FibreCast

Bild Verbundkonstruktionen

Das Errichten und Betreiben von Bauwerken kostet große Mengen an Energie und Ressourcen – die Optimierung und Nachhaltigkeit von Bauwerken ist daher ein zentraler Punkt im Bauingenieurwesen. In den letzten Jahrzehnten sind so Verbundkonstruktionen aus verschiedensten Materialien entstanden. Der Einsatz von linearen Tragelementen aus Faserverbundwerkstoffen wird in vielen Fällen durch die Möglichkeiten ihrer Fügung eingeschränkt. Dieses Projekt untersucht neue Ansätze für leistungsfähigere Verbindungen für Verbundwerkstoffe. Ein Schwerpunkt liegt dabei in der Entwicklung reversibler Verbindungssysteme für biegeaktive Tragwerke.

Fragestellung und Inhalt

Faserverbundwerkstoffe, wie GFK, CFK, NFK oder Holz, können bei der Realisierung sehr schlanker Tragelemente zum Einsatz kommen. Durch ihre mechanischen Eigenschaften sind sie aber nicht nur für die bekannten Anwendungen in Fachwerksystemen interessant. Ein weiteres Potenzial liegt in ihrem Einsatz in der neuen Gruppe der biege-aktiven Tragsysteme (z.B. Vorbeanspruchten Gitterschalen). In allen Anwendungen entstehen in der Regel Einschränkungen der Effizienz und Tragfähigkeit des Gesamtsystems durch fehlende Möglichkeiten einer werkstoffgerechten Kraftübertragung in den Verbindungen. Die bisher verwendeten reversiblen Verbindungskonzepte beruhen meist auf modifizierten Anwendungen von Stahlbauverbindungen, die dem anisotropen und stark nichtlinearen Materialverhalten wenig gerecht werden.

Die Neuentwicklung von Verbindungen erfordert für diese Werkstoffe insbesondere eine ganzheitliche Betrachtungsweise, die neben der Kraftübertragung auch mögliche Fertigungs- und Montageprozesse sowie das Langzeitverhalten von Struktur, Material und Verbindung berücksichtigt. Das Projekt zielt darauf, durch die Erforschung der ingenieurtechnischen Eigenschaften und die Entwicklung neuartiger und materialgerechter Verbindungskonzepte für naturfaserverstärkte Kunststoffprofile, der Baukultur innovative Denkansätze und eine alternative Bauweise – aus einem nachwachsenden, hoch tragfähigen und frei formbaren Werkstoff – zu ermöglichen.

Nutzen und Zielgruppe

Ziel des Projektes ist es, den Einsatz von faserverstärkten Werkstoffen, insbesondere GFK und NFK, für Tragstrukturen im Bauwesen zu fördern. Dabei stehen vor allem biegeaktive Tragelemente und -systeme im Fokus. Das Projekt richtet sich primär an WerkstofftechnikerInnen, TragwerksplanerInnen und ArchitektInnen. Ihnen stellt »FibeCast« die Grundlagen zur Verfügung, um mit faserverstärkten Kunststoffprofilen wirtschaftlich, nachhaltig und sicher konstruieren zu können.

Unterstützung durch die Hybrid Plattform

Die Hybrid Plattform unterstützt das Team durch Vermittlung hochschulinterner Ressourcen und Projektkommunikation.

Bild Verbundkonstruktionen © Fachgebiet Entwerfen und Konstruieren – Verbundstrukturen, TU Berlin