1 Einführung Das systematische Bewehren von Brettschichtholz mittels Vollgewindeschrauben (VGS) zur Verstärkung und Fügung von Bauteilen stellt sich in der Holzbaupraxis als effiziente und leistungsfähige Konstruktionsmethodik dar. Dabei kommen auch zunehmend Schrauben mit großen In der Konstruktion von filigranen, schlanken Bauteilen aus Holz hat sich deren Bewehrung und Fügung mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben (VGS) als innovative, effektive und praktische Methode erwiesen. In dem mit Schrauben bewehrten Holz kommen selbstbohrende Vollgewindeschrauben großer Baulänge als Bewehrungselemente zum Einsatz. VGS stellen nicht nur ein Befestigungsmittel dar, sondern fungieren aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer großen verfügbaren Längen als Basiselement, dessen Verbundeigenschaften mit einer Stahlbetonbewehrung vergleichbar sind. Zur Beschreibung des Verbundverhaltens und der Kraftübertragung bei großen Verbund-und Einbindelängen wurden experimentelle, analytische und numerische Untersuchungen am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen wurden im Institut für Bauforschung durchgeführt und umfassen mehr als 160 Pull-Out-Versuche sowie 84 Lasteinleitungsversuche, darüber hinaus Versuche zum Einfluss eines Längsrisses sowie einer eingebetteten Schraubenspitze auf das Verbundtragverhalten. Die parallel durchgeführten numerischen und analytischen Untersuchungen bilden die Basis zur Erstellung von Modellen zur Beschreibung des Tragverhaltens und der Kraftübertragung zwischen Schraube und Holz. Die gewonnenen Kenntnisse ermöglichen die Bestimmung eines wirtschaftlichen und gleichzeitig sicheren Bemessungsansatzes unter besonderer Berücksichtigung der Anisotropie des Holzes. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts ermittelt wurden, dargestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen, Teil 2 die analytischen und numerischen Betrachtungen sowie die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Übertragungslänge.

Blechumformung ist traditionell ein hochaufwendiger Prozess, der teurer Werkzeuge und Formen wie Gesenke oder Patrizen und zugehöriger Stempel bedarf, die erst bei hohen produzierten Stückzahlen rentabel werden. Aus diesem Grund beschränkt sich im Bauwesen der Einsatz umgeformter Stahlprodukte bisher auf die Verwendung von Halbzeugen wie z. B. Walzprofilen. Die inkrementelle Blechumformung (IBU), ein neuartiges Umformverfahren, arbeitet auf ganz andere Weise. Statt eines einstufigen Pressvorgangs, bei dem das Blech in Form gebracht wird, fährt ein Umformwerkzeug die Bauteilkontur in einem sequenziell ablaufenden Prozess mit lokaler Verformung ab, der sich mit einfachen Mitteln an die individuell herzustellenden Blechformen anpassen lässt. Die IBU stellt insofern einen hochflexiblen Prozess dar, der es möglich macht, Serien von geometrisch unterschiedlichen Bauteilen bei hoher Effizienz zu fertigen. Sie verspricht ein ideales produktionstechnisches Mittel für die Umsetzung des Leichtbauprinzips von Raumfaltwerken und mehrlagigen Faltungen zu sein, auf dessen Basis selbsttragende Hüll-und Fassadenkonstruktionen aus Feinblech für die Architektur und den Ingenieurbau gebaut werden können. Die tatsächlichen Eigenschaften und Bedingungen der konstruktiven und praktischen Umsetzung einer mit Hilfe der IBU hergestellten, frei geformten zweilagigen Hüllfläche wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts zwischen dem Lehrstuhl für Tragkonstruktionen (TRAKO) und dem Institut für Bildsame Formgebung (IBF) an der RWTH Aachen untersucht.Free-formed, self-supporting folding structure made of metal sheets using the incremental sheet forming (ISF). Sheet forming is traditionally a costly process that requires expensive tools as well as forms such as winds or dies with customized punches, which are only profitable when producing high quantities. However, the incremental sheet forming (ISF), a novel forming technique, works highly differential. In contrast to the common single-stage jacking process, the incremental metal forming is a sequential process in which a forming instrument circumscribes the part contour and warps the sheet repeatedly. This process can easily be adjusted to a variety of individual thin sheet forms. In view of this fact, the ISF is a highly flexible process that allows to craft series of geometrically different components efficiently. ISF appears to be an ideal production-related instrument to realize the principle of lightweight constructions in space folding structures and multilayer folding structures that form the basis of self-supporting building envelopes or facades made of thin sheet. The actual characteristics and conditions of the constructive realization of a free-shaped, two-layered envelope formed with the incremental metal forming procedure has been analyzed during a research project

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Unter dem Begriff “Starre Faltungen” sind neben Faltwerken und ähnlichen Konstruktionen des Bauwesens vor allem Anwendungen des Strukturformprinzips “Faltung” zu verstehen, wie sie z. B. Geodätische Kuppeln darstellen. Ihre facettenartigen dreieckigen oder rautenförmigen Blechelemente bilden einerseits die geometrischen Grundelemente eines regelmäßig geformten Körpers, nämlich der Kugel, andererseits die Bausteine eines Leichtbausystems, mit dem selbsttragende dreidimensional gekrümmte Raumflächen erzeugt werden. Auf Basis moderner Computermethoden lassen sich auch unregelmäßige, frei geformte Flächen‐ und Hüllformen unabhängig von mathematisch‐funktionalen Beschreibungen generieren, denen verschiedenartige Faltmuster — abhängig von der Gestaltung, der Fassadentechnik und dem statischem Verhalten — eingeprägt werden können. Diese Faltungen lassen sich geometrisch bis hin zum einzelnen Bauteil beschreiben, ausdetaillieren und in unterschiedlichen Materialien durchkonstruieren. Starre Faltungen repräsentieren so ein Leichtbauprinzip, das auf freie Formen angewendet, neue, noch unerschlossene bautechnische Dimensionen eröffnet. Rigid Folded Plate Construction as a Principle for Lightweight Buildings. The term “Rigid Folded Plate Construction” refers to conventional folded plate structures made of concrete as well as to applications of the morphological principle of folding as they are represented by thin‐walled‐structures like Geodesic Domes. Their facetted triangular elements on one hand form the geometrical basic elements of a regularly, mathematically defined body and on the other hand the structural components of a lightweight construction system. Based on modern computer methods irregular free‐form‐surfaces can also be generated independently from mathematical‐functional descriptions. These surfaces may be provided with different folding patterns, depending on the design or the requirements due to the façade engineering or static behavior. Those folded structures can be geometrically described down to the individual element and detailed out in different materials. This way rigid folded plate construction represents a principle of lightweight construction for free form facades and structures opening new and still unexplored structural dimensions.