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Innovative Verbindungstechnik für Carbonbeton-Fassadenplatten

Forschungsprojekt
Innovative Verbindungstechnik für Carbonbeton-Fassadenplatten

Neuartige Verbindungskonzepte für den Carbonbeton- und Leichtbau
Neuartige Verbindungskonzepte für den Carbonbeton- und Leichtbau werden im Rahmen des Tavimba-Projekts erprobt. Bild: Pohlcon / Jordahl

Eine neue Verbindungstechnik könnte dem Carbonbeton-Bau zum Durchbruch verhelfen: Sogenannte Formgedächtnislegierungen machen kraftschlüssige Verbindungen von Carbonbeton-Fassadenplatten ganz ohne aufwendige Spannvorrichtungen möglich.

Formgedächtnislegierungen (FGL) sind spezielle Legierungen, die nach Aktivierung, wie zum Beispiel Erhitzen, wieder ihre ursprüngliche Gestalt annehmen. Beispielsweise springt ein verbogener Löffel aus Gedächtnismetall ab einem bestimmten Punkt der Erwärmung wieder in seine alte Form zurück.

Doch auch in der Natur lässt sich dieses Phänomen beobachten: So machen zum Beispiel Tannenzapfen bei sehr feuchter Luft ihre „Jalousien“ dicht, um ihre Samen zu schützen. Sobald es trocken ist, öffnen sie sich wieder. In der Medizin haben FGL in Form von Werkzeugen und Stents längst Einzug gehalten.

Wenn sich das Material in seine ursprüngliche Gestalt zurückverformt und dabei gegen eine Last arbeitet, können sehr hohe Kräfte mit lediglich gering eingesetzten Materialmengen ausgelöst werden. Deshalb ist auch die Bauwirtschaft neugierig auf dieses Verfahren geworden. Denn Formgedächtnislegierungen könnten dem Carbonbeton-Bau zum Durchbruch verhelfen. Sie würden für die benötigten kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den dünnen Carbonbeton-Bauteilen sorgen.

Leichte Bewehrung aus Carbonfasern schont das Klima

Vielversprechendes Forschungsprojekt

Der Sache Auftrieb gibt jetzt das Forschungsprojekt „Tavimba“ (Thermisch aktivierte Verbindungen im Modularen Bauen). Gemeinsam daran beteiligt sind  …

Den beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren ist es bereits gelungen, mithilfe von Formgedächtnislegierungen verschiedene Verbindungskonzepte und erste Prototypen für den Fassadenbau zu erarbeiten.

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Keine aufwendigen Spannvorrichtungen mehr

Wenn sich das Verfahren durchsetzt, werden keine aufwendigen Spannvorrichtungen und Hüllrohre wie beim konventionellen Spannbetonbau mehr benötigt. Stattdessen wird Strom durch FGL-Verbindungsstäbe aus Memory-Stahl geleitet, der diese somit erhitzt. Das Ergebnis ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Verbindungsstift und Schiene durch eine Längsausdehnung der FGL-Stifte. Mit anderen Worten: Das Material selbst erzeugt durch die Hitzezufuhr die mechanische Arbeit zum Vorspannen  – und nicht mehr der Hydraulikzylinder.

Die Kraftübertragung zwischen der Fassadenplatte und dem Verbindungsstift erfolgt über modifizierte Jordahl-Montageschienen. Die Jordahl-Schienen sind kraftschlüssig mit dem Beton mittels eines für dünne Bauteile entwickelten Verankerungssystems verbunden.

Neben der tragsicheren Verankerung von Carbonbeton-Bauteilen verspricht das neue Verfahren einen einfacheren Arbeitsablauf mit mehr Sicherheit auf der Baustelle. Weiterer Pluspunkt: Beim Austausch von Fassadenplatten müssen keine umliegenden Platten mehr abgehängt werden. Die unkomplizierte Montage ermöglicht ein weites Einsatzgebiet der FGL-Verbindungselemente.

Noch nicht zu Ende erfunden

Der Konkurrenz voraus

Im Jordahl-Werk in Berlin sind Ingenieure bereits mit dem Aufbau einer Versuchsbaustelle (Demonstrator) beschäftigt. Dort werden Verbindungen aus Memory-Stahl für dünnwandige Fassadenbauteile aus Carbonbeton mit einer Dicke von etwa 3 cm im realen Maßstab erprobt.  

 „Setzen sich der Leichtbau, der Carbonbeton oder ähnliche Baustoffe tatsächlich durch, sind wir der Konkurrenz einen großen Schritt voraus“, sagt Pohlcon- Geschäftsführer Michael Pantelmann.


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