Betonkanu Detmold

Detmolder Schule f端r Architektur und Innenarchitektur Lehrgebiet Entwerfen und Konstruieren

Betonkanu - Regatta

Einleitung Immer wieder ist es eine Freude, den Enthusiasmus zu beobachten den Studenten an den Tag legen, wenn es etwas zu bauen gilt. Und wenn das Ziel dabei neben der Erfahrung mit Materialeien und Verarbeitungsmethoden auch noch einen sportlichen Wettstreit beinhaltet entfesselt das Energie.

So auch bei dem Seminar „Beton-Kanu“ der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur: getrieben vom Wunsch, anlässlich der diesjährig stattfindenden Betonkanu-Regatta in Nürnberg ein erfolgreiches Boot zu entwickeln und dieses in eine für den Werkstoff unkonventionellen Form zu bauen haben sich rund um die wissenschaftlichen Mitarbeiter Linda Hildebrand und Sascha Hickert eine Schar aktiver Studenten versammelt und nach einem Entwurfs- und Entscheidungsfindungsprozess

ein wirklich unkonventionelles Boot realisiert: Ein Falt-Kanu aus Beton!

Spannen war neben der Geometrie-Entwicklung des Bootskörpers auch die Detailentwicklung der Falttechnik und der anschließenden Abdichtung. Große Kreativität und Erfindungsreichtum in der Umsetzung haben dieses nicht nur schöne und schnelle Boot möglich gemacht, sie haben auch einen neuen Denkansatz zur Entwicklung von frei geformten Faltwerksflächen für die Architektur geliefert. Mehr kann nicht erreicht werden.

Inhaltsverzeichnis

4.1 Jurysitzung

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4.2 Abgabeleistungen

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1.1 Das Projekt

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Max Ernst

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1.2 Wer sind wir?

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Viktoria Schmunk

68

Lena Wilke

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2.1 Entwurfsidee

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Karl Patrick Wessel

80

2.2 Namensgebung

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Kilian Wahl

84

2.3 Pr채sentationsstand

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Carina Kisker

90

2.4 Gruppenpr채sentation

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Thomas Heweling

96

Manuela Wollmann

3.1 Kanus allgemein

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3.2 Faltboot und Falttragwerk

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3.3 Betonzusammensetzung

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3.4 Fugentechnik

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3.5 Berechnungen

40

3.6 Spanten

42

3.7 Bewehrung

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3.8 Schalung

50

3.9 Versuche

54

102

4.3 Bauwochenende

108

5

Regatta

112

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Erfahrungen

120

7

Das Team

122

8

Sponsoren

124

Quelle: Die Deutsche Zement- und Betonindustrie 6

1.1 Das Projekt Aufgabe war es ein Kanu aus Beton zu bauen und hiermit an einem sportlichen Wettkampf teilzunehmen. Hierbei gab es einige Regeln, um die Voraussetzungen für alle Teilnehmen gleich zu gestalten.

kenen Kanus genau bestimmt werden konnte, musste desweiteren eine Boje mit einer mindestens drei Meter langen Leine mitgeführt werden. Um einiges im Vorfeld bereits prüfen zu können musste ein Konstruktionsbericht eingereicht werden.

Das Kanu musste zwischen vier und sechs Meter lang sein und durfte eine maximale Wassertiefe von 40cm aufweisen. Die Breite musste zwischen 70 und 100cm liegen. Außerdem gab es Vorgaben zur Gesteinskörnung, Bindemitteln, Zusätzen, Bewehrung und Kunststoffen. So durften beispielsweise maximal 2kg Kunststoffe genutzt werden und Anstriche und ähnliches nur oberhalb der Wasserlinie aufgetragen werden. Außerdem mussten Auftriebskörper angebracht und so bemessen werden, dass das Kanu unsinkbar war. Damit die Lage eines dennoch gesun-

An dem sportlichen Wettkampf durften pro Kanu ein Herrenund ein Damenteam starten. Jedes Team bestand aus zwei Personen. Von der Startlinie aus ging es zuerst geradeaus, dann um eine Boje herum und auf dem Rückweg im Slalom um vier weitere Bojen zurück. In mehreren Durchgängen wurden die Sieger ermittelt.

Die Veranstaltung

Austragungsort

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Als weiteren Anspruch gab es einen Konstruktions- und einen Gestaltungspreis zu gewinnen.

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1.2 Wer sind wir?

Wie sind acht Studenten der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur. Das Lehrgebiet „Entwerfen und Konstruieren“ von Prof. Dr.-Ing Ulrich Knaack hat unter der Projektleitung von Linda Hildebrand und Sascha Hickert mit uns die spannende Erfahrung gemacht zu der deutschen Betonkanu-Regatta zu fahren. Die Idee hierzu kam im Rahmen des DFG Forschungsprogramms zum Thema „flexible Betonschalungen“ an dem Sascha Hickert mitarbeitet.

Das Besondere hierbei war, als eine Gruppe von sowohl Architekten als auch Innenarchitekten an einem Wettbewerb teilzunehmen, der von Bauingenieuren dominiert wird.

Jungfernfahrt 9

Gemeinsam sind wir stark

Unser Siegerteam

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2.1 Entwurfsidee Das Betonkanu „Emil“ ist nach einem internen Wettbewerb mit acht Entwürfen aus den zwei Gewinnerentwürfen von Viktoria Schmunk und Max Ernst entstanden. Beide Entwürfe beinhalten die konstruktive Idee des Faltens, unterscheiden sich jedoch darin, dass der eine Entwurf vor Ort als Stecksystem gefaltet wird und der Andere komplett vorgefertigt und als Rumpf im stabilen System transportiert wird. Die Formen ähneln sich stark, sodass lediglich die lange Spitze, aus aquadynamischen Gründen, adaptiert und alle Polygone, aus konstruktiven Gründen, konsequent in Dreiecke gewandelt werden mussten.

Die Idee des Faltens entstammt aus der Kombination des klassischen Faltbootes zusammen mit dem Falttragwerk, welches meist aus Beton gefertigt wird. Im Beton-Faltkanu werden diese beiden Konstruktionsverfahren neu interpretiert: Das Falttrag-

Visualisierung 11

werk steift sich wie üblich durch seine einzelnen Faltungen aus, hierbei wird aber zusätzlich ein Hohlkörper ähnlicher Rumpf geschaffen, der wie ein Profil funktioniert, verwendet. Anders als bei klassischen Faltkanus befinden sich Tragwerk und Hülle hier in einem.

Das Kanu ist anthrazit eingefärbt und mit roten Fugen versehen, um zum Einen die Farben der „Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur“ und zum Anderen die Farben des Sponsors Remei BPB aufzunehmen. Die Fugen heben sich stark hervor, da sie die Besonderheit dieses Kanus bilden.

zwei Entwürfe

Logos

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2.2 Namensgebung Die Gruppe hat sich nach mehrfacher Diskussion einen Namen gewünscht, welcher prägnant ist und ohne komplizierte Wortoder Buchstabenspiele auskommt.

Eine besondere Konstellation in unserem Kanu-Team hat schließlich die Inspiration für die Namensgebung geliefert, denn unser Betreuer wird während der Bauphase des Kanus Vater. Daher fiel die Wahl des Namens für das Kanu auf den Namen des Kindes, welches am 03.06.2013 das Licht der Welt erblickte.

Wenngleich der Name bis zur Geburt dem gesamten Team vorenthalten wurde, konnten sich dennoch alle mit dem Gedanken daran identifizieren und zugleich ist auch die Spannung bei dem

Ultraschallbild 13

gesamten Team groß gewesen.

Denn so haben wir nicht nur unser Kanu getauft, sondern auch ein neugeborenes Teammitglied.

