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Strengthened corrugated paper honeycomb for application in structural elements

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[Quelle: http://e-collection.library.ethz.ch]

Die Dissertation befasst sich mit Sandwichbauteilen mit leichten Papierwabenkernen. Im Besonderen wird untersucht, wie Papierwaben, die durch Aufeinanderschichten von Wellpappelagen hergestellt werden, als Kernmaterial in umweltfreundlichen, tragenden Sandwichwänden in Wohn- und Bürogebäuden eingesetzt werden können. Die Verwendung von Papier in der Baubranche ist nicht neu - Türen und Möbel besitzen Papierwabenkerne, und in England bzw. Japan wurden bereits einige temporäre Strukturen aus Karton errichtet. Im Gegensatz zu diesen Anwendungen, in denen das Papier nur sein eigenes Gewicht trägt, sind die Sandwichelemente dieser Forschungsarbeit dazu vorgesehen, als tragende Wände von mehrstöckigen Gebäuden die Lasten aus oberen Geschossen aufzunehmen. Zur Charakterisierung der Papierwaben wurden zunächst ihre relevanten Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Schub- und Elastizitätsmodul sowie ihre Druck- und Schubfestigkeit in Versuchen und anhand analytischer Berechnungen ermittelt. Der Einfluss der Feuchtigkeit auf die Papierwabe wurde experimentell untersucht, wobei sich zeigte, dass die Druckfestigkeit des Materials in feuchtem Klima bis zu 75 Prozent abfällt und in nassen Papierwaben praktisch gleich Null ist. Eine Reihe von Flüssigkeiten wurden auf ihre Eignung untersucht, als Imprägnierung das Papier vor feuchte bedingtem Festigkeitsabfall zu schützen. Aus den Ergebnissen wurde eine umweltfreundliche, anorganische Suspension entwickelt, die das Papier sowohl Feuchte unempfindlich als auch nicht brennbar macht. Die wichtigsten Eigenschaften des imprägnierten Materials wie Wärmeleitfähigkeit, E-Modul und Schubmodul sowie Druck- und Schubfestigkeit wurden experimentell untersucht, und es zeigten sich deutlich verbesserte Materialeigenschaften im Vergleich zum unbehandelten Material. Sandwichstäbe unterschiedlicher Länge mit Papierwabenkern und Stahldeckschichten wurden auf Druck geprüft und die Resultate anschließend mit den Ergebnissen bestehender analytischer Modelle verglichen. Im letzten Teil werden mögliche Anwendungen von imprägnierten und unimprägnierten Papierwaben in Wohn- und Bürogebäuden aufgezeigt und Beispielquerschnitte angegeben.

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Bücher, Broschüren

Anton Pech, Andreas Kolbitsch, Markus Vill
Wände
Baukonstruktionen, Band 4
2., Aufl.
2019, 146 S., 100 b/w and 50 col. ill. 242.00 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Wandkonstruktionen sind maßgebliche Elemente der Gebäudehülle und dienen der Lastabtragung, Aussteifung und der inneren Raumabgrenzung von Gebäuden. Wände gibt eine Einführung in die wesentlichen Entwurfsparameter bei der Bemessung von Grundlagen und bauphysikalischen Auslegungen von Wandelementen. Ausgehend von gemauerten Wänden, werden die aktuellen Bemessungsansätze behandelt. Weitere Kapitel sind quasihomogenen und homogenen Wänden, Stützen in unterschiedlichster Ausführungsform sowie der Holzbauweise, wie etwa in Holzfachwerkswänden und Lehmkonstruktionen, gewidmet. Auch Trennwandkonstruktionen in Massiv- und Leichtbauweise werden vorgestellt. Beispiele, Bildmaterial und Normhinweise wurden für die 2. Auflage aktualisiert.

