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Zur Tragfähigkeit von Sandwichelementen unter lokaler Beanspruchung

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[Quelle: http://d-nb.info]

Sandwichelemente werden im Bauwesen als raumabschließende Fassadenelemente im Wand- und Dachbereich eingesetzt. Die Kombination von äußeren wenigen Zehntelmillimeter dünnen metallischen Deckschichten mit einem inneren wärmedämmenden Kernwerkstoff ermöglicht es die Funktionen Tragen, Dämmen und Dichten in einem Bauteil zu vereinen. Durch den schubsteifen Verbund der Deckbleche mit dem Sandwichkern sind die Elemente in der Lage, hohe äußere, gleichmäßig verteilte Belastungen bei geringem Eigengewicht abzutragen. Jedoch stellen konzentrierte Lasten, wie sie an Stellen der punktuellen Verankerung oder der Linienlagerung auf der tragenden Unterkonstruktion auftreten, das Bauteil vor ein nicht unerhebliches Lasteinleitungs- bzw. Lastweiterleitungsproblem und können zu einem frühzeitigen lokalen Versagen führen. Vor diesem Hintergrund war das Ziel der Arbeit, eine mechanische Modellvorstellung zu entwickeln, um eine sichere und gleichzeitig wirtschaftliche Bemessung von Sandwichelementen an Auflagerstellen zu ermöglichen. Dabei sollte sowohl das lokale Tragverhalten als auch die Interaktion mit dem globalen Bauteiltragverhalten, in diesem Fall dem Knittern, untersucht werden.

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Das Buch präsentiert in zahlreichen Beiträgen renommierter Autoren den aktuellen Stand der Technik im konstruktiven Glasbau. Die Planung und die Ausführung wegweisender Glasarchitektur werden ausführlich erläutert, die Bemessung und die Konstruktion tragender Glasbauteile praxisgerecht erklärt. Die Optimierung zukunftsfähiger Gebäudehüllen wird in gleicher Tiefe behandelt wie die energetische Sanierung denkmalgeschützter Fassaden. Nicht zuletzt vermitteln die jüngsten Ergebnisse anerkannter Forschungseinrichtungen einen zuverlässigen Einblick in die Leistungsfähigkeit des gesamten Glasbaus.

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Glasbau 2019
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Fassadenöffnungen stellen den Bereich der Außenwand bzw. der Fassade dar, über den die Beziehung zwischen Innen und Außen erfolgt und durch den die Belichtung und Belüftung der dahinter liegenden Räume erst ermöglicht wird. In diesem Band werden die unterschiedlichen Formen von Öffnungen, wie Türen, Fenster, Lüftungselemente, Festverglasungen und ihre je nach Funktion auch unterschiedliche Materialisierung behandelt, wobei die Ränder einen wichtigen Betrachtungsausschnitt darstellen.

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Bionisch bauen
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Bionik ist ein faszinierendes Grenzgebiet zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung, zwischen Architektur und Biologie: Die Analyse biologischer Konstruktionen kann zu verblüffenden technischen Lösungen führen. Das Buch verfolgt an einer Vielzahl von Beispielen den Weg von der Erkenntnis, wie etwas funktioniert, über die Abstraktion in Computermodellen und den Bau erster Prototypen bis zur funktionierenden Fertigung und Produktion.

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Byron Hawes, Oscar Riera Ojeda
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Die Fassade eines Gebäudes gibt die gesamte Ästhetik vor und erfüllt gleichzeitig eine Vielzahl von Funktionen - angefangen von der Lichtführung bis hin zum Schutz vor den Elementen, vor Temperatur und Lärm. Dieses Buch zeigt an Hunderten von Beispielen interessante und wegweisende Fassaden aus aller Welt. Jede Fassade wird aus unterschiedlichen Perspektiven abgebildet, fundierte Texte erläutern ihre Besonderheiten. Auf diese Weise wird erklärt, wie traditionelle Maschrabiyya in Abu Dhabi geplant werden, damit sie auf Licht reagieren und die Hitze regulieren; wie ein Krankenhaus in Mexiko City aus smogfressenden Ziegeln gebaut wurde; und wie eine Bioreaktorfassade in Deutschland mit Hilfe von Algen Energie und Schatten produziert.

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Forschungsberichte

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3206
2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Frederik Ecke, Helmut Fligge, Jan Juraschek, Heike Klussmann
Plotbot/Crawler - Entwicklung eines neuartigen webbasierten und sensorgeführten Bewegungsautomaten für den Auftrag komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3200
2020, 93 S., 58 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt PLOTBOT/CRAWLER der Forschungsplattform BAU KUNST ERFINDEN an der Universität Kassel wurde ein neuartiger, webbasierter und sensorgeführter Bewegungsautomat für den Auftrag und die Erneuerung komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen entwickelt. Mittels einer konsistent verzahnten Werkzeug?Software?Logik werden Oberflächen von Bauelementen beliebiger Geometrie instantan angesteuert oder nach einer zuvor digital erstellten Bearbeitungssystematik beschichtet. Das Forschungsvorhaben bietet in dieser Hinsicht einen eigenständigen und zugleich exemplarischen Ansatz. Neuartig und von Vorteil ist die Zusammenführung und die eindeutige Schnittstellendefinition des Verbunds von "Hightech" (Plotbot/ Crawler) und "Lowtech" (Fassadenelement). Die Entwicklung derartiger Systeme für das Bauwesen ist bislang wenig fortgeschritten.