Auch bis nach Nürnberg hat uns der zwei Wochen alte Emil begleitet und konnte so eine Runde probeliegen in dem nach ihm benannten Kanu. Um ihn auch nach außen hin als Teammitglied zu zeigen, bekam er als Geschenk bei seiner Ankunft in Nürnberg einen Body mit Teamlogo. Allerdings passte unser Schriftzug nicht mit drauf, da er einfach noch zu klein war. Vielleicht kann er in einigen Jahren auch noch selber eine Runde paddeln.

Emil im Kanu

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2.3 Präsentationsstand Ziel war es mit einem schlüssigen Gesamtkonzept die Kanuregatta in Nürnberg zu besuchen. Es sollte ein Präsentationsstand vor Ort zu dem Kanu aufgestellt werden. Der Präsentationsstand musste leicht zu transportieren sein. Die Größe war daher so anzupassen, dass er neben dem Kanu auch ohne Probleme in einen Transporter passte - So waren die Außenmaße vorgegeben. Finale Maße waren insgesamt 2.7 Meter Höhe/ 3.3 Meter Breite und 1.2 Meter Tiefe. Durch eine überblattete Steckverbindung wurde ein leichter Auf- und Abbau der über Kreutz verbundenen Elemente ermöglicht. Die Nutzfläche des gesamten Standes war so berechnet, dass auf jeder Seite mindestens fünf A3 Plandarstellungen quer untergebracht werden konnten. Um Materialproben und Modelle ausstellen zu können ist in die Gestaltung des Präsentationsstandes eine Tischfläche integriert worden. Da wir die örtlichen Gegebenheiten bezüglich Standortuntergrund bzw. Wetterverhältnisse nicht vorab erfas-

STAE (Stabsperrholzplatte) unbehandelt 15

Farbe aufbringen

sen konnten bereiteten wir uns auf eher widrige Umstände vor.

So wurde der Stand besonders windsicher geplant. Außerdem wurden an alle Außenecken Bohrungen für temporäre Erdverankerungen vorgesehen. So war auch das Aufstellen auf Asphalt oder Kopfsteinpflaster kein Problem. Um eine Corporate Identity zu schaffen, wurde ein zum Kanu und zu der Fachhochschule passendes Farbkonzept erstellt. Da die Typografie und deren Farbe durch die Hochschule vorgegeben ist entschieden wir uns hier für eine rote serifenlose linear antiqua. Die mit Pigment versehene Betonfläche des Kanus gab die Anthrazitfärbung des Präsentationsstandes vor. Da die verfugten Kanten des Kanus sich in Rot absetzten, übernahmen wir dies zusätzlich für den Stand. Die Formgebung der Elemente des Präsentationsstandes basieren auf den Grundflächen der Kanuabwicklung- dem Trapez und dem Dreieck.

Der fertige Stand in Nürnberg aufgebaut

T-Shirt- Entw端rfe 16

2.4 Gruppenpräsentation Auch in der Gruppenpräsentation wurde darauf geachtet, dass das ganze Team in einem einheitlichen Bild erschien. Die Farbgebung wurde also auch hier wieder aufgegriffen.

Unter anderem wurden für die T- Shirts sechs Vorentwürfe erstellt und in der Gruppe präsentiert. Alle Entwürfe bezogen sich jeweils auf die Formgebung des Kanus. Zum Beispiel gab es einen Entwurf der nur die reine Abwicklung des Bootes darstelle, ein weiterer zeigte die Draufsicht und viele mehr. Letztendlich machte die Variante „Hochkant-Draufsicht“ das rennen.

konnten noch weitere Fördergelder der Firma bezogen werden.

Das Logo unseres Kanus befindet sich auf der Vorderseite links.

Es ist 30cm hoch und 9cm breit. Zusehen ist die Draufsicht auf das fertige Kanu wobei nur die Kanten (Verfugungen) aufgedruckt wurden. An der Seite des Logos ist hochkant ca. im 30° Winkel längs Bugseits auf Backbordseite der Name der Hochschule (Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur) platziert.

Der Hauptsponsor Dyckerhoff tauchte als Backprint im eigenen Firmenweiss auf den T-Shirts auf. Durch den Logoaufdruck

Das Logo mit Beschriftung auf dem T- Shirt 17

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3.1 Kanus allgemein Die ersten „Kanu ähnlichen“ Funde hat man ca. 4000 v Chr. in Schottland gemacht. Damals diente der sogenannte „Einbaum“ dem Transport von Nahrungsmitteln und war sehr robust. Er wurde aus nur einem Stück Baumstamm gefertigt; sogar die Sitzbänke waren Teil des Stammes und in einem Stück mit dem Boot verbunden.

Auch die Inuits haben sich mit Booten fortbewegt. Ihre „Rindenund Fellboote“ bestanden entweder aus Birkenrinde und Holz oder aus Knochen und Fell und haben Ähnlichkeiten zu den heutigen Faltbooten.

Der Name Kanu kommt aus dem Englischen, da im 19. Jh. der Kanusport vorwiegend in England stattgefunden hat.

Renncanadier 19

Rennkajak

Kanus werden grundsätzlich in zwei Arten differenziert. Es gibt Kajaks und Canadier - wesentlicher Unterschied bei beiden Bootsformen ist die Sitzhaltung und das eingesetzte Paddel. Allerdings sind vor allem in den Wettkampfdisziplinen wie z. B. dem Wildwasserrennsport oder dem Kanuslalom die Bauformen der Kanus nicht eindeutig voneinander zu trennen. Dort kann es zu Mischformen zwischen „typischen“ Canadiern und „typischen“ Kajaks kommen.

Für alle Boote gilt eine Gemeinsamkeit: ein längeres Boot ist in der Regel bei gleicher Breite schneller als ein kürzeres, das kürzere ist wendiger. Der Querschnitt eines Kanus hat den meisten Einfluss auf das Wohlbefinden in dem Boot.

Kanuslalom

Wildwasserkajak

Begrifflichkeiten Ein Kanu ist das Ergebnis des Zusammenspiels vieler Designelemente. Jedes dieser Merkmale beeinflusst das Fahrverhalten, wie z. B. die Schnelligkeit, die Wendigkeit oder die Zuladung.

Alle konstruktiven Elemente zusammen ergeben aber immer nur einen Kompromiss und einen Schwerpunkt für die Verwendung bzw. Tauglichkeit eines Kanus für einen bestimmten Einsatzbereich. Wie ein Kanu letztendlich fährt, hängt davon ab, welche Merkmale hervorgehoben sind und welche nicht.

Kanus verdrängen Wasser am Bug, das in der Nähe des Hecks wieder zusammenfließt. Das Rumpfdesign bestimmt, wie leicht das Wasser verdrängt wird, was wiederum bestimmt, wie leicht sich das Kanu paddeln lässt. Die Merkmale mit dem meisten Einfluss im Kanudesign sind Länge und Breite. Die Länge eines Kanus bestimmt die theoretische Geschwindigkeit. Von zwei Kanus mit gleicher Breite ist das längere schneller und leichter zu

paddeln, das kürzere ist langsamer, jedoch leichter zu drehen.

Ein breites Kanu ist kippstabiler als ein schmales. Länge, Breite und Tiefe bestimmen wie viel Zuladung ein Kanu verträgt.

Die Kiellinie, die Symmetrie, der Querschnitt, die Konstruktionswasserlinie und die Überwasserlinie haben einen Einfluss darauf, wie sich ein Kanu auf dem Wasser verhält.

Die Kiellinie ist die Form des Rumpfes vom Bug zu Heck. Ein gerader Kiel ohne Kielsprung ist schneller als ein Kiel mit viel Kielsprung, weil das Wasser auf einer längeren Strecke verdrängt wird. Dagegen ist ein Kanu mit mehr Kielsprung wendiger, weil sich die Enden nicht im Wasser befinden. Je mehr Kielsprung an Bug und Heck vorhanden ist, desto drehfreudiger ist das Kanu. Allroundkanus haben eine gerade Kiellinie mit einem leichten Kielsprung an den Enden. Sie sind dadurch schnell, kippstabil und wendig. Das Rumpfdesign und nicht ein angeschraubter Kiel ist dafür maßgebend, wie gut ein Kanu die Spur hält.