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Uta Hassler
Polychromie und Wissen
2019, 288 S., 245 Abbildungen. 36 cm, Hardcover
Hirmer

 

 

Der Polychromiestreit ist zentrales Thema des 19. Jahrhunderts: Fragen nach ursprünglicher Farbfassung und Farbigkeit antiker Bauten beschäftigten Forscher, Architekten und Künstler. Im Band "Polychromie und Wissen" werden Arbeiten von Protagonisten diskutiert, aber auch Themen von Materialfarbe und Farbwirkung, das Verhältnis von Kunstmarmor und Geologie, drucktechnische Umsetzung farbiger Befunde und die Produktion von Farben in der frühen chemischen Industrie. Ein Exkurs zeigt die Problematik giftiger Farbmittel in Süßwaren; im Anhang sind historische Farbrezepturen wiedergegeben. Der Nachfolgeband zum Buch "Maltechnik & Farbmittel der Semperzeit" widmet sich Farbwissen und Farbtheorie wie auch der Anwendung von Farbe in Architektur, Raumgestaltung und Druckwesen - aus der Perspektive von Chemie, Geologie, Architektur, Ägyptologie und Kunstgeschichte.

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Ralf Ruhnau, Nabil A. Fouad
Schäden an Außenwänden aus Mehrschicht-Betonplatten
Schadenfreies Bauen, Band 19
2., überarb. Aufl.
2017, 105 S., 69 Abb. und 7 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Stephan Schütz
Von der Faser zum Haus
Bauhaus ifex research series, Band 1
Das Potential von gefalteten Wabenplatten aus Papierwerkstoffen in ihrer architektonischen Anwendung
2017, 224 S., m. Abb., 16 Tab. z. Tl. farb. 24 cm, Softcover
VDG Verlag im Jonas Verlag

 

 

Wabenplatten aus Papierwerkstoffen können durch Faltprozesse in äußerst tragfähige und ästhetische Bauteile transformiert werden. Die beschriebenen SWAP-Platten sind in verschiedenen Stärken erhältlich, besitzen eine hohe statische Leistungsfähigkeit und bieten ein breites Anwendungsspektrum. Als theoretische Grundlage dieser Arbeit werden die geschichtliche Entwicklung und die gesellschaftliche Bedeutung von Papier und Papierwerkstoffen analysiert und deren Produktionsprozesse beleuchtet. Intensive Untersuchungen widmen sich der geometrischen Bestimmung von Faltungen in Wabenplatten aus Papierwerkstoffen sowie deren Manifestation als konstruktive Bauteile. Ein Experimentalbau zeigt das enorme gestalterische Potential von gefalteten Wabenplatten und wird in hochwertigen Schaubildern präsentiert.

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Gregor A. Scheffler
Validation of hygrothermal material modelling under consideration of the hysteresis of moisture storage
Schriftenreihe / Publication Series - Technische Universität Dresden, Institut für Bauklimatik
2016, 236 S., zahlr. Abb., Tab., Diagramme,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Forschungsberichte

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Daniel Schmeer, Benjamin Schönemann, Olga Arkhipkina, Walter Haase, Harald Garrecht, Oliver Sawodny, Werner Sobek
Entwicklung einer ökologischen und ökonomischen Bauweise durch den Einsatz vorgefertigter multifunktionaler Wandbauteile aus gradiertem Beton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3194
2020, 130 S., 96 Abb. u. 37 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Bauwesen steht vor der Herausforderung, für mehr Menschen mit weniger Materialaufwand mehr zu bauen. Dies erfordert die Entwicklung neuer Technologien, die auf ein möglichst leichtes Bauen, die Minimierung des Verbrauchs an fossil erzeugter Energie sowie der vollständigen Rezyklierbarkeit der Bauteile abzielen. In diesem Kontext bestand das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von rein mineralischen, multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche in der Lage sind, die Anforderungen an die Tragfähigkeit, die Dauerhaftigkeit, das architektonische Erscheinungsbild sowie den Wärmeschutz zu erfüllen. Eine deutliche Massenersparnis, eine signifikante C02-Reduktion sowie eine sortenreine Rezyklierbarkeit gegenüber herkömmlichen Massivbauteilen sollten erzielt werden. Das Ziel des Forschungsprojektes konnte durch die Entwicklung von rein mineralischen multifunktional gradierten Wandbauteilen, welche den tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen gerecht werden, erreicht werden. Hierzu konnten sowohl die Berechnungsansätze auf der Basis normativer Regelungen formuliert und validiert werden, als auch die zielführenden Verfahren zur Bauteilherstellung identifiziert und weiterentwickelt werden. Zum Abschluss des Projektes konnte mit der Technologie eine Masseneinsparung von rund 60 % gegenüber Massivwänden mit Wärmedämmverbundsystem erzielt werden, bei vergleichbaren Baukosten. In nachfolgenden Projekten gilt es die erzielten Lösungen final zu erforschen und weiterführende Versuche durchzuführen, um die Technologie letztlich praxisreif zu machen.

