Innovative Bautechniken: Strukturen, Holzwerkstoffe & Beton

Räumliche Strukturen und ihre Komponenten

Räumliche Strukturen, oft als Stahlgitter ausgeführt, können aus warm- oder kaltgeformten Stahlprofilen bestehen. Diese Profile weisen verschiedene Querschnitte auf:

• Offene Profile: I, F, U, L
• Geschlossene Profile: Rund- oder Quadratprofile

Knotenpunkte und Verbindungsmethoden

Die Verbindungen, auch Knotenpunkte genannt, sind entscheidend für die Stabilität einer räumlichen Struktur. Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung dieser Verbindungen:

• Schweißen: Erfordert eine hohe Kontrolle und den Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren zur Sicherstellung der korrekten Ausführung.
• Verschraubung: Schrauben übertragen Lasten, die Schnitt- oder Reaktionskräfte in den Profilen verursachen. Bei normalen Schrauben wird die Last direkt über die Schraube übertragen. Bei hochfesten Schrauben (HV-Verbindungen) wird die Last nicht direkt über die Schraube, sondern über die Reibung zwischen den durch die Schrauben zusammengepressten Flächen übertragen.

Arten von räumlichen Strukturen

• Raumfachwerke (Stereo-Strukturen)
• Seilnetzstrukturen (vorgespannte Strukturen)
• Faltwerke / Entfaltbare Strukturen

Vorteile räumlicher Strukturen

• Konzeptionelle Einfachheit und Wirtschaftlichkeit bei großen Spannweiten
• Leichtigkeit, Stabilität, Steifigkeit und hohe Festigkeit
• Geringer Wartungsaufwand und Schutz der Elemente
• Architektonische Freiheit (strukturelle Elemente können reduziert werden)
• Schnelle und einfache Installation, reduzierte Arbeitszeit
• Möglichkeit der Integration von Installationen

Nachteile räumlicher Strukturen

• Herausforderungen bei der statischen Berechnung
• Aufgrund ihrer Dimensionierung ist eine Berechnung thermischer Spannungen erforderlich
• Risiko von Beschädigungen während der Installation
• Erfordert präzise Ausführung und gegebenenfalls Neukonzeption während des Bauprozesses
• Besondere Vorsicht ist beim Brand- und Korrosionsschutz geboten
• Benötigt zusätzliche Deckschichten oder Verkleidungen

Holzwerkstoffplatten

Holzwerkstoffplatten sind Platten, deren Hauptbestandteil Holz ist und die in zwei Dimensionen wesentlich größer sind als in der dritten.

Vorteile von Sperrholz gegenüber Massivholz

• Astlöcher werden eliminiert
• Keine Harzaustritte
• Keine Trocknungsrisse
• Ermöglicht größere Querschnitte

Arten von Holzwerkstoffplatten

• Spanplatten
• OSB-Platten
• Sperrholz
• Laminatplatten
• Verbundplatten oder komplexe Platten

Furnierplatten

Als Furnier wird ein Holzblatt mit einer Dicke von weniger als 5 mm bezeichnet, das durch Schälen eines rotierenden Holzstammes gewonnen wird. Die Verleimung erfolgt durch abwechselndes Anordnen der Furnierblätter: Fasern parallel zur größten Dimension, dann senkrecht dazu. Anschließend wird das Werkstück unter kontrollierter Temperatur gepresst, um eine optimale Aushärtung des Klebstoffs zu gewährleisten.

Eigenschaften von Furnierplatten

• Hohe Festigkeit in zwei Richtungen
• Gleichmäßige Faserstruktur
• Ermöglicht leichte, gebogene Bauteile
• Einfache Bearbeitung
• Hohe Tragfähigkeit und Eignung als Schalungsmaterial

Laminatplatten

Eine Schicht ist in der Regel ein fertiges, beschichtetes Furnier, das als „Seele“ (Kern) bezeichnet wird. Eine Platte besteht aus einem Kern (z.B. Fachwerk oder Holzstäbchen) und einer Holz-Beschichtung. Die Breiten der Kernelemente können 2-5 cm und 7-30 cm betragen.

Sandwichplatten

Sandwichplatten bestehen aus einem inneren Kern mit ausreichender Steifigkeit und Dämmleistung sowie äußeren Sperrholzplatten.

