftes sehen Sie Stingray, ’’den ersten fliegenden Fluidic Muscle’’. Stingray stellt die technologische Innovation bei der Verwendung Pneumatischer Strukturen dar. Er ist somit ein Ausblick auf neue Technologien und setzt Meilensteine beim Einsatz hochbelastbarer Fasern in beschichtetem Gewebe, aktiv ’’geformt’’ durch Druckluft. Damit wird Luft als ’’plastisches Baumaterial’’ verwendet; erreicht wird eine Kombination aus Festigkeit und Flexibilität, bisher ein Widerspruch in sich. Neben der reinen Funktion als Technologieträger ermöglicht Stingray weitere Denkansätze. Konzipiert als Hybrid-Luftfahrzeug, eine Kombination aus Flugzeug und Luftschiff, stellt Stingray einen möglichen Lösungsansatz für ein Transportmittel dar. Die fliegende pneumatische Struktur dient als Technologieträger, woraus Innovationen für Komponenten und Systeme der Automatisierungsindustrie abgeleitet werden. Erweitert man die Idee eines ’’Fluidic Muscle’’ um eine Dimension, von einer linearen Kontraktion in eine Bewegung, übertragen auf eine Ebene im dreidimensionalen Raum, so erhalten wir flugfähige, aufblasbare Pneumatische Strukturen. Fluidic Muscle ---- ein Aktuator, der sowohl mit kompressiblen, wie auch mit nicht kompressiblen Fluiden betrieben werden kann. Durch Aufbau eines Innendrucks über ein fluidisches Medium zieht sich der Kontraktionsschlauch in Längsrichtung zusammen. Der Fluidic

Muscle ist ein Schlauch, der aus wechselnden Schichten aus Elastomer und Festigkeitsträgern (Fadengelege) besteht. Durch unterschiedliche Wicklung entsteht ein dreidimensionales Scherengitter. Diese textile Verstärkung überträgt die eigentliche Bewegung und Kraft. Das Elastomer dient dem hermetischen Abschluß des Betriebsmediums. Vorteile gegenüber klassischen Aktuatoren sind u.a. die bis zu 10fache Anfangskraft bei gleichem Querschnitt, ein Bruchteil des Eigengewichts, absolut kein ’’Stick-Slip-Effekt” sowie einfachstes Positionieren. Die enorme Agilität des Fluidic Muscle zeigt sich im überlegenen Beschleunigungs- und Bremsverhalten. Die Einfachheit des Aufbaus erlaubt es, den Aktuator mit einer normalen Schere bedarfsgerecht abzulängen und in Klemmkonen betriebsfertig einzuspannen. Es gibt keine bewegten Teile, und das Membran-Kontraktions-System besteht aus nur drei verschiedenen Komponenten. Jedes Teil kann vom Anwender selbst ausgetauscht bzw. rekonfiguriert werden. Ungleich anderen Aktuatoren werden keine Schmier- oder Kühlmittel benötigt. (Bild: Stingray - Der erste ”fliegende” Fluidic Muscle) Als letztes Bild sehen Sie Pentapod, eine mögliche Anwendung für unseren fluidisch betriebenen Membranaktuator für die Animation von Kinobestuhlungen; ’’Motion Ride’’ einerseits und Low-Cost/Low-Tech Flugsimulatoren andererseits. Die geringen bewegten Massen garantieren hohe Agilität. Als Automatisierungskomponente ist diese aufgrund ihrer Einfachheit besonders für industriell weniger entwickelte Gebiete von Interesse, da mit simpler Volumensteuerung (ohne Elektronik) ein genaues Positionieren erreicht werden kann. Natürlich sind auch Einsatzgebiete in der Automobilindustrie für ein aktives Fahrwerk, als Antrieb für Hexapoden, Roboterarme und bis hin zu Prothesen denkbar. Schließlich wurde das Wirkprinzip dem natürlichen Muskel nachempfunden. (Bild: Pentapod für Bewegungssimulation) Weitere Informationen finden Sie in unserer Web-Site unter: http://www.festo.com/pneumatic_structures

Dipl.-Ing. J. Tritthardt,IF Ingenieurgemeinschaft Flächentragwerke,Reichenau

Dipl.-Ing. J. Tritthardt,IF Ingenieurgemeinschaft Flächentragwerke,Reichenau

Referent

Textile Fassaden - maßgeschneiderte Oberflächenverkleidungen für Alt-und Neubauten