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Mark Koehler, Klaus-Dieter Brandstetter, Lutz Weber
Schallschutz von Fenstern in vorgesetzter Einbaulage (vorgesetzte Fenster)
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3164
2019, 64 S., 50 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Neben der Verglasung und des Rahmens hängen Eigenschaften von Fenstern in starkem Maße von den Einbaubedingungen und der Position ab. Es ist zwar bekannt, dass bei vorgesetzter Einbauweise ein kritischer Einfluss auf die Schalldämmung besteht, belastbare Daten liegen hierzu jedoch bislang nicht vor. Im Projekt sollen Messdaten von gängigen Konstruktionen durch Prüfstandsmessungen ermittelt und eine Art Bauteilkatalog erstellt werden. Im Rahmen des durchgeführten Forschungsprojekts wurde der Einfluss der vorgesetzten Einbaulage von Fenstern bei Außenwänden mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) auf die Schalldämmung untersucht. Ziele der Untersuchung waren u.a., Messergebnisse für verschiedene Befestigungssysteme und unterschiedliche Einbaupositionen im Prüfstand zu ermitteln und mit einem Referenzeinbau, wie er auch bei bauakustischen Prüfungen im Labor verwendet wird, zu vergleichen. Aus diesem Grund wurden alle Messungen im Fensterprüfstand gemäß DIN EN ISO 10140-1 bis 5 durchgeführt. In dem durchgeführten Messprogramm wurden insgesamt drei verschiedene Montagesysteme mit vier verschiedenen Einbaupositionen und Fenstern mit den Schallschutzklassen 2 bis 5 sowie verschiedenen Fugenabdichtungen kombiniert.

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Bernhard Middendorf, Ekkehard Fehling
Dauerhafte und wärmedämmende Wandelemente aus Fertigteil-Hybriden aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) und chemisch aufgetriebenen, lufthärtendem, mineralischen Schaumbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3128
2019, 71 S., 56 Abb. u. 9 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Konventionelle Wandelemente bestehen heutzutage meist aus einer Vielzahl an Materialen, um den Anforderungen an den Lastabtrag sowie an den Wärmeschutz nach EnEV zu entsprechen. Diese Materialen werden beispielsweise verklebt, sodass beim Rückbau keine sortenreine Trennung möglich ist. Dieses Problem soll durch das rein mineralische Wandsystem aus zwei UHPC-Schalen, die den wärmedämmenden und lastabtragenden Schaumkern schützen, erzielt werden. Für die Entwicklung eines vollständig mineralischen, tragenden und gleichzeitig wärmedämmenden Wandbauteiles wurden außenliegende ultrahochfeste Betonschalen (UHPC) und ein innenliegender Schaum auf UHPC-Basis zu einem Sandwichwandelement kombiniert. Dabei wurde ein mineralischer, chemisch aufgetriebener, lufthärtender Schaum (CLM-Schaum) auf Basis einer UHPC-Feinkornmischung genutzt, der im Gegensatz zu Porenbeton lufterhärtend ist und keine energieintensive Autoklavierung benötigt.