Drehpunkt Heck (Hinten)

Bug (Vorne) Süllrand

Wasserlinie

Tiefgang

Kliellinie Kiel

Bootslänge Schematische Darstellung 20

Kanusport in Deutschland 1870 wurde die erste (Paddel-)Regatta in Deutschland organisiert und durchgeführt. Da damals die Trennung zwischen Paddeln und Rudern noch nicht so streng gehandhabt wurde, sind Daten zum Beginn des Kanusports in den ersten Jahren nicht immer eindeutig.

Viele frühe Vereine waren den Rudervereinen angeschlossen.

1905 wurde in Hamburg der Alster-Canoe-Club gegründet, der älteste noch bestehende Kanuverein und 1914 fand ebenfalls in Hamburg die Gründung des Deutschen Kanu-Verbandes statt.

Die ersten Meisterschaften in Deutschland wurden 1919 ausgerichtet. Im Jahr 1920 beschloss der Deutsche Kanutag eine Klasseneinteilung der Kanus in Kajaks (K) und „Canadier“ (C).

Diese Bezeichnungen sind bis heute gültig.

1924 wurden bei den Olympischen Spielen in Paris Kanurennen vorgestellt. 1927 wurde Kanupolo eine neue Wettkampfgattung des DKV, seit 1933 gibt es Europameisterschaften im Kanurennsport, und 1934 wurde Kanusport vom IOC als olympische Sportart bestätigt. Olympisch wurde Kanusport zuerst bei den Olympischen Sommerspielen 1936 ausgetragen, und in Berlin-Grünau wurde die erste olympische Kanuregatta durchgeführt.

Die Flotte des Deutschen Kanu-Verbandes ist seit 1992 die erfolgreichste Nationalmannschaft Deutschlands bei Olympischen Spielen.

Von 95 gewonnenen Goldmedaillen für Deutschland steuerte allein der DKV 23 Stück also ca. ein Viertel in seinen Disziplinen Kanu-Rennsport und Kanu-Slalom bei.

Erfolgreichste Kanutin ist Birgit Fischer mit acht Olympia-Siegen.

Birgit Fischer ist die erfolgreichste deutsche Kanutin 21

Der Canadier Hierbei handelt es sich bei der traditionellen Bootform um ein offenes Boot, welches mit Stechpaddel gefahren wird. Im Tourenkanadier wird vielfach im Sitzen gepaddelt, wohingegen sich im Wettkampfkanadier die kniende Position bewährt hat. Canadier sind häufig kippstabil, vertragen eine höhere Zuladung als Kajaks und lassen sich einfach beladen.

Bedingt durch die Form sind Kanadier jedoch vergleichsweise langsamer und weniger wendig. Um jedoch bei einem Canadier trotzdem eine gewisse Wendigkeit zu erzielen, ist ein flacher Boden und viel Kielsprung vorteilhaft. Ein runder Boden gibt eine sehr hohe Endstabilität. Anhand des Rumpfdesign können die wesentlichen Merkmale der Bootsform analysiert werden: 1) Der flache Boden (U-Spant) gibt größtmögliche Anfangsstabilität. Man kann im Boot aufstehen und fühlt sich auch mit mehreren Personen im Boot sehr sicher. Die Endstabilität dieser Form ist etwas geringer, es muss allerdings einiges passieren, bis ein solches Boot kippt.

2) Der Rundspant gibt eine hervorragende Endstabilität, d.h. man kann das Kanu aus nahezu jeder Schräglage durch einfache Gewichtsverlagerung wieder aufrichten. Das leichte Pendeln um den Schwerpunkt bedingt, dass diese Rumpfform nie ganz so satt im Wasser liegt wie der U-Spant. Der Rundspant verbessert die Allroundeigenschaften in stark bewegtem Wasser.

1) U-Spant

2) Rundspant

3) Der flache Rundboden ist die am häufigsten verwendete Form und ein Merkmal sorgfältig konstruierter Kanus. Eine ausgewogene Mischung aus Sicherheit, Komfort und Performance zeichnet Kanus mit einem solchen Querschnitt aus.

4) Der V-Boden vereint Eigenschaften von Rundspant und U-Spant. Das Boot kann um seinen Schwerpunkt pendeln, liegt dann aber wieder flach und relativ sicher auf. Der V-Spant ermöglicht vergleichbare Geradeauslaufeigenschaften wie der Rundspant, kommt aber aus flachen Gewässern, ähnlich wie ein Boot mit Kiel, etwas schneller mit Steinen in Berührung.

3) flacher Rundboden

4) V-Boden 22

Der Längsschnitt des Kanus gibt Aufschluss über Faktoren wie Drehfreudigkeit und Schnelligkeit.

5) Eine ganz gerade Wasserlinie, das heißt keinen Kielsprung, haben Canadier, die für schnellen Geradeauslauf konzipiert werden. Die ganze Länge führt, dadurch kann selbst ein kurzes Boot besser geradeausfahren, als ein längeres mit Kielsprung.

6) Canadier für Allroundeinsätze haben einen moderaten Kielsprung. Sie vereinen, in Verbindung mit dem Rumpfquerschnitt, eine gute Mischung aus Geradeauslauf und Wendigkeit.

7) Starken Kielsprung, d.h. eine deutliche Aufbiegung an den Bootsenden, haben Canadier für Wildwassereinsätze. Auf normalen Gewässern braucht man etwas mehr Steuertechnik, weil die Boote so wendig sind.

5) keinen Kielsprung

6) moderater Kielsprung

7) starker Kielsprung 23

Das Kajak Auch bei den Kajaks gelten die gleichen Grundregeln bezüglich der Formgebung wie bei den Canadiern. So ist Verhältnis Länge zu Breite entscheidend für die Schnelligkeit und die Ausprägung des Kiels entscheidend für die Wendigkeit des Bootes.

Es gibt je nach Bootstyp geschlossene oder offene Kajaks. Meist können in ihnen zwei Personen paddeln, allerdings ist dies auch wiederrum abhängig vom Typ.

Seekajak

Seekajaks sind lang und relativ schmal mit einem besonders geformten Bug und Heck. Die Konstruktion trägt der besonderen Situation, an der Küste zu paddeln, Rechnung. Sie bieten eine geringe Angriffsfläche für den Wind und sind geeignet für Wellengang. Diese sollten regulär für einen guten richtungsbezogenen Geradeauslauf bei natürlicher Wasserwelle auch im oberflächlichen Meeresstrom sorgen. Die meisten Seekajaks sind mehrfach geschottet, um ein Volllaufen und Sinken nach einer Kenterung zu vermeiden. Die Verwendung erfordert fachliches Wissen und besonderes Training.

Seekajak 24

Wander- oder Tourenkajak

Wander- oder Tourenkajaks sind meist zwischen 3,50 und 5 Meter lang und variieren in der Breite von 50 bis 70 Zentimeter.

Wanderkajaks gibt es als Einer und als Zweier. Wanderkajaks bieten vor und hinter dem Paddler meist viel Stauraum.

Wildwasserkajak

Wildwasserkajaks sind kurz und zeichnen sich – im Vergleich zu Seekajaks – im allgemeinen durch erhöhte Wendigkeit aus, wofür verminderte Geschwindigkeit und verminderte Kurshaltefähigkeit in Kauf genommen werden. Sie zeichnen sich meist durch eine robustere Bauart aus, weswegen auf ein außen angebrachtes Steuer verzichtet wird und oft dicker Kunststoff als Baustoff eingesetzt wird. Bei manchen Wildwasserkajaks lässt sich zum Befahren größerer Gewässer oder zum Surfen in größeren Wellen optional eine Finne anbringen. Damit in Wildwasser, das mit großem Druck auf ein Kajak einwirken kann, möglichst wenig Wasser ins Bootsinnere gelangt, wird die Zahl der Stellen, an der der Rumpf durchbrochen wird, gering gehalten: Luken zu Schotts werden meist völlig vermieden, manche Hersteller verzichten sogar auf Schrauben, die den Rumpf durchbrechen. Damit das Boot nicht sinkt, falls dennoch Wasser in das Boot dringt, werden anstelle der Schotts Auftriebskörper – meist aufblasbare Plastikschläuche – eingesetzt.

