Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines Orkanschutzsystems für Gebäude auf Basis von gewebten Membranen mit windlastinitiierter Porosität und lokaler Verstärkung

Extreme Stürme richten immer häufiger einen immensen Schaden an Gebäuden an und sind die am häufigsten auftretenden Naturkatastrophen. Der Trend zu stärkeren und häufiger auftretenden Stürmen erfordert dringend heute noch nicht verfügbare Orkanschutzsysteme, die in der Lage sind, der jeweiligen Windstärke angepasste, dynamisch veränderliche Kräfte auf die Dachkonstruktion von Häusern zu übertragen. Zusätzlich müssen sie über textile Verstärkungselemente verfügen, die einen effizienten Schutz auch bei extrem hohen Lasten in Folge eines Starkwindereignisses gewährleisten.

Ziel dieses interdisziplinären branchenübergreifenden Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung eines Entwicklungs- und Auslegungskonzeptes sowie von effektiven Lösungen für neue gewebte und beschichtete Orkanschutzflächen mit windlastinduzierter Porosität und von Orkanschutzsystemen für Gebäude, insbesondere für Bestandsbauten, gegen Starkwindereignisse. Das notwendige Basiswissen für die Entwicklung dieses neuen Orkanschutzsystems wird durch eine interdisziplinär zusammengesetzte Arbeitsgruppe in branchenübergreifender Zusammenarbeit mit den Experten des Projektbegleitenden Ausschusses und mit Unterstützung von zwei AiF-Forschungsvereinigungen zu erarbeitet.

Es wird geschätzt, dass circa 60 KMU aus den Bereichen Garn- und Gewebeherstellung, Beschichtung und Textilveredlung, Konfektion technischer Textilien sowie Architektur und Baugewerbe, insbesondere Dachdecker, einen direkten Nutzen und eine gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit gegenüber ausländischen Mitbewerbern aus den Ergebnissen dieses Forschungsprojektes generieren können. Orkanschutzflächen mit integriertem Überlastschutz offerieren branchenübergreifend für technische Textilien, insbesondere textile Windschutzmembranen, textile Werbeträger und textilen Objektschutz, konfektionierte Textilwaren, Weberei, Gebäudeversicherung, Rückversicherungen und Katastrophenschutz ein hohes Innovationspotential.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel war die Entwicklung von effektiven Lösungen für gewebte und beschichtete Schutzflächen für Gebäude gegen Starkwindereignisse (Orkanschutz). Um dies zu erreichen, sollte ein textilbasiertes Flächenmaterial entwickelt werden, dass eine windinitiierte Porenöffnung um einen Flächenfaktor von 20 bis 50 ermöglicht. Hierzu wurden Orkanschutzflächen auf Basis von ORW-Geweben entwickelt, die durch ein elastisches Dehnungsverhalten eine windlastinitiierte Porosität aufweisen. Diese erfüllten die angestrebten Funktionen hinsichtlich Dehnung und Rückstellrate bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, wodurch sie für andere Anwendungsfelder als den Orkanschutz geeignet sind. Weiterhin wurden Trägergewebe erarbeitet, auf die eine Siliconbeschichtung appliziert wurde. Die Maschen des Textils stabilisieren die Siliconschicht, sodass diese selbst bei einem Druckverlust von 5.000 Pa weder an der Perforierung noch an den Kontaktstellen zum Textil reißt. Als optimal für die Anwendung haben sich Textilien mit einer Maschenweite bis 30 mm erwiesen. Die lastangepasste Porenöffnung wurde erreicht, indem mittels Laserschneidverfahren eine Vielzahl von Porengeometrien untersucht und optimierte Varianten erarbeitet werden konnten.

Für die anforderungsgerechte Auslegung der neuartigen Orkanschutzsysteme wurde ein mathematisches Modell entwickelt, das im Vergleich zum Stand der Technik eine zeit- und kostensparende Modellierung der resultierenden Lasten auf die Orkanschutzfläche ermöglicht. Für die Funktion des Orkanschutzsystems wurden geeignete Verbindungssysteme für die gewebten und beschichteten Orkanschutzflächen sowie Konzepte zur Lagerung und schnellen Entfaltung des Orkanschutzsystems evaluiert.

Im Ergebnis des Projektes steht ein Flächenmaterial zur Verfügung, das eine windlastangepasste Luftdurchlässigkeit aufweist. Der absolute Volumenstrom und die Öffnungscharakteristik der Poren kann gezielt eingestellt werden.