ZiTex Forum 5´99

TEXTILE FASSADENSYSTEME Jörg Tritthardt, Hartmut Ayrle IF Ingenieurgemeinschaft Flächentragwerke, Reichenau/Konstanz Der Basler Architekt Dominik Soiron aus dem Büro Zwimpfer Architekten zu uns mit der Frage, wie eine wärmegedämmte Fassade aus textilen Werkstoffen zu machen wäre. Hintergrund war die anstehende Renovierung eines Gebäudes aus den 60er Jahren, für das eine Alternative zu den sattsam bekannten Vollwärme-Putzsystemen gefunden werden sollte. Aus dieser Anfrage entstand zunächst eine Machbarkeitsstudie über Textile Fasssadensysteme, dann eine Probenbox mit 1:1 Mustern verschiedener Materialien und Konstruktionsmöglichkeiten. Im folgenden wird der aktuelle Stand dieser Entwicklung geschildert. Problemstellung Zu Beginn ist festzustellen, dass es keine marktgängigen Systeme textiler Fassadenverkleidungen gibt. Aus der Baugeschichte sind zwar einige Versuche moderner Architekten aus den 30er Jahren bekannt (z.B. Haus Harrison der Schweizer Architekten Kocher+Frey). Auch seit der ingenieurtechnischen Durchdringung des Themas Zeltbau in den 50er und 60er Jahren wurden einige textile Fassaden gebaut, es hat sich aber bislang keine dauerhafte Bautradition herausgebildet. Dies mag daran liegen, dass im textilen Bauen das Kredo der notwendigen doppelten, gegenseitigen Krümmung bisher immer dazu geführt hat, dass diese Eigengesetzmässigkeit des Textilbaus die architektonische Gestalt zu dominieren beginnt, sobald man Textilien in einen Entwurf aufnimmt. Im Unterschied dazu ist unser Herangehen davon bestimmt, ein Bauteil-System zu bilden, das an beliebigen Gebäuden als äussere Fassadenhaut einzusetzen ist und die kubische Grundstruktur normaler Massivbauten akzeptiert. Leitgedanke ist dabei die von Dominik Soiron formulierte Idee, ein Gebäude mit einer einzigen Aussenhaut vom First zur Sockelinie zu bauen. Ausser der neuen Ästhetik könnten mit textilen Fassaden wesentlich vereinfachte Montageabläufe und längere Wartungsintervalle erzielt werden. Wir gehen im Folgenden davon aus, dass Möglichkeiten mit einem kurzfristigen Realisierungshorizont gesucht werden, und die heute üblichen Forderungen zu Brandschutz, Langlebigkeit und bauphysikalischen Qualitäten zu erfüllen sind. Die Suchrichtung geht vom Kleinen ins Grosse: von den möglichen Textilien zu den baukonstruktiven Ausführungsvarianten. Textile Werkstoffe Die Technischen Textilien, die wir für den Einsatz bei Dachkonstruktionen kennen und auch für Fassadensystem verwenden wollen, haben eine typische Aufbaustruktur: Tuch und Beschichtung. Wir haben verschiedene Textilien auf Ihre Eignung für den Einsatz in einem textilen Fassadensystem hin überprüft: - Baumwolltuch - Polyester-PVC Membran - Glasfaser-Teflon Membran - Silikon-Silikon Membran - Doppelwand-Gewebe PES-PVC - Cabrio-Stoffe PES - Spann-Leinwand Die Studie zeigt auf, dass in einem Kriterienraster von Verfügbarkeit, Lebendauer, Tragfähigkeit, Ökologische Verträglichkeit, Pflege und Ästhetik die witterungsanfälligen Naturmaterialen wie Baumwolltuch und Spannleinwand, aber auch die auf kurzfristige Wartungsintervalle ausgelegten

ZiTex Forum 5´99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.2 Materialien wie Cabrio-Polyestergewebe nicht geeignet sind für einen Dauereinsatz als Gebäude-Subsystem. Hingegen sind die aus dem Bereich Textiler Dächer bekannten technischen Membranen wie PES-PVC, Glasfaser-Teflon und bedingt auch Silikon-Silikon auch für Textile Fassadensysteme geeignet. Die angefügte Liste gibt einen Überblick der Beurteilung.

