Durch Leichtbaukonstruktionen lässt sich am Bau eine große Menge an Baustoffen von vornherein einsparen. Innovationen für Leichtbau umfassen zum einen die eingesetzten Baumaterialien. So ist es möglich, mit nanooptimierte Hochleistungsbetonen (UHPC) wesentlich filigranere Bauwerke zu errichten. Die absolute Masse an benötigtem Beton aber auch der Verbrauch von energieintensivem hergestellten Zement wird reduziert.
Zum anderen lassen sich innovative Konstruktionsprinzipien beispielweise aus der Natur, aus dem Wachstum von Holz oder Knochen ableiten, die den Materialeinsatz minimieren helfen, ohne die notwendige Stabilität des Bauwerkes einzuschränken (Baubionik).
Grundlegende Ausführungen hierzu finden Sie in der RKW-Broschüre "Nanotechnik und Bionik - Hightech in der Bauwirtschaft" (Teil 2).
Im Folgenden finden Sie künftig aktuelle Beispiele aus Forschung und Baupraxis.
Ausgewiesene Experten und qualifizierte Partner für Ihr Leichtbauprojekt finden Sie im Leichtbauatlas des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie https://leichtbauatlas.de
C³ - Carbon Concrete Composite - Bauen neu Denken
Mit einem neuen Materialverbund aus Carbonfasern und Hochleistungsbeton wollen verschiedene Wissenschaftseinrichtungen gemeinsam mit zahlreichen Unternehmen das Bauen revolutionieren – langlebiger, ressourcenschonender und ästhetischer sollen die Bauwerke werden. Um diese Vision umzusetzen, haben sich mehr als 130 Partner, darunter auch die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), im Forschungskonsortium „C³ - Carbon Concrete Composite“ zusammengeschlossen. Am Freitag, 27. November 2015, wurde das Konsortium von Bundesforschungsministerin Prof. Johanna Wanka mit dem Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung ausgezeichnet.
Die Erforschung und Etablierung des neuen Baustoffes C³ biete einen vielversprechenden Ansatz, um einen Paradigmenwechsel im Bauwesen und somit der Stadtentwicklung einzuläuten“, hieß es in der Jurybegründung bei der Preisverleihung in Düsseldorf. Das Projekt C³ leiste einen wichtigen Beitrag, um einen einschneidenden Innovationsschub hervorzurufen. Das C³-Konsortium wird von der Technischen Universität Dresden koordiniert und vom Bundesforschungsministerium gefördert.
Hintergrund: 40 Prozent des weltweitenden Energiebedarfs entfallen auf den Bereich Bauen. Das dabei am häufigsten verwendete Material ist Stahlbeton. Da Stahl korrodiert, braucht er Beton als Schutz. Carbon hingegen kann nicht rosten – die nötige Betonschicht kann also viel dünner sein. Dies wirkt sich positiv auf den Ressourcenverbrauch aus, außerdem ermöglichen schlanke Bauteile deutlich mehr Möglichkeiten in der architektonischen Gestaltung.
Doch C³ soll mehr sein, als nur die reine Substitution von Stahl – es soll eine vollkommen neue Bauweise entstehen. Carbonbeton könnte zu einem nachhaltigen, also gesellschaftlich relevanten, ökologisch sinnvollen und wirtschaftlich bedeutsamen Baustoff entwickelt werden. Dafür ist eine gesamte Bauweise, die C³-Bauweise zu schaffen und in den Markt einzuführen, in der auch Großbauwerke wie Brücken realisiert werden können.
Die Ziele der Forscher sind ambitioniert:
Bis 2020 wollen sie alle Voraussetzungen schaffen, um die vollkommen neue, innovative C³-Bauweise einzuführen, die langlebig sicher und wirtschaftlich ist. Ab 2025 soll Marktwirksamkeit für C³ erreicht werden. Die C³-Bauweise etabliert sich dauerhaft und Deutschland wird zum weltweiten Technologieführer für die C³-Bauweise.
Auf www.bauen-neu-denken.de können Sie das Projekt begleiten.
3D-Textilien als Leichtbauwerkstoffe in der Architektur
Nur ca. 65 kg wiegt der temporäre Forschungs- und Ausstellungspavillon für das Frankfurter Forschungsinstitut FFin, für den ein 20-köpfiges Studierendenteam der Frankfurt University of Applied Sciences (FRA-UAS) als eines von drei studentischen Teams am 6. März mit dem Leichtbaupreis 2014 des in Stuttgart ansässigen Vereins zur Förderung des Leichtbaus ausgezeichnet wurde.
Der kegelförmige Pavillon mit einem Durchmesser von bis zu fünf Metern am oberen Rand und einer Gesamthöhe von ca. vier Metern ist aus einem selbsttragenden textilen Netzgelege aus geschäumten Textilschläuchen konstruiert, für das die faser- und schwammartigen Materialstrukturen der Rohrkolbenpflanze Typha Vorbild waren. Für den prämierten Pavillon aus Textilschläuchen wurde von den Studierenden auf eigenes Ausschäumen zunächst verzichtet. Versuchsweise wurden stattdessen geflochtene, reiß und abriebsresistente PET-Textilschläuche verwendet, die mit vorgefertigten, geschlossenzelligen PE-Rundschnüren mit einem Durchmesser von 5 cm gefüllt wurden. Das Textil übernimmt die Zugkräfte, der Schaum die Druckkräfte – es entstehen druckstabile Leichtseile.
Die wabenartige Netzstruktur, die das ca. 50 cbm große Gesamtvolumen des Pavillons bildet, wird durch eine Übertragung textiler Gelegetechniken in einen größeren Maßstab entwickelt. Beginnend mit sieben Lagen druckstabiler Leichtseile am Fußpunkt, reduzieren sich diese auf drei Lagen am oberen Ende des Pavillons. Die Überlagerungspunkte werden durch elastische Textilbänder fixiert, eingelegte horizontale Zug- und Druckringe stabilisieren die Struktur.
Das preisgekrönte Pavillon-Projekt entstand im Rahmen von Forschungen unter der Leitung von Prof. Claudia Lüling zu dreidimensionalen Textilien und deren Einsatzmöglichkeiten für architektonische Anwendungen im Verbund mit geschäumten Materialien aus nachhaltigen Rohstoffen. Neben dem Einsatz von Textilschläuchen wie im bereits realisierten Pavillon wird derzeit an geschäumten Abstandstextilien für die Gebäudehülle geforscht.
Quelle: Dr. Ralf Breyer Pressestelle Frankfurt University of Applied Sciences