Wildwasserkajak 25

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3.2 Faltboot und Falttragwerk Die ersten Faltboote wurden schon ca. 500 v.Chr. gebaut und Das Falttragwerk definiert sich als ein „räumliches Gebilde, das wurden als Transportboote zwischen Armenien und Babylon veraus steifen Flächenelementen besteht, welche entlang ihrer wendet.

Kanten miteinander verbunden sind und dadurch eine räumliche Das Prinzip eine falt- oder steckbare Tragkonstruktion aus Holz, Tragwirkung erzielen.“ (Prof. Tobias Wallisser, abk-Stuttgart).

Aluminium oder Carbon zusammen mit einem beschichteten Bei dem Kanu wird ein unregelmäßig kombiniertes pyramidiGewebe zu verwenden, ermöglicht eine sehr leichte und platzsches Faltwerk verwendet, bei dem die Seitenflächen aus Dreisparende Konstruktion. ecken bestehen und sich in einem Punkt treffen. „Die einzelnen Bei dem Beton-Falt-Kanadier beschränkt sich das Falten jedoch Flächen werden sowohl als Platte als auch als Scheibe beanauf einen einmaligen Vorgang, welcher mit den ausgehärteten sprucht. Dabei tragen die einzelnen Elemente Belastungen quer Betonplatten, verbunden mit einem technischen Gewebe als Bezur Fläche zunächst als Platte zu den Kanten hin ab. Entlang der wehrung, geschieht. Danach werden die Fugen mittels Mörtel Kanten werden die Kräfte in Richtung der benachbarten Flächen geschlossen und verklebt, sodass ein Profilkörper aus einem zerlegt. Dadurch werden diese Flächen als Scheiben aktiviert.

Falttragwerk entsteht.

Da die Verformungen der Einzelscheiben unter Belastung unter

Gerüst eines Faltkanus (Wikipedia) 27

Faltwerk ( M.Huber,S.Gigli - FH Kärnten)

Tragverhalten eines Faltwerks (Prof. Tobias Wallisser)

28

schiedlich sind, verschieben sich die Kanten gegeneinander. Um dies zu verhindern, müssen sie schubfest miteinander verbunden sein.“ (ebenda) Mittels der Idee des Faltboots aus konstruktiven Ansatz und des Falttragwerks aus Aussteifung, entsteht bei dem Betonkanu ein Faltboot, bei dem sowohl das Tragwerk und die Hülle in einer 10 mm starken Ebene liegen.

Beton-Kanu „Emil“ und Ausstellungsstand 29

30

3.3 Betonzusammensetzung Die Zusammensetzung und Herstellung des Betons bestimmt die spätere Qualität. Dabei ist darauf zu achten, dass die erforderliche Dosiergenauigkeit für alle Ausgangsstoffe von + 3% eingehalten wird, sowie die Frischbetontemperatur in der Regel zwischen 15[°C] und 22[°C] liegt. Grundsätzlich behält Zement seine Raumbeständigkeit und erhärtet nach dem Anmachen mit Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser. Für viele Anwendungsbereich hält die Deutsche Industrie Norm Vorschriften zur Anwendung und Herstellung von Betonen vor. Der Bau eines Kanus aus Beton entfällt in diesen Kategorien. Bei diesem besonderen Projekt werden die Vorgaben der 14. deutschen Regattaleitung berücksichtigt. Hierbei ist darauf zu achten, dass nach den Regeln für den Bau eines Betonkanus, höchstens 2[km] Kunststoff verwendet werden. Verwendbare Bindemittel

Erläuterung der Komponenten (Max Ernst B.A. und Sascha Hickert M.A.) 31

sind freigestellt, so lange Sie bauaufsichtlich zugelassen oder nach verschiedenen Normen auf nationaler Ebene anerkannt sind. Zu den Betonzusatzmitteln zählen unter anderem Fließmittel (FM), dass den den Wasseranspruch reduziert und/ oder die Verbesserung der Verarbeitbarkeit herstellt. Als weiteres sei der Verzögerer (VZ) genannt, der bewirkt ein verlangsamen der chemischen Reaktion (Hydration) des Zements und verzögert das Erstarren des Zements, sowie die Wärmeentwicklung. Um die Durchlässigkeit von Wasser zu reduzieren kann Wasserdicht/Dichtungsmittel (WD/DM) verwendet werden. Es vermindert die Wasseraufnahme und das Eindringen von Wasser in Beton und die Erhöhung der Wasserundurchlässigkeit durch gezielte Kristallbildung. Insbesondere in unserem Projekt musste der Wassereindringungswiderstand gewährleistet sein.

Hinzufügen des Fließmittels

Kurzversuch mit Fließmittel im Beton

Die Herstellung unseres Ultahochleistungsbeton (ultra high performance concrete/UHPC) erforderte höchste Sorgfalt. In geringen Praxiseinsätzen ist der UHPC erprobt worden. Dies liegt vor allem daran, dass die umsetzbaren Rezepturen nur mit großem Aufwand umsetzbar sind. Dies liegt vor allem an dem schwer zu beherrschendem Silica fume (Flugstäube als Nebenprodukte bei der Ferrosilicium Herstellung). Mit Hilfe von nanostrukturierter synthetischer Kieselsäure bietet uns der NANODUR® Compound 5941 der Dyckerhoff AG die Herstellung von UHPC mit üblicher Gesteinskörnung in konventionellen Betonmischanlagen. Vorab werden im Zementwerk alle Feinstanteile <0,25[mm] Korngröße, also unabhängig vom Naßmischprozess des UHPC, intensiv als Pulver in einem Hochleistungsmischer mit Messerköpfen homogenisiert. Aufgrund dieser Produktion wird die dichte Packung in der Trockenmischung realisiert. Vorzugweise wird der UHPC mit Quarzmehl vorgemischt. Mit naturfeuchtem Sand 0/2[mm] und Edelsplitt 2/5[mm] für Grobkornmischungen bzw. ofentrockenem Sand <0,5[mm] für Feinkornmischungen vermischt.

Für die Betonzusammensetzung unseres Ultra-Hochleistungsbetons verwendeten wir grauen Nanodur Compound 5941-Zement, feinen erdfeuchten Quarzfeinsand/Korngröße <0,4[mm], groben Quarzsand/Korngröße 0-2[mm], erdfeuchten Basaltsplitt /Korngröße <3,0[mm], schwarze Pulverpigmente und entsprechende Anteile an Dichtungsmittel (DM), PCE-Fließmittel (FM) und Verzögerer (VZ). Die einzelnen Anteile unserer Betonzusammensetzung sind der nebenstehenden Tabelle zu entnehmen. Das Rezept wurde in einzelnen Stufen zusammengestellt.

Auf die fertige trockene Mischung folgte zuerst Anmachwasser, dass in ca. 60[sek] die Zemetmischung benetzt. Danach folgte das PCB-FM. Dieses wird in mindestens 6[min] miteinander verarbeitet. Im letzten Schritt setzten wir den Verzögerer hinzu. In dem dieser mit der vollkommenen fertigen Zementischung ca.

45[sek] verrührt wird. Unter ständigen mischen wurde die Zusammensetzung verarbeitet. Insgesamt haben wir für den Bearbeitungsprozess fünf einzelne Betonmischungen angerührt. Im Resultat erreicheten wir eine Rohdichte von 2500[kg/m³] und ein errechnetes Endgewicht von 130[kg].