Vorteile der Verwendung von Bauplatten

• Schnelle Installation und Ausführung der Struktur
• Energieeffizienz
• Wettbewerbsfähige Kosten
• Flexibilität

Brettschichtholz

Eigenschaften von Brettschichtholz

• Stabilität gegenüber aggressiven Medien
• Hohe Festigkeit bei geringem spezifischem Gewicht
• Geringer Wartungsaufwand, hohe Dauerhaftigkeit
• Stabilität im Brandfall

Vorteile von Brettschichtholz

• Möglichkeit, große Holzquerschnitte zu erhalten
• Reduzierung von Trocknungsrissen
• Bessere Holzausnutzung durch die Herstellung von Bauelementen aus kleineren, handelsüblichen Teilen
• Möglichkeit der Optimierung von Querschnitten für ungleichmäßige Spannungsverteilungen, um eine ausreichende Festigkeit unter Last zu gewährleisten
• Fähigkeit zur Herstellung gebogener Bauteile (drei Verfahren):
  • Biegen durch Schichtverleimung: Das beste Verfahren mit enormen Möglichkeiten.
  • Biegen durch Reduzierung der Dicke: (Details unklar)
  • Kerben: Verschwendet viel Material und ist nur für begrenzte Formen geeignet.

Nachteile von Brettschichtholz

• Aufwendige Vorbereitung vor dem Verleimen
• Höhere Kosten der fertigen Bauteile
• Bedarf an qualifizierten Arbeitskräften und Spezialausrüstung
• Das Design muss an Transport- und Handhabungsgrenzen angepasst werden

Arten von Polymerbeton und Polymermörtel

Die Klassifizierung erfolgt nach den Komponenten (Monomeren) und der Art der Materialverarbeitung.

• Polymer-imprägnierter Beton (PIC): Gehärteter Beton wird mit einem Monomer getränkt, das anschließend polymerisiert wird.
• Polymer-Zement-Beton (PCC) / Polymer-Hydraulikmörtel (MHP): Frisches Monomer wird dem Beton zugesetzt und polymerisiert während der Aushärtung.
• Polymerbeton (PC): Inertzuschläge werden mit Kunstharz als Matrix verbunden, wobei die Aushärtung bei nicht-extremen Temperaturen erfolgt.

Glasfaserverstärkter Beton (GRC)

Besonderheiten von GRC

• Hohe Druck-, Zug-, Biege-, Stoß- und Scherfestigkeit
• Geringe Dichte

Zusammensetzung von GRC

• Sand
• Wasser
• Glasfasern
• Zusatzmittel und Füllstoffe

Eigenschaften von GRC

• Gute Verarbeitbarkeit
• Erhöhte Schlagfestigkeit
• Rissbeständigkeit
• Dauerhaftigkeit
• Gute Haftung
• Feuerbeständigkeit
• Undurchlässigkeit

Anwendungen von GRC

• Spritzbeton
• Beschichtungen von Kanälen und Dämmen
• Betonplatten für Spundwände
• Rammarbeiten
• Gartenbau
• Sanitäranlagen
• Stromversorgung
• Autobahnen und Straßen
• Verlorene Schalungen
• Fertigteile

Vorhangfassaden

Eine Vorhangfassade ist eine äußere Hülle, die die Gebäudestruktur umschließt. Sie verliert ihre tragende Funktion. Man unterscheidet zwischen Platten aus Metall und Platten aus anderen Materialien (Holz, Kunststoff, Verbundwerkstoffe).

Schwere Fassadenverkleidungen

Steinfliesen an der Fassade ermöglichen eine flexible Anordnung der Verbindungselemente und Fugen. Die Aufhängungs- und Verankerungspunkte werden an den Seiten oder im Inneren der Platten berechnet. Bei der Befestigung nicht-tragender Elemente können dünnere Bauteile verwendet werden.

Ankertypen für Fassadenverkleidungen

• Eingebettete Anker: Metallische Befestigungselemente, die in ein Loch in der Steinplatte eingesetzt werden.
• Verschraubte Platten: Platten werden direkt verschraubt.
• Verankerung an einer Unterkonstruktion: Profile werden an der Unterkonstruktion befestigt, um die Fassadenelemente aufzuhängen.

Rationalisierung

Umfasst die Analyse von Technologie- und Managementmethoden sowie deren Anwendung in der Produktion zur Steigerung von Produktivität und Rentabilität.

Industrialisierung

Ein Prozess, der den Einsatz fortschrittlicher Technologien und Methoden über den gesamten Produktionsablauf ermöglicht.

Industrielle Prozesse

Sind Organisationsformen, die auf Fließbandfertigung und Mechanisierung basieren, um Komponenten in Serie herzustellen.