Ein ideales Material Im Lauf der Überlegungen haben wir gemeinsam mit Hr.Soiron die Vision eines idealen Materials für ein Fassadentextil entwickelt. Die oben aufgeführten, verfügbaren Membranmaterialien haben allesamt eine geschlossene, meist glänzende, manchmal speckige Oberflächenbeschichtung und verstecken das Trägergewebe vor dem Blick. Ein ideales Material müsste die besondere Qualität haben, dass es den textilen Charakter des Trägergewebes zumindest sichtbar, am besten auch haptisch fühlbar sein lässt. Zugleich muss aber eine Beschichtung zum Schutz des Gewebes aufgebracht sein. Das Gewebe müsste folgenden Aufbau haben (siehe Skizze): - eine Trägerschicht aus einem weissen, dauerhaften Gewebe - eine Rückseite aus einer farbigen, wasserfesten Beschichtung; die Farbigkeit soll durch das Trägergewebe „durchschlagen“, sodass das Aussehen eines zwiegewobenen Tuches entsteht - eine Aussenseite aus einer transparenten, ebenfalls wasserfesten und schmutzabweisenden Schicht.

transparenteOberlage

Träger-gewebe

wasserfesteUnterlage

Die Fa.Heywinkel hat für uns ein solches Gewebe auf der Basis einer PES-PVC Membrane als Labormuster hergestellt. Wir haben es als Vorhang-Konstruktion in die Probenbox eingebaut, um die langfristige Brauchbarkeit des Materials für Fassadensysteme zu untersuchen (siehe weiter unten). Fassaden-Konstruktionen Auf dem Hintergrund der zuvor benannten Membranmaterialien stellen wir hier verschiedene konstruktive Systeme vor, mit denen textile Gebäudehüllen auf ebenen Fassadenflächen realisiert werden könnten. Die im folgenden vorgeschlagenen Konstruktionsarten sind sicher nicht erschöpfend. Ausgangspunkt der aufgeführten Möglichkeiten sind bewährte Konstruktionsweisen textiler Dachsysteme, bei denen es auf eine flatterfreie Anordnung der Membran ankommt. Wir bieten auch eine tatsächlich flache Lösung an, das Vorhang-System, dessen Verhalten wir beim Projekt Verhüllter Reichstag intensiv kennengelernt haben. Zweierlei lässt sich für alle vorgestellten Fassadentypen vorab sagen:

Öffnungen Fenster lassen sich auf zwei Arten realisieren: - Fenster hinter einer durchgehenden Textil-Haut: dies können reine Belichtungs-Fenster sein, die nicht geöffnet werden müssen, und durch ein transluzentes oder ein Gittergewebe gedämpfte

ZiTex Forum 5´99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.3 Sonneneinstrahlung erhalten. Beim Einsatz von offenmaschigen Gittergeweben können auch Lüftungsfenster hinter dem Textil eingesetzt werden. - Fenster, die in die Textilfläche eingeschnitten sind; sie werden mit einer tiefen Fensterleibung versehen, an der das Textil ringsum angeschlagen werden kann. Sie bilden so zusätzliche Dämpfungspunkte in der Textilfläche gegen deren Eigenschwingung.

Bauphysik Es handelt sich hier um Konstruktionsvorschläge, die noch nicht bauphysikalisch betrachtet sind. Die Notwendigkeit von Hinterlüftungen und thermischen Dämmschichten klar, und ihre Dimension und Lage ist hier nur in erster Näherung angenommen. Im Rahmen einer Ausführungsplanung kann hierüber Klarheit geschaffen werden. Nun zu den untersuchten Konstruktionsweisen einer Textilen Fassade: HP-Fassade Das Haus wird gesamthaft von grossen Membranflächen eingehüllt. Ein Hinterlüftungshohlraum zwischen Massivbau und textiler Haut von ca. 30 bis 60 cm wird vorgesehen. Die Gewebefläche wird an einer der oberen Fassadenecken vom Massivbaus her nach aussen verwölbt, sodass eine gegensinnig gekrümmte Textilfläche entsteht. Der Anschluss an die Dachfläche muss eine Hinterlüftung der Fassadenfläche ermöglichen. Zusammen mit Herrn Soiron haben wir in einem Testentwurf an einem kubischen Wohnhaus die neuartige Formensprache untersucht, die mit grossflächigen HP-Fassadenelementen entstehen kann.