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C.-A. Graubner, Tilo Proske, Jochen Zeier
Entwicklung einer thermischen Entkoppelung von Stahlbetonwänden im Wand-Deckenknoten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3134
2019, 152 S., 87 Abb. u. 48 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gegenwärtig werden Wände im Übergangsbereich von unbeheizten zu beheizten Räumen nicht oder nur in Teilbereichen gedämmt. Dadurch entstehen erhebliche Wärmebrücken. Durch einen innovativen Wand-Decken-Anschluss könnte eine Verbesserung der wärmedämmenden Eigenschaften des Gebäudes erreicht werden. Derzeit gibt es für Wand-Decken-Anschlüsse im Stahlbetonbau kein geeignetes integrales System mit Dämmwirkung und lastabtragender Funktion. Daher sollten im Forschungsvorhaben die wissenschaftlichen Grundlagen für Anschlüsse zur thermischen Entkoppelung zwischen Stahlbetonwänden und Decken erarbeitet werden. Hinsichtlich der Methodik gliedert sich das Vorhaben in drei Teilbereiche: den theoretischen Teil, den experimentellen Teil sowie den analytischen Teil. Grundlage zur Anwendbarkeit des Wandanschlusses bildet die Erfüllung der bauphysikalischen Einflüsse. Wesentlich ist hierbei die Vorgabe aus dem Brandschutz, dass kraftübertragende Bereiche nur aus nichtbrennbaren Materialien bestehen dürfen. Mithilfe einer numerischen Berechnung zur Bestimmung des Wärmeflusses am Wand-Decken-Knoten konnte die einzuhaltende Wärmeleitfähigkeit für den Wandanschluss bestimmt werden.

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Angèle Tersluisen, Kamyar Nasrollahi, Klara Bauer, Mehrdad Khalatbari, Nadine Lebong, Mozhgan Shirani, Björn-Martin Kurzrock, Tillman Gauer, Conrad Völker, Thomas Lichtenheld
Untersuchung zeitgemäßer, monolithischer Wandaufbauten hinsichtlich bauphysikalischer, ökologischer und ökonomischer Eigenschaften. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3064
2018, 207 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt untersucht den Einfluss von Material und Konstruktion bei monolithischen und korrespondierenden mehrschichtigen Bauweisen auf thermischen Energiebedarf, Behaglichkeit, Ökobilanz sowie Kosten und Erlöse im Immobilien-Lebenszyklus. Insgesamt werden acht Ausführungsvarianten untersucht, darunter vier monolithische Varianten und vier korrespondierende mehrschichtige Varianten. Die bauphysikalische Betrachtung dieser Varianten wurde auf Bauteil- und Raumebene mittels instationärer thermischer Simulation durchgeführt. Die anschließende Ökobilanzierung der Ausführungsvarianten wird komplettiert durch die Lebenszykluskostenanalyse. Im abschließenden Arbeitsschritt werden die gewonnenen bauphysikalischen, ökologischen und ökonomischen Erkenntnisse zusammengeführt. Hieraus werden Empfehlungen für die Baupraxis sowie weiterer Forschungsbedarf abgeleitet.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Pan, Chi-Ling; Huang, Chan-Chang; Su, Mingzhou; Peng, Jui-Lin
Influence of hold-down anchors on lateral strength of cold-formed steel wall framing
Steel Construction, 2020

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Garrecht, Harald
Functionalized lightweight concretes with mineral and biogenic aggregates
BFT International, 2020

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Schwetz, Martina; Pahn, Matthias; Zeitler, Ralf; Bies, Nora Susanne
Structural capacity of self-supporting wall panels made of LAC. Lightweight aggregate concrete with open structure
BFT International, 2020

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Schultz-Cornelius, Milan; Pahn, Matthias
A cover for sandwich wall panels. Non-reinforced ultra-high performance concrete (UHPC)
BFT International, 2020

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Penkert, Fabian; Pahn, Matthias
Load-transferring and switchable. Vacuum insulation for sandwich wall panels
BFT International, 2020

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