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Aufgeblasene Hybridstütze aus Stahl und Beton

Die Wissenschafler am KIT Stahl- und Leichtbau der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine schufen unter Leitung von Thomas Ummenhofer und Andreas Metzger eine leistungsfähige und ressourcenschonende Hybridstütze, die aus einer dünnwandigen Hülle aus nichtrostendem Stahlblech, einem Kern aus hochfestem Stahl sowie einer selbstverdichtenden Betonfüllung besteht. Neben dem hybriden Aufbau, der für hohe Tragfähigkeit bei gewichtsoptimierten Materialeinsatz sorgt, ist besonders das neuartige Verfahren zur Formgebung der Edelstahlhülle innovativ. Durch Innendruck, der durch das Einpressen von Wasser erzeugt wird, entsteht eine faltenfreie räumliche Struktur.

Edelstahl durch Druck formen
Beim Die-Less-Hydroforming-Verfahren (zu Deutsch „Wirkmedienbasierte Umformung ohne Formwerkzeug“) werden zwei dünne ebene Blechplatinen deckungsgleich übereinandergelegt, am gemeinsamen Rand verschweißt und anschließend durch Innendruck ohne die Verwendung von Werkzeugen in eine dreidimensionale Form gebracht. Das neuartige Formgebungsverfahren wird derzeit hauptsächlich im Bereich der Kunst zur Herstellung von Skulpturen, im Möbeldesign und oder auch bei technischen Anwendungen beispielsweise im Automobilbau eingesetzt. Die Forscher am KIT wollen mit diesem Verfahren nun ressourcensparende Tragstrukturen für den Leichtbau im Bauwesen herstellen.

Hybridstütze in Zigarrenform
In Kooperation mit dem Unternehmen Seyfried Metallbau, das die Erfahrung aus dem Bereich der Schweißtechnik einbrachte, entstand am KIT eine filigrane, doppelt-konische Stütze mit einem sich zu beiden Enden nichtlinear verjüngendem Querschnitt. Um die optimale Grundgestalt zu definieren, wurde die Geometrie unter Berücksichtigung der mechanischen Belastung in Anlehnung an die Knickfigur von Pendelstützen entwickelt. Das Bauteil kann sowohl als Gebäudestütze einzelstehend als auch gruppiert in Stabtragwerken eingesetzt werden.

Die Hybridstütze wurde erstmalig im Januar 2019 als 6m-Demonstrator im Maßstab 1:1 auf der BAU2019 in München präsentiert. Im November wird das Exponat auf der Baumesse The BIG 5 in Dubai gezeigt. Derzeit suchen die Entwickler nach einem geeigneten Bauprojekt für eine erste Anwendung. Das Patent für Deutschland ist bereits angemeldet, eine europäische Patentierung wird derzeit geprüft.

Eine ausführliche Print-Dokumentation finden Sie in unserer Ausgabe DETAIL 10/2019 mit dem Themenschwerpunkt »Hybride Konstruktionen«.
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