HP-Fassade Haus Soiron

ZiTex Forum 5´99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.4 Bogenfassade Grosse Textilflächen verkleiden das Haus. Sie werden an den seitlichen Rändern der Fassade linear befestigt und durch grosse Stahlbögen unter der Membran nach aussen gewölbt und gespannt. Dieses System erzeugt grosse Wölbungen in der Fassade. Es kann in gleicher Machart auch als Dacheinkleidung verwendet werden. Kassettenfassade Hier wird die Fassade in kleine Flächen facettiert, die mit vorgefertigten Kassetten belegt werden. Die Kassetten können aus Holz oder Blech sein, und ihre Kanten bringen die Memran in eine doppelsinnige Krümmung. Als Bespannung bieten sich die Textilien an, welche nur kleine Spannweiten zulassen. Eine Ausführungsvariante könnte also die Holzkassette mit Flugzeugbespannung sein. Nachteil dieser Bauweise ist der erhebliche Aufwand an Unterkonstruktion. Der Vorteil textiler Baustoffe in grossen Flächen vorkonfektionierbar zu sein, wird hier nicht ausgenutzt. Steppdecken-Fassade Es wäre denkbar, den Zwischenraum von marktüblichem Doppelwand-Gewebe mit einem schüttfähigen Isoliermaterial wie z.B. Isofloc oder Kork zu füllen, bis das Gewebe durch den Innendruck der Schüttung in etwa stabilisiert ist. Mit dieser überdimensionalen Wärmedämm-Matte könnte eine Fassade gebildet werden. Die Matte muss zwischen Dachrand und Sockellinie gespannt werden, sie kann aber auch in einem Raster punktweise an der Fassade festgemacht sein. Dieses System ist vergleichbar den Fassadensystemen aus Alu-Verbundplatten mit Dämmkern, es hat den Vorteil, Wetterschutzhaut und thermische Dämmung in einem Bauteil zusammenzubringen Vorhang-Fassade Der Typ der Vorhang-artigen Fassade ist eine Möglichkeit, Textilien flach über eine Fassade zu spannen und dabei das Flattern und Schlagen der Plane in der Konstruktion selbst zu reduzieren. Grosse Membranbahnen werden faltig gelegt und durch einen besonderen Zuschnitt am oberen und unteren Ende in einer linearen Führung an Dachrand und Sockellinie gehalten. Die Faltung bewirkt eine Dämpfung der zunächst flatteranfälligen Flachmembran. Die Dämpfung kann durch einen Federweg in der Haltelinie oben und unten noch verstärkt und justiert werden. Das Gewebe folgt den Verformungen durch Winddruck- und Sog, verteilt die Bewegung aber in dem Faltenmaterial und kommt dadurch nicht unvermittelt an seine Bruchgrenze. Ausserdem wird die Bewegung der Membrane bei der Wanderung in den Falten durch innere Reibung gedämpft. Ein besonderer Zuschnitt am oberen und unteren Rand sorgt dafür, dass die Falten unten nicht in Faltentaschen, sondern glatt auslaufen und keine Dreckfang-Ecken entstehen. Die Membran könnte eine wasserdichte Haut sein, sie würde aber auch einem offenmaschigen Gittergewebe (2-5 mm) Regenwasser zum allergrössten Teil auf ihrer Aussenseite ableiten, dahinterliegendes Dämmmaterial kann durch eine einfache Folien- oder Wachspapierhaut vor Flugregen geschützt werden.

ZiTex Forum 5´99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.5

Vorhangfassade aus Membran Vorhangfassade aus Gittergewebe Netz-Fassade Ein besonderer Typ von Textilen Fassaden soll gesondert erwähnt werden: wenn eine Fassade begrünt werden soll, oder einen permanenten, aber durchsichtigen Sonnenschutz erhalten soll, kann man grossmaschige Gittergewebe oder Netze (Maschenweite 3 mm bis 10 cm) vor der Fassade vertikal aufspannen. Das Netz wird auf einem vertikalen Raster von Haltelinien befestigt und gespannt. Der Abstand der Haltelinien entspricht der Bahnbreite des Textils. Problematisch ist die richtige Materialwahl. Teflon-ummantelte Glas-Gittergewebe sind sehr langlebig, müssen aber im Verarbeitungsprozess sorgfältig gehandhabt werden, da sie anfällig gegen Knicken sind. Sofern man die Rankgitter aus einfachen, flachen Bahnen von der Rolle herstellt, ist eine Anwendung von Glasgitter-Teflon denkbar. Einfacher zu handhaben, aber weniger langlebig sind PVC-ummantelte Polyester-Gittergewebe.. Probenbox Zusammen mit Architekt Soiron haben wir ein Mustergebäude errichtet, an dem wir verschiedene Fassadensysteme in einfacher Probeinstallation im Massstab 1:1 aufgebaut haben, um sie über längere Zeit in ihrem Verhalten in der Witterung zu beobachten. Grosszügig unterstützt wurden wir dabei von den Firmen Heywinkel, Fiberflon, Foiltec und Stromeyer-Birdair. An der Probenbox wurden installiert: - eine Vorhangfassade mit einer geschlossenen PES-PVC-Membran - eine Vorhangfassade mit zwei verschieden weitmaschigen Glasfaser-Gittern - eine Fassade für voll transparente Flächen aus einer Teflon-Folie, die durch unter Biegung

