Textile-reinforced concrete for facade engineering: Fid-Bau Portal

Textile-reinforced concrete for facade engineering

Metschies, Heike / Trillenberg, Sören / Gelbrich, Sandra / Pfalz, Matthias

Fassaden mit unregelmäßig gekrümmt geformten Oberflächen, die sich an organischen Strukturen orientieren, sind derzeit stark im Trend. Als federführende Architekten sind besonders Norman Foster, Zara Hadid Architekts, Frei Otto und andere zu nennen. Die praktische Umsetzung dieser innovativen Architekturideen ist mit den nach dem derzeitigen Stand der Technik verfügbaren Werkstoffen und Technologien sehr kostenintensiv und stößt vor allem hinsichtlich knapper Realisierungsbudgets schnell an Grenzen. Daher sind innovative Lösungsansätze gefragt, die unter Beachtung des Kostenaspektes eine Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe und Tragstrukturen ermöglichen. Hierbei wird besonders auf die gezielte Kombination von festigkeits- und formgebenden Materialverbunden für Fassadenelemente Wert gelegt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes konnte ein neuer Hybridwerkstoff entwickelt werden, der die Vorteile von Textilbeton und glasfaserverstärktem Kunststoff (FVK) vereint. Dadurch ergaben sich Vorteile bezüglich frei formbarer Gestaltung der Gebäudeoberflächen aus Sichtbeton, guter Tragfähigkeit, Witterungsbeständigkeit, Langlebigkeit der Tragstruktur und Brandschutz. Die Bauteildicke der entwickelten Elemente beträgt 8-15 mm. Der dünne Querschnitt der Bauteile hat einen layerartigen Aufbau aus Textilbeton und FVK. Eine besondere Herausforderung bei der Herstellung von hybriden Bauteilen war die Schaffung einer dauerhaften Verbindung zwischen den verschiedenartigen Materialschichten. Hier wurden unterschiedliche Lösungswege verfolgt und miteinander verglichen. Die ausgezeichneten Resultate im Verlauf des Projektes bezüglich Festigkeit der Probebauteile, Oberflächenqualität des Betons und Dauerhaftigkeit bei Temperaturwechseln stimmen optimistisch, dass die im Projekt entwickelten hybriden Bauelemente aus Textilbeton und FVK innerhalb einer kurzen Zeitspanne den Weg in die industrielle Umsetzung finden werden.

Facades with double-bended elements copying organic shaped structures currently become increasingly popular. Architects setting these trends are e.g. Norman Foster, Zara Hadid Architekts, Frei Otto and others. Implementation of these innovative ideas with available technologies and construction materials turn out to be very expensive. Due to restricted financial budgets the implementation of such projects meets quickly its limits. A large number of designs could not be realized using conventional building materials. Therefore, innovative approaches are necessary allowing to develop new composite materials and supporting constructions by specific combination of stability and shape giving material compositions. In a research project a new hybrid material was developed, which inherits the advantages of textile concrete and fiber-reinforced plastic. The main advantage similar to concrete is the surface design. The advantages achieved by the used material combination are better bearing capacity than concrete, resistance to atmospheric conditions, long-life-cycle and fire resistance. The component thickness of the developed elements is between 8 and 15 mm. The thin-walled section of the elements consists of various layers made of textile concrete and fiber reinforced plastics (FRP). The paper presents results of the research project, which investigated and developed various production technologies for these textile reinforced, thin-walled organic shaped facade elements. The achieved results relating to the strength, surface quality and durability even under changing temperature conditions are expected to be a basis for a fast industrial implementation.