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Bauen mit Bambus
Diplom-Ingenieur Christoph Tönges
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leimbambus
Idee

Im Holzbau werden durch das Verleimen einzelner Holzbretter sogenannte Brettschichtholzträger hergestellt. Diese besitzen höhere Festigkeitswerte als herkömmliches Bauholz, da das verwendete Holz ausgesucht ist und eventuell vorhandene Schwachstellen eleminiert werden.
Da nun die Materialkennwerte von Guadua höher als die von Bauholz sind, liegt die Idee nahe, Leimholz auch aus Guadua herzustellen. So könnten hochwertige Bretter, Platten und Balken hergestellt werden, für die es im In- und Ausland vielfältige Verwendungsmöglichkeiten gibt.

Produktion von Brettschichtholz
 (148) Produktion von Brettschichtholz in Deutschland
 
Produktion von Leimbambus

Die Produktion entsprechender Produkte stellt eine grosse Chance für die Länder dar, die mit dem 'Reichtum Bambus' gesegnet sind. Aber genauso ist es eine Chance für die Natur, da Bambus mehr CO2 als die meisten Bäume bindet und durch seine Schnellwüchsigkeit mehr Biomasse in gleicher Zeit herstellen kann:
Das Projekt FUNBAMBU in Costa Rica ermöglichte jährlich bis zu 1000 Bambus-Häuser, deren Material aus Pflanzungen von 60 Hektar Anbaufläche stammte. Für ähnliche Zwecke müsste Holz von 500 Hektar tropischen Regenwalds geschlagen werden! (>Effizienz).

 (149) Produktion von Leimbambus in China
 

Leimholz aus Bambus hat ähnliche Eigenschaften wie Leimholz aus normalem Holz, ist allerdings sehr viel Elastischer (>Erdbebensicherheit). In China wurde es z.B. im zweiten Weltkrieg für den Flugzeugbau verwendet - im Gegensatz zu Stahl ist Bambus nicht nur leistungsstark, sondern auch zugleich leicht.
Die zuvor aufgeführten Vorteile von Bambus bzw. Leimbambus waren Anlass für uns, die Produktion experimentell durchzuführen, um mehr über die Herstellungsmöglichkeiten und die Produkte zu erfahren.
Jörg Stamm hat bei einem Besuch der Bambusindustrie in China im November 2001 die dortigen Verarbeitungstechniken kennengelernt und teilweise übernommen.

Leimbambus-Produkte in China
 (150) Leimbambus-Produkte in China
 
Guadua-Latten Herstellungsprozess

Zur Verleimbarkeit von Guadua, müssen aus den Halmen zunächst rechtwinklige Latten gewonnen werden. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen:
Zur Herstellung von Parkett in China, werden ca. 1,50 m lange Rohrabschnitte des noch grünen Bambuses mittels eines Messerkranzes gespalten und nachträglich mit einer speziellen Maschine vierseitig gehobelt.

 (151) Guadua-Latten
 

Verwendet man zum Zerteilen des Bambus eine Spezial-Kreissäge mit zwei parallelen Kreissägeblättern, so müssen nach diesem Arbeitsschritt die Latten nur zweiseitig gehobelt werden. Die Guadua-Rohre werden mit einem Schlitten je nach Durchmesser fünf bis acht mal mit der Spezial-Kreissäge längs aufgesägt. Der Abstand der zwei Kreissägeblättern entspricht dabei der gewünschten Lattenbreite.

Die Reststücke der Diaphragmen werden entfernt und anschließend müssen die Latten zunächst getrocknet werden. Zur Beschleunigung des Trocknungsprozesses kann ein Trockenraum oder Solartrockner benutzt werden.

Spezial-Kreissäge
 (152) Spezial-Kreissäge
 
Solartrockner

Wir haben zur Trocknung der noch grünen Latten einen Solartrockner mit einfachsten Mitteln hergestellt:
Auf einem Gelände mit leichter Neigung wurde ein Kanal ausgehoben und mit Folie überdeckt. Dieser Kanal führt die erwärmte Luft durch den Kamineffekt unter einen Stapel Guadua-Latten. Der Stapel ist durch Stahlbleche vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt und mit Folie abgedeckt. Ein eingeschlitztes Bambusrohr wirkt wie ein Kamin, der die nun feucht-warme Luft nach aussen abführt.

 (153) Solartrockner
 

Bei unseren Experimenten sind wir so vorgegangen, dass wir die Innen- und Aussenrundung der halbfertigen Latten mit zwei weiteren parallelen Kreissägeblättern weggeschnitten haben. Der Abstand der Kreissägeblätter richtet sich hierbei nach der vorhandenen Wanddicke der jeweiligen Rohrabschnitte und der daraus resultierenden möglichen Lattenhöhe.
Besitzen die Latten nun immer noch Reste von Aussen- und/oder Innenrundung, so werden sie entsprechend gehobelt, damit sie flächig und somit kraftschlüssig verleimt werden können.