Abwiegen der Zusammensetzung 32

Teil A

Mischungsverhältnis Beton + Pigmente

Nanodur Compound 5941 [grau] feiner Quarzsand <0,4mm, Trocken grober Quarzsand Splitt <3mm, Trocken Pigmente (Trocken) bis max. 8%

%-Anteil 37,20% 15,23% 14,17% 17,01% 7,23%

Teil B

90,84% Wasseranteil / Nanodur Wasseranteil feiner Sand (10%) W. Splitt (3%) |grober Sand(5%)

5,95%

96,79%

Teil C

Verzögerer PCE Fließmittel [% v. NC]

ggf. WD ggf. VZ

1,60% 1,60% 100% 1,60% 1,60%

30,00 [kg] mit Pigmente Pigmnte Um die Ohne Fugen nach dem Falten abzudichten und zu verschlieGewichtsangabe ßen, verwendeten wir von der Firma REMMERS den hochwerti11,16 [kg] gen Sanierungsmörtel „EP 2K“. Grundsätzlich dient dieser für 4,57 [kg] die Herstellung von Haftbrücken und zur Instandsetzung von 4,25 [kg] Betonflächen bei der Betonsanierung. Der Saniermörtel besteht aus einem 2 Komponenten Leichtmörtel für die Betoninstand5,10 [kg] setzung. Damit der Mörtel die erforderliche Verbindung mit dem 0,81 [kg] Beton eingeht, wurde vorher eine Haftbrücke aus lösungsfreien 25,89 [kg] 2-Komponenten Epoxydharz auf die Betonflächen bzw. in den Fugen aufgetragen. Dazu wird die Grundmasse (Komp. A) mit 1,79 [kg] dem Härter (Komp. B) zusammen gemischt und in einen engen 0,46 [kg] Zeitrahmen aufgetragen.

In unserem Fall haben wir die Haftbrü0,37 [kg] 2,61 2,243 [ kg] cke mit einem Pinsel verteilt. Auf die frische Haftbrücke trugen 28,50 [kg] wir den Sanierungsmörtel auf. Um die Fugen einzufärben mischten wir zum Leichtmörtel rote Pigmente der Firma REMEI Blom0,18 [kg] berg GmbH & Co. KG hinzu. Das Verspachteln funktionierte sehr 0,18 [kg] einfach. Nach einigen Tagen hatte der Mörtel eine hunderpro28,86 [kg] zentige Festigkeit und bewirkte, dass das Kanu gefaltet blieb.

0,178565102 0,178565102

WICHTIG Bei Verwendung von Pigmenten erst Zuschläge + Pigmente durchmischen.

Dann erst Zement zugeben.

Erst fertige Mischung mit Anmachwasser benetzen. (ca. 60s) Danach PCB-FM zugeben (min. 6min mischen) VZ in fertige Mischung zugeben (ca.

45s) Verbeitung der Zusammensetzung 33

Perfekte Betonmischung, ein absolut optimales Mischungsverhältnis

34

3.4 Fugentechnik Unser Entwurf sah eine Faltkonstruktion vor, aber Beton lässt sich bekanntlich nicht wie Papier falten. Schlussfolgernd ist ein wichtiger Punkt in der Konstruktion unseres Faltbootes die Fuge.

Wie die einzelnen Platten aneinander stoßen, wie die Fuge genau aussehen soll und wie das dann im Gesamten funktionieren kann war lange Diskussionsthema und forderte eine Menge komplizierter Gedankenwege. Bei dem Werkstoff Holz liegt die Lösung auf der Hand. Die einzelnen Platten mit einer passgenauen Gärung versehen und schon stoßen sie perfekt aneinander (2). Bei Beton würde das bedeuten, dass man Winkel in die Schalung an Ort und Stelle einlegen muss, die sich vor dem Zusammenfalten aber wieder entfernen lassen müssen (1). Aufgrund der von uns gewählten Plattenhöhe von nur 8 mm

erste Versuche 35

war dies allerdings keine Option und es stand schnell fest das wir mit geraden Kanten arbeiten wollten.

Die aller ersten Versuche, die wir bezüglich der Fuge durchführten, waren einfache, quadratische Platten mit einer Mittelfuge, dessen Größe variierte. Damit wollten wir ein Gefühl dafür entwickeln wie breit später die Fugen bei unserem Kanu werden können und wie sich die Fuge bei unterschiedlichen Winkeln verhält.

Nachdem der Entwurf stand bauten wir ein 1:5 Modell mit grob angenommenen Fugen wie wir sie für das große Kanu angedacht haben. Als Bewehrung verwendeten wir bei diesem Versuch Kaninchendraht. Der Vorteil des Drahtes lag daran, dass wir die

Fugenmodell in 1:5

Platten zueinander knicken konnten und sie ihre Positionen hielten. Gleichzeitig zeigt es ebenfalls sehr schön die Idee unseres Entwurfes auf eine einfache und verständliche Weise wie sich bei der Präsentation unseres Kanus auf der Betonkanu Regatta herausstellte.

Mit Hilfe dieses Modells und der ersten Versuchsreihe konnten wir intern die Problematiken und Lösungen durchgehen. Da wir durch die Bootsform sehr unterschiedlich große Winkel zwischen den einzelnen Elementen erhielten, hieß das auch, dass die Fugenabstände sehr variabel in ihrer Größe sein werden. Je kleiner der Winkel desto größer der Fugenabstand (3,4). Die Feststellung entsprach allerdings nicht unseren ästhetischen Ansprüchen. Wir setzten uns das Ziel ein gleichmäßiges Fugenbild zu erzeugen. Aber wie groß sollte diese Fuge nun werden? Ein Abstand von größer als 1,6 cm würde bedeuten dass wir keine Probleme bei den spitzen Winkeln bekommen würden. Gleichzeitig ist die Fuge an sich von ihrem Volumen aber recht klein ist und verspricht somit wenig Halt (5). Bei den

stumpfen Winkeln beutet der gleiche Abstand allerdings, dass viel Freiraum überbrückt werden muss (6). Wohingegen sich bei einem geringeren Abstand (1,0 cm) die Fugenmenge reduziert und sich als wesentlich optimaler herausstellt (8). Damit war der Abstand mit 1,0 cm beschlossene Sache, obwohl sich in dem Fall bei den spitzen Winkeln die Platten schneiden würden (7).

Für die Extremfälle, die spitzen Winkel am Bug und Heck unseres Kanus, wählten wir die Lösung einer beidseitige Abstufung. Mit anderen Worten, die beiden Platten, die in dem spitzen Winkel aufeinander treffen, werden an der jeweiligen Winkelseite abgestuft (9). Dass die Elemente sich somit nicht mehr in die Quere kommen und wesentlich mehr Raum und Angriffsfläche für das Fugenmaterial bieten, waren die entscheidenden Argumente für diese Lösung (10). An zwei weiteren Fugen besteht die Problematik der kleinen Winkel und des Aneinander kommen der Elemente, sodass auch hier das gleiche Verfahren angewendet werden kann. Es reicht jedoch eine der Platten abzustufen um dem entgegenzuwirken.

Anhand

1

3

5

7

9

2

4

6

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10

Piktogramme zur Erläuterung der Fugenproblematik 36

eines 3D-Modells mit der gewünschten Bootsform inklusive der 1,0 cm breiten Fugen an der Außenkante ließ sich anschließend per Abwicklung ein Faltplan entwickeln, der als Vorlage für unsere Schalung diente. Schwierigkeiten, die wir allerdings dank Feinmotorik und viel Geduld meistern konnten, brachten die unter anderem sehr dünnen Fugen. Diese mussten präzise auf dem Untergrund befestigt werden. Während wir bei den etwas größeren Schalungsteilen kleine Schrauben verwendeten, musste wir hierbei auf die Tackernadeln zurück-greifen. Bereits eine Woche später nachdem wir den Beton gegossen hatten, mussten allerdings alle Schalungselemente wieder entfernt werden. Bei Fugenbreiten von 2 mm und einer Tiefe von 8 mm ist das definitiv eine Herausforderung.