eingekeilte Dachlatten konkav gespannt wird - eine Dachhaut aus einer Trichter-förmig zugeschnittenen PES-PVC-Membran.

ZiTex Forum 5´99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.6

Vorhangfassade mit Gittergewebe

Teflonfolie mit Vorhang Zusammenfassung Wir haben aufgezeigt, dass sowohl Oberflächenmaterialien wie auch Unterkonstruktionen benannt werden können, mit denen Textilien als Fassadenelemente eingesetzt werden können. Die Ästhetik dieser Konstruktionen kommt der Suche von Architekten nach Transparenz und leichten Bauweisen stark entgegen. Interessant und völlig neu ist der Vorschlag eines Vorhang-artigen Fassadensystems, das eine ebene Verkleidung von Gebäuden mit Textil ermöglicht und damit eine völlig neue Erscheinung von Bauwerken in Aussicht stellt. Die Machbarkeitsstudie wird durch einen laufenden 1:1 Versuch vertieft. Die Beratungsanfragen in unserem Büro zeigen, dass sich erste Realsierungen textiler Fassadensysteme an Neubauten oder Sanierungsobjekten auf dem Weg in die Realisierung befinden. Wir hoffen, dass ein Durchbruch in die Realität gelingt; denn dann wird eine neue Ausdrucksmöglichkeit im Bauwesen verfügbar.

TextTextil 99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.7

Vergleichstabelle Textilien Die angegebenen Werte sind Orientierungswerte. Einzelne Produkte können davon abweichende Eigenschaften haben.

Baumwolle Polyester-PVC Glasfaser-Teflon Silikon-Silikon Doppelwand-Gewebe PES-PVC

Cabrio-Stoffe PES

Spann-Leinwand7

Verfügbarkeit

als Segelmaterial in schwerer Ausführung

in schweren Ausführungen Massenfarbe: weiss

in schweren Ausführungen Massenfarbe: weiss

in, leichten Ausführungen Massenfarbe: weiss

in leichten Ausführungen Massenfarbe: weiss

in schweren Ausführungen Massenfarbe:schwarz

in leichten Ausführungen Massenfarbe: weiss

Haltbarkeit - UV-Strahlung - Wassereinwirkung - Brand

ca. 3 - 5 Jahre Imprägnierung kann Feuchte und Pilzbefall nicht verhindern B1

ca. 25 - 30 Jahre wasserdicht B1

ca. 30 bis 50 Jahre wasserdicht A2

ca. 30-35 Jahre wasserdicht B1

ca. 25 - 30 Jahre wasserdicht B1

ca. 5 -8 Jahre wasserabweisend bei Imprägnierung nicht bekannt

ca. 5 - 8 Jahre wasserdicht, ausser an Knickstellen B1 unwahrscheinlich

Tragfähigkeit

ca. 1500 N/5cm ausreichend nur für Spannweiten bis 2 m

ca. 6500 N/5cm ausreichend für sehr grosse Spannweiten > 30m

ca. 7000 N/5cm ausreichend für sehr grosse Spannweiten > 30m

ca. 800 N/5cm ausreichend nur für Spannweiten < 1 m

ca. 3500 N/5cm ausreichend für mittlere Spannweiten bis 10 m

ca. 1200 N/5cm ausreichend für kleine Spannweiten bis 2 m

ca. 800 N/5cm ausreichend für kleine Spannweiten bis 1 m

Ökologische Verträglichkeit

Baumwolle biolog. abbaubar; Impräg-nierung: unbekannt Humantoxizität: für Imprägnierung unklar

