Projektbereich C: Verbund Alt-Neu
Die Verstärkung mit textilen Strukturen geschieht sowohl flächenhaft als auch räumlich. Dabei entsteht der Verbund entweder durch Aufbringen eines losen Textils mittels mineralischer oder polymerer Matrices (Teilprojekt C1 und Teilprojekt C3) oder durch nachträgliches Aufkleben fertiger textilverstärkter Halbzeuge (Teilprojekt C1). In jedem Falle ist zur Gewährleistung der Tragwirkung eine ausreichende Verbundfestigkeit zwischen Bauteil und Verstärkung erforderlich.
Im Betonbau werden in Feinbeton getränkte oder aufgespritzte/gesprühte textile Strukturen zur Verstärkung auf bestehende Bauteile aufgebracht oder mit polymerer Matrix als fertige Schicht auf die Oberfläche geklebt. Im Holzbau dienen mit Kunstharzen aufgebrachte flächige und räumliche Textilien zur Verstärkung alter und neuer Konstruktionen mit breitem Anwendungsspektrum. Dort werden die erheblichen Unterschiede der Festigkeit und Steifigkeit längs und quer zur Faser des Holzes durch die Verstärkung kompensiert. Das Bruchverhalten von beiden Materialverbunden – textilbewehrter Beton und Holz – ist in Kombination trotz spröder Ausgangsmaterialien sehr duktil.
Wichtige Voraussetzung zur Beherrschung der Technologie des textilen Verstärkens ist die Kenntnis der Mechanik des Verbundes (Teilprojekt C1, Teilprojekt C3) und seine Dauerhaftigkeit (Teilprojekt C5) über die Nutzungsphase. Die deshalb vorgesehenen Untersuchungen geben auch Aufschluß über die Spannungs-Schlupf-Beziehung der Fuge sowie über ihre Schädigungsmechanismen, wie Rißbildungen, Delamination und Alterung.
In die Betrachtungen zum mechanischen Verhalten des Verbundes gehen unterschiedliche technologische Aufbringungsverfahren ein – Aufsprühen/Aufspritzen von Beton, Aufkleben fertiger Platten (Teilprojekt C1) und Handlaminierung im Holz- und Massivbau (Teilprojekt C1, Teilprojekt C3). Darüber hinaus werden größere Holzbaueile auch im Autoklaven beschichtet.
Neue Verfahren zur Herstellung textiler Flächengebilde bieten im Holzbau interessante Möglichkeiten der Verstärkung. Von besonderem Interesse sind Anschlüsse aus technischen Holzprofilen mit Kreisquerschnitt und astgabelförmigen Kernstücken (Teilprojekt C3). dabei leistet die Verstärkung von Verbindungen mit räumlichen Gestricken einen wesentlichen Beitrag zur Verringerung der Anisotropie im Anschlußbereich und bewirkt eine deutliche Traglaststeigerung bei gleichzeitig deutlicher Erhöhung der Duktilität. Die Universalität der textilen Verstärkung wird im weiteren Verlauf des SFB genutzt, indem ihre Wirksamkeit als konstruktiver Holzschutz hinsichtlich Feuchte, Schädlingen und Brand untersucht wird (Teilprojekt C5). Erste Aussagen zum konstruktiven Holzschutz liegen nach Abschluß der ersten Projektphase vor.
Für ebene und gekrümmte Probleme, für komplizierte Geometrien und Laststellungen wird eine oberflächenorientierte Schalentheorie für die Finite-Elemente-Methode entwickelt (Teilprojekt C2). Der theoretische Ansatz berücksichtigt physikalische und geometrische Nichtlinearitäten und erlaubt die Ermittlung des Schub- und Kontaktspannungszustandes als unverzichtbare Voraussetzung zur konstruktiven Auslegung und Optimierung textiler Verstärkungen im Massiv- und Holzbau. Damit steht ein universelles Werkzeug zur Simulation (Teilprojekt C2) des Tragverhaltens des Verbundes zur Verfügung, das im weiteren Verlauf des Sonderforschungsbereichs bei stofflichen, textilen und konstruktiven Fragestellungen wertvolle Dienste leistet.