Spezial-Kreissäge
 (154) Spezial-Kreissäge
 
Entstandene Produktpalette

So wurden die Guadualatten verleimt: Für die Herstellung von Biegeträgern haben wir die einzelnen Latten flachkantig übereinander verleimt. Die Innenseiten der Latten mit ihren gröberen Faserstrukturen werden auf die Innenseiten geleimt und umgekehrt, somit gewinnt der entstehende Balken durch die abwechselnde Lage der Latten eine höhere Biegesteifigkeit.
Werden Bogenförmige Träger gewünscht, so werden die Innenseiten der Latten auf die Außenseiten geleimt. Die Innenseiten werden in Richtung des Kreismittelpunktes gelegt, weil sich die Latten so besser verformen lassen. Da Bögen eher durch Normalkraft (Druckkraft) beansprucht werden, ist eine hohe Biegesteifigkeit des Trägers zweitrangig.

 (155) Entstandene Produktpalette
 

Soll der Träger breiter als eine Lattenbreite sein, so kann man beispielsweise zwei entstandene Balken nebeneinader oder übereinander verleimen. Auch können statisch-konstruktiv günstige Doppel-T-Träger hergestellt werden, Schichtholzplatten werden durch kreuzweise verleimte Guadualatten gewonnen.

Doppel-T-Träger Schichtbambus
 (156) Brett und Doppel-T-Träger  (157) Schichtbambus
 
Leimbambus im Test Tests

Um mehr über die mechanisch-technischen Materialeigenschaften der hergestellten Guadua-Balken zu erfahren, haben wir in der Universidad Nacional de Colombia in Manizales verschiedene Trägerformen und -längen einem Durchbiegungs- und Bruchtest unterzogen. Einwirkende Kraft sowie daraus resultierende Deformationen wurden notiert und anschließend analysiert.

 (158) Leimbambus im Test
 

Das Beobachten der Art und Weise, wie die Proben versagten ergab interessante Erkenntnisse über die Produkteigenschaften. Die Leimbambus-Balken wurden an beiden Enden aufgelagert und es wurde über zwei Punkten die Last angetragen.
Wie erwartet nahmen die Balken die Last gutmütig auf und man konnte bis zum Versagen eine im Vergleich zu Holz recht lang anhaltende elastische Verformung beobachten.

Elastische Verformung
 (159) Elastische Verformung
 
Bruch einer Drei-Meter-Probe

Es wurden Proben von ca. 1,50 Meter und von ca. drei Metern Länge zerbrochen. Das Bruchverhalten dieser beiden Längen unterschied sich stark, denn die längeren Balken wurden aus ca. 1,50 Meter langen Latten mit versetzt liegenden Stössen verleimt.
Deshalb erfolgte ein Versagen in der unteren, stark zugbeanspruchten Zone insbesondere an den Stellen, wo die Latten gestossen waren. Durch keilverzinkte Stösse können diese Schwachstellen minimiert werden.

 (160) Bruch einer Drei-Meter-Probe
 

Die ca. 1,50 Meter langen Proben wurden aus durchgehenden Latten verleimt. Bei diesen Proben war ein ähnliches Bruchverhalten wie bei Bambusrohren zu beobachten. Und zwar erfolgte hier ein Versagen durch Schubbrüche längs zur Trägerachse. Da die Latten eine weiche Innen- und eine harte Außenseite besitzen, erfolgten die Schubbrüche stets im Bereich der weichen Faserstränge. Da die Balken nicht durchbrechen bleibt also im Falle eines Schubversagens immer noch eine Resttragfähigkeit übrig.

Schubbruch einer 1,50-Meter-Probe
 (161) Schubbruch einer 1,50-Meter-Probe
 
Schubbruch des Doppel-T-Trägers

Der Doppel-T-Träger verhielt sich im Test äußerst positiv. Durch seine günstige Querschnittsform verformte er sich unter einwirkender Last bis zum Versagen relativ wenig. Diese Probe war 1,50 Meter lang und bestand auch aus durchgehenden Latten, deshalb erfolgte auch hier ein Versagen durch einen Schubbruch im unteren Bereich.

 (162) Schubbruch des Doppel-T-Trägers
 

Die durchgeführte experimentelle Produktion von Leimbambus und die anschließenden Tests haben gezeigt, dass man aus Guadua hochwertige Produkte mit guten Eigenschaften herstellen kann. Es besteht jedoch noch Bedarf an der Entwicklung marktfähiger Produkte mit einheitlichen Qualitätsstandards. Die Möglichkeiten sind gegeben und der Bedarf an entsprechenden Produkten ist ebenso vorhanden. Nun gilt es, aus den gewonnenen Erkenntnissen zu lernen und weiter an dieser Chance zu arbeiten.

Proben
 (163) Proben
 
Beobachtung eines Versuchs

Im Auftrag der Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) an der Partneruniversität in Pereira (UTP) hat Jörg Stamm eine Studie zu diesem Thema verfasst. Sie beleuchtet die Ergebnisse der zuvor aufgeführten experimentellen Produktion, die Ausnutzung von Guadua-Halmen, die Techniken zur Produktion, sowie Kosten und Wirtschaftlichkeit entsprechender Produktionsanlagen. Die Zusammenfassung der Studie steht nachfolgend zum Download zur Verfügung:

Download Studie im PDF-Format, Spanisch,
8 Seiten, 508 kB

 (164) Beobachtung eines Versuchs
 

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 (215) Leimbambus  (216) Leimbambus, diverse Produkte
 
Quellenverzeichnis
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Autor und Copyright:  CONBAM
erstellt am: 28.02.2002 ------------- zuletzt geändert am: 23.07.2005