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Zerstörungsfreie Prüfung von Holzwerkstoffen mit luftgekoppeltem Ultraschall

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[Quelle: https://d-nb.info]

Die Nachfrage nach geeigneten Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Untersuchung von Holzbauteilen steigt stetig. Ausschlaggebend für den erfolgreichen Einsatz einer Prüftechnik ist die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem der Zustand der Holzwerkstoffe abgebildet werden kann. Große Flächen sollten schnell und kostengünstig geprüft und bewertet werden können. Verfahren, die den Kontakt zur Oberfläche durch Druck, Wasser oder Gel herstellen, erweisen sich in der Praxis als ungeeignet, da sie das Holz beschädigen und Unebenheiten ein sauberes Ankoppeln erschweren. Größeres Potenzial bieten dagegen berührungslose Verfahren, bei denen die Verwendung luftgekoppelter Prüfköpfe, die über das zu untersuchende Holzbauteil geführt werden, Prüfresultate liefern können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein bildgebendes Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Untersuchung von Holzwerkstoffen entwickelt, bei dem das berührungslose Luftultraschall-verfahren im Mittelpunkt steht. Ziel der Prüfung ist die Abbildung unterschiedlicher Fehlstellen, zum Beispiel Delaminationen, Fäule oder Risse. Die Messungen werden dabei sowohl in Durchschallung als auch in Reflektion durchgeführt. In Durchschallungsanordnung lassen sich Delaminationen und Minderdicken, aber auch Risse und Fäule bis in einer Tiefe von 200 mm abbilden. In Reflektionsanordnung können sowohl Delaminationen als auch Minderdicken und deren Tiefenlage in bis zu 40 mm dicken Plattenwerkstoffen detektiert werden. Für die Messung in Reflektion wurde eine neue Abschirmvorrichtung entwickelt, die ein direktes Übersprechen der Wandler effektiv verhindert. Marktübliche Messsysteme sind bei einigen Anwendungsfällen nach wie vor nicht zuverlässig genug oder haben eine unzureichende Eindringtiefe. Neuartige ferroelektrische Prüfköpfe aus zellulärem Polypropylen mit Frequenzen von 90 kHz bis 250 kHz und einer höheren Leistungsfähigkeit können diese Lücke schließen und die gängigsten Anwendungsbereiche abdecken. Als Trägersystem der Prüfköpfe dient ein stationärer Scanner oder ein neukonzipiertes mobiles Handmessgerät. So ermöglicht das entwickelte Verfahren ein schnelles, kontaktloses und kostengünstiges Überprüfen von Holzwerkstoffen bei einer hohen Eindringtiefe aufgrund einer vorteilhaften Impedanz für die Transmission von Ultraschallwellen. Für die Darstellung der Messergebnisse wurde sowohl die Laufzeit als auch die Amplitude des Signals ausgewertet. Die Ergebnisse des Ultraschallverfahrens wurden mit denen des Radar- und Röntgenverfahrens abgeglichen oder bei Bedarf mit dem Bohrwiderstandsverfahren verifiziert. Diese Überprüfung sowie der Vergleich mit anderen berührungslosen Prüfverfahren zeigen, dass Luftultraschall eine vielversprechende Technik ist, die für die moderne Qualitätssicherung geeignet und im Vergleich mit anderen zerstörungsfreien Verfahren im Hinblick auf Messgeschwindigkeit und Genauigkeit konkurrenzfähig ist.

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Historische Holzbauwerke
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Tilo Haustein
Schäden durch fehlerhaftes Konstruieren mit Holz
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Bauen+ Schwerpunkt: Gebäudetechnik
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Forschungsberichte

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Thomas Oberndorfer, Frank Hunger, Oliver Fischer
Ultra High Performing Timber Walls - Einsatz von schlanken Lamellen aus ultrahochfestem Beton in Brettsperrholzelementen zur Steigerung der Tragfähigkeit
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Bei mehrgeschossigen Hochbauten ergeben sich vor allem in den unteren Etagen hohe Vertikallasten in den tragenden Wandscheiben. Durch die Kombination von ultrahochfestem Beton mit Holz soll ein nachhaltiger und hochleistungsfähiger Verbundwerkstoff geschaffen werden, der sich neben den allgemeinen Vorzügen von Holz insbesondere durch seine hohe und an die örtliche Belastung anpassbare Tragfähigkeit auszeichnet. Das Forschungsprojekt konnte zeigen, dass eine tragfähige Verklebung von ultrahochfestem Beton und Holz mit zugelassenen Klebstoffen, die in der Brettsperrholzproduktion üblich sind, hinsichtlich des Kurzzeittragverhaltens herstellbar sind.

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Ondrej Kyjanek, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Achim Menges
Mensch-Roboter-Kooperation im Holzbau: Potentiale für die Vorfertigung
Abschlussbericht.
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Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.

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Ulrich Schanda, Andreas R. Mayr, Fabian Schöpfer
Übertragungsfunktionen im Holzbau
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2020, 105 S., 64 Abb. u. 1 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

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Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise
Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3179
2019, 120 S., 23 Abb. u. 10 Tab.,
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Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

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Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
Abschlussbericht LeitHolz.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3159
2019, 118 S., 55 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

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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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Wolf, Caroline; Bausch, Martin; Walcher, Christoffer
Das Beste aus drei Welten. Holzhybridbau
GEG Baupraxis, 2023

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Weidenhiller, Andreas
Brettfestigkeit bereits im Stamm bestimmen. EU-Forschungsprojekt zeigt, was modernes Rundholzscanning leisten kann (kostenlos)
Holzforschung Austria, 2022

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Suda, Jürgen; Krättli, Walter; Schwarz, Massimiliano
Holzsperren - Entwurf und Konstruktion
Bautechnik, 2022

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Dalhoff, Nadine; Wenker, Jan L.; Kloster, Nina
Holz mit grünem Daumen. Vertikale Innenraumbegrünung
Mikado, 2022

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Seewitz, Wilhelm
Eine planlose Ausführung. Holzpavillon mit Mängeln
Mikado, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022