MVK

Das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt MVK, was für einen MikroVersatzKnoten steht, hatte die Neuentwicklung einer Holzbauverbindung für Brettrippendächer zum Inhalt. Das übergeordnete Ziel war weit spannende Dachkonstruktionen in Brettrippenbauweise aus Holz bis zu 27,0 m am Markt für Hallendächer zu etablieren. Unter einer Spannweite von 27,0 m sind bspw. Sporthallen der Größe einer 3-Felder-Halle vorstellbar. Generell bieten Brettrippendächer aus Holz Bauherren als auch ausführenden Unternehmen Vorteile, die im Kontext aktueller gesellschaftspolitischer Entwicklungen gegenüber dem Stahl- und Stahlbetonbau sowie dem größten brancheninternen Konkurrenzprodukt, den Leimholzbindern, wirtschaftlich sowie ideell von großer Tragweite sind. Wesentliche Vorteile sind die enorme Material- und Fertigungseffizienz durch vollautomatischen Abbund, das Prinzip umweltbewusster Nachhaltigkeit durch weitestgehend leimfreie Vollholzelemente, das überschaubare Montageprinzip durch die Verwendung von lediglich 2 Bauteilen, sowie die filigrane Leichtbauarchitektur mit hohem ästhetischen Anschauungswert.

MVK greift das Kernproblem historischer Lamellendächer nach Friedrich Zollinger auf und fokussiert die elementare Basis der Dachkonstruktion - den Verbindungsknoten der Lamellen. Die beiden Bauingenieure Cristoph Dijoux, M.Sc. und Manuel Pietzsch, M.Sc. haben von Mai 2016 bis Februar 2018 an einer systemkompatiblen Knotenlösung geforscht. Es wird dadurch mit einfachen Knotenkonstruktionen die Ausführung mittlerer bis großer Spannweiten für Hallendächer nach dem Brettrippenprinzip ermöglicht. Die typischen schlanken Bauteilabmessungen konnten unter Berücksichtigung statischer, baukonstruktiver, bauwirtschaftlicher und baurechtlicher Aspekte bewahrt werden.

Was sich nach einer Detailentwicklung anhört beinhaltet eine Vielzahl wechselwirkender Zusammenhänge und die Berücksichtigung der gesamten Prozesskette. Diese komplexen Beziehungen sind innerhalb einer programmierten FEM fähigen, allumfassenden Parameterstatik auf einen gemeinsamen Nenner gebracht worden. Die Eingabe grundlegender Parameter wie Länge/Breite/Höhe genügen, um eine Vielzahl komplexer Untersuchungen auszuführen und wichtige Planungsdaten zu erzeugen:  

  • Geometriedaten inklusive der Anschlussdetails der neuen Knotenlösungen
  • Eine FEM-basierte Statik / Bemessung mit Berücksichtigung normenkonformer Verbindungsnachweise
  • Erzeugung von Maschinendaten zur Ansteuerung einer NC fähigen Abbundanlage
  • Prozessorientierte Optimierung auf Basis evolutionärer Algorithmen

Außerdem wurde ein paralleles Kalkulationstool entwickelt, um auch eine Optimierung in rein wirtschaftlicher Sicht durchführen zu können. Um diese Ergebnisse zu erzielen wurden durch die beiden FLEX-Teammitglieder, neben der Entwicklungsarbeit der Kalkulations- und Parametriktools, Probefertigungen, verschiedene Versuche und komplexe Analysen durchgeführt.

Das Forschungsprojekt wurde gemeinsam mit zwei realwirtschaftlichen Projektpartnern aus der Holzbaubranche und aus dem Bereich der Tragwerksplanung erfolgreich beendet: der STRAB Ingenieurholzbau GmbH (Hermsdorf, THÜ) und LBP Ingenieur-Gesellschaft mbH (Erfurt, THÜ).