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Formgedächtnislegierungen (FGL): Forschungsprojekt „Tavimba“ will Carbonbetonbau voranbringen

(15.6.2021) Die TU Dresden, das Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Carbocon und die Pohlcon-Marke Jordahl forschen gemeinsam im Forschungsprojekt „Tavimba“ an Formgedächtnislegierungen (FGL) zur Verbindung von Carbonbetonbauteilen im Fassadenbau. Derzeit wird im Werk der Pohlcon-Marke Jordahl in Trebbin vor den Toren Berlins am Aufbau einer Versuchsbaustelle gearbeitet, um das neue Verfahren unter realistischen Bedingungen zu erproben:

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 ist dieses Konzept bekannt: 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 sehr neugierig geworden. Denn Formgedächtnislegierungen könnten dem Carbonbetonbau zum Durchbruch verhelfen. Sie würden für die benötigten kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den dünnen, mit Carbongelegen bewehrten Betonbauteilen sorgen.

Thermisch aktivierte Verbindungen im Modularen Bauen

Der Sache Auftrieb soll jetzt das gemeinsame Forschungsprojekt „Tavimba“ (Thermisch aktivierte Verbindungen im Modularen Bauen) geben. So ist es den daran beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren gelungen, mit Hilfe von Formgedächtnislegierungen verschiedene Verbindungskonzepte und erste Prototypen für das im Projekt festgelegte primäre Anwendungsfeld des Fassadenbaus zu erarbeiten.

Wenn sich das Verfahren durchsetzt, werden keine aufwändigen Spannvorrichtungen und Hüllrohre mehr benötigt - wie sie beim konventionellen Spannbetonbau zum Einsatz kommen. Stattdessen wird Strom durch FGL-Verbindungsstäbe aus Memory-Stahl geleitet, wodurch diese erhitzt werden. Das Ergebnis ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Verbindungsstift und Schiene durch eine Längsausdehnung der FGL-Stifte. Mit anderen Worten: Das Material erzeugt durch die Hitzezufuhr die mechanische Arbeit zum Vorspannen selbst, 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 Carbonbetonbauteilen gewährleistet das neue Verfahren einen leichteren Arbeitsablauf mit mehr Sicherheit auf der Baustelle. Weiterer Pluspunkt: Beim Austausch von Fassadenplatten müssen keine umliegenden Platten mehr abgehängt werden. Die unkomplizierte Montage verspricht ein weites Einsatzgebiet der FGL-Verbindungselemente.

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

Weitere Informationen zur Verbindung von Carbonbetonbauteilen im Fassadenbau können per E-Mail an PohlCon angefordert werden.

siehe auch für zusätzliche Informationen:

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