Heckspanten gestellt wurde, konnten wir aufatmen. Das gefaltete Heck entsprach der gewünschten Form und hatte ein gleichmäßiges Fugenbild.

Gleichzeitig bauten wir das Heck unseres Kanus im Einzelnen um zum Ersten zu schauen ob die Faltung funktioniert und zum Zweiten um ein Versuchsobjekt zu haben, an dem wir das Verfugen ausprobieren und testen konnten. Nachdem dieses bereits nach kürzester Trockenphase ausgeschalt und in den

Bezüglich des Fugenmaterials fiel die Wahl auf den SanierMörtel EP 2K der Firma Remmers, der im Normalfall für BetonInstandsetzungen genutzt wird. Er besteht aus zwei Komponenten (Epoxydharz+Leichtmörtel), ist sehr leicht, lässt sich über Kopf verarbeiten und härtet schnell aus. Damit der Mörtel sich mit den bereits vorhandenen Platten verbindet ist ein Haftgrund notwendig, den wir ebenfalls von der Firma Remmers bezogen haben (Haftbrücke EP 2K - Lösemittel-freies 2K Epoxidharz). Dem Saniermörtel mischten wir vor der Verarbeitung noch rote Pigmente bei. Die rote Farbe entspricht nicht nur der Hochschulfarbe, sondern bringt zusätzlich einen auffälligen Kontrast zur Anthrazitfarbe des Betons hervor und unterstützt so unsere Konstruktionsidee. Nach erfolgreichen Testversuchen der beiden Produkte an dem Heckmodell, konnten wir uns an das Boot wagen.

Schalung zur Herstellung der Fugen

Testmodell des Hecks

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Nachdem wir das ausgeschalte Kanu mit Hilfe vieler Hände in die Spanten gehoben haben, mussten nun an einigen Stellen das Geweben entfernt werden, an anderen Stellen wiederrum miteinander verbunden werden. Also griffen wir ein weiteres Mal zu Nadel und Faden und vernähten aufeinandertreffendes Geweben und führten anschließend die Enden in das Innere des Bootes. Bevor wir nun mit dem eigentlichen Verfugen beginnen konnten, musste alle Fugen fein säuberlich abgeklebt werden.

und sorgfältiges Arbeiten von Bedeutung. Zügig, da das Material bereits nach kurzer Zeit extreme Wärme entwickelte und kurze Zeit später hart und nicht mehr zu verarbeiten war. Im zweiten Schritt konnten dann die Fuge mit dem Saniermörtel gefüllt werden. Abschließend schliffen wir nach einem Tag TrocknungsPhase die Fugen von außen ab. Damit verbesserten wir optisch sowie spürbar das Erscheinungsbild, da das Material in getrocknetem Zustand sehr scharfkantig und rau ist.

Begonnen haben wir mit dem Verfugen von außen, das heißt von innen mussten die Fugen abgeklebt werden um dem Material eine Grenze zu setzen. Anschließend haben wir alle Fugen ebenfalls von Innen verfugt um auf jeden Fall eine Stärke von mindestens 5 mm zu erreichen, da erst ab dieser Stärke eine Wasserundurchlässigkeit vom Hersteller gewährleistet wird. Besonders aufwendig und kompliziert war diese Arbeit im Inneren des Bug- und Heckbereiches. Im ersten Schritt musste per Pinsel die Kanten der Fugen mit der Haftbrücke eingeschmiert werden. Aufgrund der Materialeigenschaften war ein zügiges

Nachdem unser Boot Emil die Reise nach Nürnberg unbeschadet überstanden hatte und die Jury das Kanu inspiziert hatte, wollte wir nun endlich wissen ob es schwimmt, unser Gewicht trägt und es dicht ist. Letzteres konnten wir nach der ersten Testfahrt nicht 100%ig bejahen. An vereinzelten Punkten, ganz besonders an den Knotenpunkt, gab es Stellen wo das Wasser es tatsächlich schaffte durchzusickern. Vermutlich hätten wir weniger sparsam mit dem Epoxidharz sein müssen. Dank des Notfallkoffers der Aachener, unsere direkte Konkurrenz, konnten wir die kleinen Mängel mittels noch mehr Epoxidharz aber beheben.

Vorbereiten der Fugen

Einschmieren der Fugen

Füllen der Fugen

Abschleifen der Fugen 38

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3.5 Berechnungen Grundsätzlich gilt für jegliche Wasserfahrzeuge, dass sie so viel Tragkraft aufbringen können, wie sie Wasser verdrängen. Allerdings bedeutet das nicht, dass wenn ein Körper Wasser verdrängt (was jeder Körper tut) dieser auch schwimmt. Erst wenn sein Eigengewicht geringer ist als seine Verdrängung kann er schwimmen. Alles was an Verdrängung über das Eigengewicht hinausgeht, kann er als zusätzliche Last, z.B. Personen, tragen.

Für das Betonkanu galt es genau das herauszufinden und dabei noch eine ausreichend hohe Bordwandhöhe beizubehalten. Außerdem ist es von Nöten, das die Verdrängung von Auftriebskörpern, welche das Eigengewicht des Kanus und 100 N Sicherheitszuschlag tragen können, zu berechnen.

Abmessung und Gewicht:

Länge: 5,58 m Breite: (Breiteste Stelle)

0,71 m

Höhe: (Mittlerer Spant)

0,336 m

Wandstärke:

8 - 10 mm

Gesamt Eigengewicht des Kanus:

84,9 kg - 106,1 kg

Gewicht Pro laufenden Meter:

15,21 - 19,01 kg/m

Außenfläche:

4,42 m²

Betondichte: 2400 kg/m³

Auftriebsnachweis:

2 Personen á 70 kg = 140 kg Auftriebskörper:

Betonkanu = 106,1 kg

Sicherheit 100 N = 10,2 kg Gesamtgewicht: 106,1 kg = 1040 N

Sicherheitszuschlag:

100 N

gesamt = 256,3 kg

= 2510 N = 1140 N

F(AUFTRIEB) = V(verdrängt) x ρ(FLUID) x g 1140 N / 1000 kg/m³ / 9,81 m/s = 0,116 m³

1/V = (ρ(FLUID) x g) / F(AUFTRIEB)

Die Auftriebskörper müssen mindestens 0,12 m³ verdrängen.

2510 N / (9,81 m/s * 1000 kg/m³) = 0,256 m³

Auftriebskörper Bug: 0,0723 m³ 2,6 m³ Verdrängung bei 21 cm Tiefgang.

Auftriebskörper Heck: 0,0541 m³

gesamt: 0,1264 m³ Wasserlinie: 0,21 m

Volumen bis Wasserlinie: 0,26 m³

41

42

3.6 Spanten Wichtiger konstruktiver Bestandteil der Kanuherstellung war das, was man zum Schluss überhaupt nicht mehr sieht, aber doch wesentlicher Bestandteil des Kanubaues und anschließend des Kanutransportes war. Die Spanten. Hier werden nun die Herstellung und die Funktionen der Innen- und Außenspanten beschrieben.

Die Spanten beschreiben ursprünglich ein tragendes Bauteil zur Verstärkung des Rumpfes bei Booten oder Schiffen. Auch wir haben Innen- und Außenspanten gefertigt um den Rumpf des Kanus zu verstärken, doch wurden sie anschließend wieder aus dem Kanu entfernt, da die Kanuhülle alleine so angefertigt wurde, dass sie konstruktionsbedingt formstabil genug war.

