Bemessung und Normnachweis von Papierstrukturen
Und gleich zu Beginn müssen wir zugeben, dass dies die schwierigste Herausforderung war, der wir uns in unserer Geschichte je gestellt haben. Aber wir lieben Herausforderungen! Nach jahrelanger Entwicklung sowie gründlicher Prüfung und Verifikation ist das am meisten gewünschte Feature endlich da!
Mit der neuen IDEA StatiCa F00I-Version können wir stolz verkünden, dass IDEA StatiCa verschiedene Arten von Papierstrukturen bemessen, analysieren und einem Normnachweis unterziehen kann.
Warum Papier?
Die Geschichte des Papiers reicht bis ins alte Ägypten zurück. Seitdem wurden Billionen von Tonnen Papier produziert, verwendet und beschrieben. Die Vorteile dieses Werkstoffs sind allgemein bekannt:
- umweltfreundlich
- vollständig recycelbar
- erschwinglich
- weltweit verfügbar
- einfärbbar
- essbar (in manchen Fällen)
Trotz seiner langen Geschichte ist Papier zweifellos der vielversprechendste Baustoff der Zukunft. Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass die erste Kartonkathedrale von der Architekturlegende Shigeru Ban in Christchurch, Neuseeland, entworfen wurde.
Und das ist nicht das einzige Beispiel. Wir können zahlreiche Verwendungen von Papier für verschiedene Ingenieurprojekte verfolgen, wie etwa Brücken,
Unterkünfte oder Freizeitkonstruktionen für Kinder auf der ganzen Welt. Und wir sind der Meinung, dass alle Kinder in sicheren Umgebungen spielen sollten.
Aber Ihrer Fantasie sind hier keine Grenzen gesetzt. Was auch immer Sie sich vorstellen, kann aus Papier hergestellt, von IDEA StatiCa bemessen und analysiert werden.
Außerdem hat jeder Ingenieur oder Architekt seine Karriere damit begonnen, Papier- oder Kartonmodelle für Schulprojekte zu erstellen, oder? Und die einzige Möglichkeit, die Stabilität und Sicherheit dieser Schulprojekte zu testen, war der praktische Test (am häufigsten wurden Zerdrücktests, Aufpralltests, Brandschutztests sowie Tests auf Wasser- und sonstige Flüssigkeitsbeständigkeit eingesetzt).
Mit der neuen IDEA StatiCa Paper-Anwendung können Sie nun auch kleinste Konstruktionselemente in wenigen Minuten analysieren.
Einführung von IDEA StatiCa Paper
Dank der neuen IDEA StatiCa Paper-Anwendung fügen wir dem Portfolio der IDEA StatiCa-Produkte einen weiteren Baustoff hinzu. Neben Stahlanschlüssen und Bauteilen, einschließlich Stahl-Beton- und Stahl-Holz-Verbindungen, sowie unseren Betonanwendungen können Sie nun einen völlig neuen Werkstoff bemessen und einem Normnachweis unterziehen – Papierstrukturen.
Die Hauptabsicht besteht darin, Anwendungsbeschränkungen zu minimieren. In Zusammenarbeit mit unseren Forschungspartnern haben wir daher eine neue und innovative Methode zur Bewertung des Verhaltens des Papiermodells entwickelt – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method).
Das Spannung-Dehnung-Diagramm von CPFEM:
Zur Überraschung aller unserer Forscher wurde die gesamte mathematische Methode hinter dem Solver bereits vor Tausenden von Jahren erfunden und basiert auf einer sehr einfachen und bekannten Formel:
Jede Art von Struktur
Die CPFEM-Methode ermöglicht es dem Anwender, JEDE Art von Papier für seine Konstruktionszwecke zu verwenden:
- Büropapier-Stapel
- Karton
- Toilettenpapierrollen
- und viele andere.
Jede Art von Verbindung
Dank des oben genannten CPFEM-Technologiekerns von IDEA StatiCa Paper sind die Anwender auch bei der Bemessung von Papier-zu-Papier-Verbindungen nicht eingeschränkt. Es spielt keine Rolle, ob Sie Ihre Papiere mit Kleber verbinden, heften, klammern oder stapeln (intern nennen wir das die „Origami-Methode") – wir haben immer eine Lösung für Sie.
Analyse und Normnachweis
Wie Sie vielleicht ahnen, ist die Analyse die größte Herausforderung beim Thema Papier. Unsere Forschungsingenieure verbrachten Jahre in Labors, um zumindest die wichtigsten Analysetypen und Tests abzudecken. Basierend auf den Eigenschaften von Papier standen wir vor drei Hauptherausforderungen:
- Wasserbeständigkeit (Auflösung)
- Brandbeständigkeit
- Windlast (Beulen, Wegblasen)
Glücklicherweise haben uns die neuesten Entwicklungen in der Papierproduktionsindustrie geholfen, und die neuesten Tests mit flammhemmendem und wasserbeständigem Papier sind vielversprechend für die Zukunft von Papier in der Bauindustrie.
Wir müssen zugeben, dass wir beim Windblastest mit dem Büropapier-Stapel erheblich mehr Schwierigkeiten hatten. Wie Sie in einem der Verifikationsvideos sehen können, verläuft die Forschungsarbeit nicht immer wie erwartet.
Verifikationen und Nachweise
Zuverlässigkeit ist der Kern jeder IDEA StatiCa-Anwendung, und Paper bildet da keine Ausnahme. Die Forschungs- und Verifikationsphase wurde von der renommierten Ramses-III-Universität für Papyrus in Kairo, Ägypten, durchgeführt.
Das Universitätsteam verbrachte über 5 Jahre mit der Durchführung zahlreicher Labortests. Die Ergebnisse stimmten mit den Normanforderungen überein. CPFEM überwindet die Grenzen der Berechnungsmöglichkeiten bei der Bemessung von Papierstrukturen und hält Ingenieure dabei auf der sicheren Seite.
Auf den nachstehenden Bildern können Sie einen der Tests einer Papierbrücke unter Belastung verfolgen. Alle Papierverbindungen wurden anschließend mit CPFEM analysiert.
Geben Sie Papier eine Chance
Wir bei IDEA StatiCa glauben, dass die Zukunft von Papier weit offen und vielversprechend ist. Deshalb haben wir unser Geld, unsere Zeit und unsere Forschungskapazitäten investiert, um einen Weg zu finden, diesen bekannten, umweltfreundlichen, aber noch immer unterschätzten Baustoff effizient zu nutzen und Tragwerksplanern sowie anderen Baufachleuten einen neuen Werkstoff zur Verfügung zu stellen, mit dem sie arbeiten und sich auf dem Markt differenzieren können.
Die neue IDEA StatiCa Paper-Anwendung ist Teil der neu veröffentlichten Version F00I, die ausschließlich am 1. April 2021 über diesen Link verfügbar ist.
Und falls wir Sie nicht überzeugt haben, hoffen wir, Sie zumindest für eine Weile unterhalten und zum Lachen gebracht zu haben.
Froher Aprilscherz!
Copyright Bilder: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo