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Peter Mehrtens
Integration Scan-Basierter-Techniken und Parametrischer-Methoden in einen Prozess zur Verbesserung der Effizienz im Planungs- und Bauablauf komplexer Fassaden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3158
2020, 12 S., 15 Abb. u. 2 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Projekt untersuchte inwiefern Scan-basierte Techniken (terrestrische 3d-Scans bzw. deren Auswertung) geeignet sind für die Einbindung in parametrische Planungsprozesse für Fassaden. Grundsätzliche Feststellung ist, dass obwohl für die einzelnen Arbeitsschritte des Vermessens und auch der Planung von Fassaden entsprechende digitale Werkzeuge existieren, die bestehenden Werkzeuge aufgrund ihrer jeweiligen Bedienungskonzepte nicht direkt zueinander kompatibel sind. Bei der Auswertung von Punktwolken wird üblicherweise Software verwendet, deren Ergebnis variiert je nach Interaktion des Benutzers mit der grafischen Benutzeroberfläche. Parametrische Planungsmethoden hingegen verwenden möglichst Funktionen, deren Argumente in replizierbarer Art aus vorherigen Schritten abgeleitet werden. Bedarf an weiterführender Forschung in diesem Bereich ist anzunehmen.

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Katarzyna Zdanowicz, Michael Hansen
Chemische Vorspannung von textilbewehrten Sichtbetonbauteilen mit Quellbeton
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3197
2020, 87 S., 90 Abb. u. 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel dieses Forschungsprojekts lag in der Entwicklung von dünnen Fassadenbauteilen in Sichtbetonqualität. Dafür sollte die chemische Vorspannung von textilbewehrtem Beton untersucht werden, die durch Zugabe von Quellmitteln zur Betonrezeptur entsteht. Dafür wurden Betone mit unterschiedlichen Rezepturen analysiert, wobei ihr Quellen und das damit verbundene Vorspannverhalten an Betonprobekörpern mit Betonstahl- und Textilbewehrung untersucht wurde. In dem Forschungsprojekt wird aufgezeigt, dass chemisch vorgespannte dünne Betonelemente mit Carbontextilbewehrung viele Vorteile im Bereich der Tragfähigkeit und insbesondere der Gebrauchstauglichkeit aufweisen. Durch die Vorspannung infolge einer kontrollierten, durch innenliegende Bewehrung behinderten Ausdehnung des Betons sind keine zusätzlichen mechanischen Vorspannvorrichtungen oder -verankerungen erforderlich. Insbesondere für die Fertigteilindustrie wäre die chemische Vorspannung mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden, da sich die Produktion der Fertigteile durch den Einsatz von Quellmitteln verkürzen würde.

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Oliver Fischer, Christopher Bert
Tragverhalten von Sandwichfassaden unter mechanischen und thermischen Einwirkungsgrößen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3114
2019, 161 S., 55 Abb., 27 Tab. u. 77 Diagr., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Sandwichwände werden bisher üblicherweise aus Stahlbeton mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm hergestellt. Durch Einsatz korrosionsbeständiger Textilbewehrung ist es möglich, die äußere Deckschicht signi?kant in ihrer Dicke zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Entwicklungen und den Forschungsbedarf ist das Ziel des Vorhabens, die für die Bemessung maßgebenden Temperaturgrößen und -gradienten sowohl numerisch als auch experimentell nachzuweisen. Das behandelte Forschungsprojekt entstand aus der Intention heraus für neuartige innovative Bauweisen mit ?ligranen textilbewehrten Vorsatzschalen maßgebende klimatische Einwirkungsgrößen herzuleiten und den als Stand der Technik zu bezeichnenden Lastansatz nach DIBt 1995/5 um derartige Anwendungsfälle zu erweitern. Im Zuge der Forschung konnte diese Notwendigkeit jedoch nicht nur für neuartige Vorsatzschalensysteme, sondern auch für die üblicherweise angewendeten Stahlbetonsysteme mit Vorsatzschalendicken zwischen 70 und 100 mm ermittelt werden. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass der Lastansatz nach DIBt 1995/5 keine Querschnittsabhängigkeit aufweist. Auch veränderte klimatische Verhältnisse mit immer extremeren Witterungsbedingungen sind dabei als Begründung zu nennen.

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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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Mehl, Robert
Bazar triangular. Ornamentale Betonfassade des TGV-Bahnhofs von Kenitra in Marokko
Opus C, 2020

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Pawlitschko, Roland
Kulturzentrum in Prag
Detail, 2020

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Obermoser, Edina
Von Zucker und Zeitgeschichte. 10 Jay / New York City / ODA New York (kostenlos)
Architektur / Fachmagazin, 2020

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Parametrisches Fassadengeflecht. Das BIZZZ in Offenburg (kostenlos)
Metallbau, 2020

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Didelon, Valery
Eigensinn des Materials. Wiederentdecktes Bauen mit Stein
Werk Bauen + Wohnen, 2020

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