Die Innenspanten dienten einzig und allein dazu, die Kanufaltung „drum herum zu wickeln“. Zu Beginn, wurde an Hand der

Falten der Betonelemente um die Innenspanten 43

CAD-Zeichnung festgelegt, an welchen konstruktiv, strategisch wichtigen Punkten wir die Spanten einplanen wollten.

Dabei stellte sich heraus, dass eine Anzahl von sechs Spanten (innen wie außen) optimal wäre. Diese wurden also in der Zeichnung an konstruktiv wichtigen Orten platziert und ihre Maße heraus gemessen. Dabei ergaben sich 12 (innen und außen) völlig unterschiedliche Formen.

Diese wurden von Hand auf recyceltem 18 mm STAE (Stabsperrholzplatte) Millimeter genau aufgezeichnet und anschließend mit der Stichsäge ebenso präzise ausgeschnitten. Die Innenspanten wurden also, wie bereits erwähnt dafür verwendet, das gesamte Kanu darum herum zu wickeln und zu verfugen.

Nachdem die Fugen ausgehärtet waren konnten die Spanten problemlos mittels vorgefertigter Grifflöcher herausgezogen werden. Sie hatten Ihre Pflicht damit bestens erfüllt.

Zusammengefaltet vor dem Verfugen

Die Außenspanten wurden ähnlich hergestellt, nur dass sie für die weiteren Arbeitsabläufe bis zum „Stapellauf“ wichtiger Bestandteil des Aufbaus bleiben würden.

Nachdem das Kanu also in den Außenspanten liegend verfugt und bis zum Schluss fertig überarbeitet wurde, haben wir die Außenspanten gleichzeitig als Transportauflager verwendet.

Hierzu wurden die Innenkanten mit 12 Millimeter Sanitärrohrisolierung überpolstert um ein verkratzen der Oberfläche zu verhindern und den Transport so schonend wie möglich zu gestalten.

So hatten wir eine optimale, kostengünstige, sehr stabile, die Spanten auf korrektem Abstand haltende Kanuauflagerkonstruktion, die auf Grund der gerundeten Kanten zusätzlichen Tragekomfort bot.

Da wir von Anfang an bewusst alle Außenspanten in der gleichen Höhe, sowie Breite hergestellt haben, brauchten wir anschließend „nur noch“ zwei stabile Griffleisten aus FI (Fichte/Tanne) Massivholz, jeweils längs des Kanus an die Außenspanten montieren.

Kanu auf den Spanten incl. der Sanitärschaumstoffschoner

Das Tragen des Kanus war dank der Konstruktion kein Problem 44

Transport / Aufbau

Alles zusammen sollte nun nach Nürnberg zur Kanuregatta transportiert werden. Da das gesamte Kanu sehr dünnwandig hergestellt wurde, wollten wir, um kein Risiko beim Transport ein zu gehen zusätzlich eine stabile Transportbox bauen, die gut am PKW zu verzurren war und außerdem noch als Podest für das außergewöhnliche Projekt dienen sollte.

Klar hätten wir einfach eine Kiste bauen können, doch sind wir alle kreative Köpfe und dachten uns, dass eine alltägliche Box neben unserem Boot etwas zu gewöhnlich erscheinen würde.

Also ließen wir den extrem spitzen Bug des Kanus absichtlich um knapp 80 cm aus der Box herausragen um die Gewaltigkeit unseres Kanuentwurfes schon bei der Anreise mit einem Augenzwinkern zu demonstrieren.

Aufgrund von Zeitmangel schafften wir es leider nicht mehr die Box, sowie die Spanten unserem Farbkonzept anzupassen, doch war die Funktion der Spanten, sowie der Box jederzeit optimal.

Die Box wurde aus 18mm STAE (Stabsperrholzplatten) und 8mm MDF (mitteldichte Holzfaserplatte) konstruktiv so optimiert, dass sie nach Abnahme des Deckels problemlos umgedreht und als Präsentationspodest genutzt werden konnte.

Alle vier Elemente, der Präsentationsstand, die Innenspanten, die Außenspanten, sowie die Transportbox verlangten uns zusätzliche, vorher doch unterschätzte Arbeitszeit und Arbeitskraft ab. Doch waren alle vier Elemente unverzichtbar bei der angemessenen Präsentation des Hauptobjekts. Dem Kanu.

Die Transportbox 45

Das Kanu in der Transportbox

46

3.7 Bewehrung Die Entscheidung ein Gasfasergewebe zu nehmen stand von Anfang an fest. Die Wahl dieses bestimmten Gewebes haben wir jedoch der Erfahrung unseres Sponsors V. Fraas GmbH anvertraut. Um wenigstens die ersten Erfahrungen mit der Bewehrung und den Fugen sammeln zu können, wurden einige Probestücke mit unterschidlichen Bewehrungsmaterialien angefertigt.

Engmaschiges Kunststoffgewebe: Bei den ersten Versuchen zu den Fugen und den Abständen kam ein engmaschiges Kunststoffgewebe zum Einsatz. Dieses erwies sich gleich als ungeeignet, da aufgrund der engen Maschen sich der Beton nicht richtig verbinden konnte.

Die ersten Versuche mit dem Kunststoffgewebe 47

Kaninchendraht: Das Drahtgeflecht kam zum Einsatz als Bewehrung bei dem Bau des Kanumodells im Maßstab 1:5. Damit sollte erprobt werden in wieweit die Flexibilität der Fugen verringert werden kann um die einzelnen Betonplatten, zusammengefaltet, in einer bestimmten Position halten zu können. Die Erfahrung mit anderen Geweben hatte gezeigt, dass eine textile Bewehrung nicht nur das Falten ermöglicht, sondern auch, im bestimmten Rahmen, das horizontale Verschieben der Platten gegeneinander, was bei dem Faltvorgang eines fast 6 m langen Kanus zu größeren Problemen bei der Zusammensetzung führen könnte und dem Verfälschen der Konstruktion. Mit dem Einsatz des Kaninchendrahtes zusätzlich zu dem Bewehrungsgewebe in den Fugen, sollte die Platten in der gefalteten Position verbleiben und um nach

Der Kaninchendraht für das Modell 1:5

Bedarf korrigiert werden zu können. Bei dem Betoniervorgang hatte sich das Geflecht sehr gut mit dem Beton verbunden und das Falten des kleinen Modells hat ebenfalls gut funktioniert, jedoch waren mehr als 2 Biegeversuche für den Draht zu viel und es ist an den Knickstellen gebrochen.

2D-Textilgewebe SITgrid701KB: Die Firma V.Fraas Solutions in Textile GmbH stellte uns Ihr 2D-Textilgewebe SITgrid701KB (Polyester texturiert 167 dtex f30) zur Verfügung. Das Gewebe hat 10x10 [mm] große Maschen und erreicht als Rohware ein Gewicht von 570 [g/m²].

Das Textilgewirke hat die Artikelnummer SITgrid200KB und besteht aus CEMFIL 5325 2400tex in Schuss- und Kettrichtung. Nur der Bindefaden ist aus PES 167dtex.

Die Bewehrung wurden in der Schalung quer gelegt und jede einzelne Masche mit einer Klammer befestigt, um das Gewebe möglichst auf Spannung zu halten und um das Absinken zur späteren Oberfläche zu vermeiden. Die Stöße wurden bei dem

2D-Textilgewebe SITgrid701KB

Glasfasergewebe auf der erstel Lage der Schalungsstreifen 48

ersten Betonieren auf Stoß gelegt und die Enden der Fasern nach oben gezogen, damit diese später nicht an der glatten Oberfläche zu sehen sind. Nach den aufwendigen Vorbereitungen und Befestigungsmaßnahmen haben wir das Gewebe beim Betonieren immer wieder angehoben, damit der flüssige Beton auch unter das Textilgewebe fließen konnte. Jedoch war an einigen Stellen das Gewebe an der Oberfläche zu sehen, so dass wir im späteren Verlauf diese unschönen Stellen mit zusätzlichem schwarz gefärbten EP 2K-Sanierungsmörtel ausbesserten.

ein scharfes Messer das Textilgewebe zerschneiden konnten.