Recycling chargenweise möglich Humantoxizität: Weichmacherwirkung umstritten

Recycling bisher nicht möglich; Müllverbrennung Humantoxizität: keine

vollständiges Recycling möglich Humantoxizität: nicht bekannt

Recycling chargenweise möglich Humantoxizität: Weichmacherwirkung umstritten

Recycling ungeklärt Humantoxizität: event. durch Imprägnierung

Recycling ungeklärt wg. Lackierung Humantoxizität: entsprechend der Lackierung

Pflege

Imprägnierung ca. jährlich

mechanische Reinigung 1 x jährlich




mech. Reinigung + Imprägnierung mehrmals jährlich


Ästhetik

Textil ist gut erkennbar, Haptik sehr angenehm

Optik einer Kunststofffolie, Haptik weich, glatt

Optik einer Kunststofffolie, Haptik fest, glatt

Optik einer Kunststofffolie Haptik weich, glatt

Optik einer Kunststofffolie Haptik glatt

textile Erscheinung Haptik weich, rauh, stoffig

Optik einer Kunststofffolie Haptik hart, glatt

Eignung für Textiles Fassadensystem

nein - wg. mangelnder Dauerhaftigkeit

ja ja ja - bedingt wg. geringer Festigkeit

ja - sofern nützlich

nein - wg.mangelnder Dauerhaftigkeit

nein - wg. mangelnder Dauerhaftigkeit

TextTextil 99 TEXTILE FASSADENSYSTEME S.8 Vergleichstabelle Konstruktionen für Textile Fassaden

HP-Fassade Bogenfassade Kassettenfassade Steppdecken-Fassade Vorhang-Fassade Netz-Fassade

Bauteile

- Klemmränder oben und unten an einer Fassadenfläche, - seitlich jeweils Randseil oder auch Klemmrand - Stützbock in der angehobenen Ecke

- Klemmränder an vier Seiten, - Stahlbögen - Haltepunkte der Bögen

- Unterkonstruktion zur Nivellierung der Kassetten - rahmenartige Kassetten mit Halterung - textile Bespannung

- Klemmränder oben und unten, - Punkthalter in der Fläche - Doppelwand-Membran mit Iso-Füllung

- Klemmränder oben und unten - Membran mit eingearbeiteten Falten

- Haltelinien vertikal zwischen den Bahnen - Unterkonstruktion für Haltelinien - Gittergewebe, versiegelt

Haltbarkeit

entspricht dem verwendeten Textil


für Kassetten abhängig von Hinterlüftung, sonst gemäss Textil

ca. 20 - 30 Jahre entspricht dem verwendeten Textil


Tragfähigkeit

grosse Spannweiten bis 20 m

grosse Spannweiten bis 20 m

geringe Spannweiten, ca. 1 - 1,5 m

Spannweiten bis 3 m

Spannweiten oben-unten 10-15m, abhängig vom Gewebe

kleine Spannweiten bis 1,5 m

Ökologische Verträglichkeit

Recycling entsprechend Textil, Stahl o.k. Humantoxizität: entsprechend Textil


Recycling entsprechend Textil, Holz / Stahlblech o.k. Humantoxizität: entsprechend Textil

Recycling PVC möglich, Stahl o.k. Humantoxizität: für PVC unklar



Montage- und Wartungs-tauglichkeit

Montage in grossen Bauteilen je Fassade, Wartung entsprechend grossflächig


kleinteilige Montage je Fassade, Gerüst nötig, Wartung kleinteilig möglich


Montage in hohen, schmalen Bauteilen je Fassade, Wartung entsprechend

Montage in Bahnen, Wartung entsprechend

Ästhetik

Optik einer Kunststofffolie, Haptik fest, glatt, Assoziation Schiffsrumpf

Optik einer Kunststofffolie, Haptik fest, glatt, sehr bewegt

Optik einer Kunststoff-folie, Haptik fest, glatt Feinere Fassadengliederung

Optik einer gesteppten Kunststofffolie, Haptik fest, glatt, Steppwirkung sichtbar

Optik weich und wellig Haptik weich, Assoziation (Theater)vorhang

Optik eines Netzes Haptik fest, glatt Assoziation glatte Gardine

Eignung für ein Textiles Fassadensystem

ja neue Formensprache

ja neue Formensprache

eher nicht wg. fehlendem Vorteil

ja ja geringer Aufwand, neue Gestalt

ja für Rankgerüst

zitex-forum „innovatives bauen mit textilien und ...€¦ · technische textilien, münster ......

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