Während des Faltens war leider die linke Platte der Bugabdeckung, aufgrund fehlender Halterung, nach Innen geklappt.

Die Belastung durch den sehr engen Winkel, die scharfe Plattenkante und der zusätzliche Zug waren für die Fasern an dieser Stelle zu viel und die Platte war im selben Moment von dem restlichen Fallwerk abgetrennt.

Die abgetrennten Fasern sind miteinander vernäht worden, um die Betonplatte wieder in Ihre Form zu bringen.

Bei dem zweiten Bauvorgang haben wir unsere Erfahrungen mit eingebracht. Die Enden der einzelnen Bewehrungsmatten legten wir nun um 5 [cm] übereinander, damit wir diese miteinander vernähen konnten. Das Vernähen war zum Fixieren der Faserstränge gedacht. Damit war es Möglich das ungewollte Verschieben beim Anheben zu vermeiden. Nach dem Aushärten des Betons war beim Hochheben und biegen der Platten höchste Vorsicht geboten. Vor allem waren die vergleichsweise scharfen Betonkanten gefährlich, da diese wie

Überstehendes Gewebe wurde vor dem Auftragen des Sanierungsmörtels abgeschnitten. Insgesamt haben wir bei einer Fläche von 5.62 [m²] ein Gesamtgewicht von 3203 [g] erhalten.

Vernähen der Gewebestöße 49

Hochziehen des Textilgewebes

fehlerhafte Stellen in der Oberfläche

abgerissene Abdeckplatte

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3.8 Schalung Als Baugrund für das Kanu wurden drei Arbeitstische aufgestellt, die nach den Abmaßen der Abwicklungs-Grundfläche ausgerichtet wurden. Über die drei Arbeitstische wurden Vierkantstahlrohre (150mm x 80mm) als Unterkonstruktion gelegt. Um nun eine großflächigen Schalungsuntergrund zu erzeugen, wurden Siebdruckplatten auf der Unterkonstruktion ausgebreitet. Die Siebdruckplatten haben den Vorteil das sie Feuchtigkeitsunempfindlich sind und man mit Holzschrauben, Nägeln etc. Schalungselemente darauf problemlos befestigen kann. Diese nun geschaffene Arbeitsfläche wurde gewissenhaft über die Nivellierelemente der Arbeitstische nach einer Wasserwaage ausgerichtet. Schon eine leichte Ungenauigkeit würde bei der Später sehr dünnen Betonschicht zu erheblichen Unterschieden in der Schichtdicke führen.

Die Außenschalungselemente, die später die Fugen und Kanten abformen, wurden im CAD aus der Abwicklung des Kanus ausgelesen. Mit diesen Daten konnten über einen Schneidlaser die Schalungsteile aus Faserholzplatte ausgeschnitten werden. Um ein späteres zusammenfügen und ausrichten zu erleichtern, wurde auf jedes einzelne Teil eine Stücknummer mit eingelasert – so konnten alle Teile ohne Probleme genau zugeordnet werden. Versuche haben gezeigt, dass sich die Faserplatten in Verbindung mit frischem Beton ausdehnen und/oder ihre Form ändern. Um eine Trennschicht zwischen den beiden Materialien zu gewährleisten, mussten alle Schalungselemente mit Klebefolie beklebt werden.

Mit Laser ausgeschnittene Schalungselemente

Versiegeln mit Klebefolie

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Der vom Flächenanteil größte Bereich der Schalung ist dieser Untergrund (Siebdruckplatte). Die Außenecken bzw. Fugen mussten auf die Siebdruckplatte aufgebracht werden – um sie richtig zu Positionieren wurde ein 1:1 Schalungsplan geplottet und auf dem Untergrund ausgerichtet. Damit die Außenflächen des Kanus später eine möglichst glatte Oberfläche haben, und der Plot des Schalungsplan geschützt ist, wurde eine klare Folie überspannt. Die PE-Folie musste möglichst straff und ohne Faltenwurf über die komplette Fläche gespannt werden.

Nun konnten die zuvor mit dem Laser ausgeschnittenen und mit Folie beklebten Schalungselemente aufgebracht werden. Es wurde die erste Schicht der 3mm starken Elemente mit einem Tacker auf der Siebdruckplatte befestigt. Die in Kapitel 3.7 aufgeführte Bewehrung ist dann über die komplette erste Schicht der Schalung gespannt worden. Bevor die zweite Lage der Schalungselemente auf die Glasfaserbewehrung befestig werden konnte, mussten manche Stellen noch Abgedichtet werden.

Diese Stellen könnten später beim eingießen des Betons undicht werden, und würden unerwünschte Fehlstellen im fertigen Guss erzeugen. Mit einer dünnen Ton-Schlemme sind diese Stellen abgedichtet und versiegelt worden. Die zweite Schicht der 3mm Faserholz-Schalung konnte nun ausgerichtet und befestigt werden. Es war darauf zu achten, dass manche der Elemente sich in der Form zu denen aus der ersten Lage unterscheiden, sie sollten Freiraum für eine Fuge halten. Durch diesen Freiraum kann später im Einstiegsbereich des Kanus in Bezug mit den Verbindungsfugen ein gleichmäßiges Bild erzeugt werden.

Bei dem ersten Betonguss konnten eine Menge Erfahrungen bezüglich den Schalungselementen gesammelt werden. Es stellte sich heraus, dass sich das Material Faserholzplatte nur schlecht als Schalung eignet. Viele Stellen sind trotz des Abklebens mit der Folie aufgequollen und/oder haben ihre Form geändert. Das lag daran, dass die Folie nicht genügend vor der Nässe des frischen Beton geschützt haben, oder sie sich komplett beim Auslegen und befestigen der Schalung gelöst hat.

Alle Holzfaser Schalungselemente ausgerichtet und befestigt 52

Als der Beton abgebunden hatte, war es nur mit großem Aufwand verbunden, die Schalungselemente zu entfernen. Sehr schnell sind Ecken und kleinere Bereiche aus den Betonflächen hierbei ausgebrochen. Zudem war das Anbringen der Klebefolie, zum Schutz der Schalung, eine sehr zeitintensive Arbeit – die nicht den gewünschten Erfolg erzielte.

Für den zweiten Betonguss des Kanus wurden einige Modifikationen im Bereich Schalung vorgenommen. Das Material wurde von den Holzfaserplatten zu PE-Hartschaumplatten gewechselt.

Die Hartschaumplatten ließen sich ebenso mit dem Laser (und den gleichen Schneid-Daten) zuschneiden, mussten aber nicht einzeln mühevoll mit Klebefolie abgeklebt werden. Das Material ist an sich schon Wasserabweisend.

köpfe wurden mit Klebefolie vor zusetzen mit Beton geschützt.

Das Ergebnis war eine viel schneller einsetzbare Schalung, die sich sehr gut nach dem Abbinden des Betons entfernen ließ. Überwiegend konnten die PE-Hartschaum Elemente in sehr großen Stücken herausgetrennt werden und es entstanden keine Schäden an dem fertigen Guss. Die Kreuzschlitzschrauben ließen sich ebenfalls gut entfernen und trugen, dadurch dass sie durch beide Schichten der Schalungselemente bis zu der Siebdruckplatte drangen, erheblich zu der Formstabilität bei.

Der Aufbau der Gesamten (Sandwich-)Schalung war mit der vorherigen identisch, lediglich die Tonschlemme wurde nur noch an vereinzelten Bereichen aufgetragen. Die Befestigung erfolgte ebenfalls mit Tackerklammern, und zusätzlich an Eckpunkten und mit sehr kleinen Holzkreuzschlitzschrauben. Die Schrauben-

Aufbringen der PE-Hartschaum Schalung 53

Detail: PE-Hartschaum Schalung

54

3.9 Versuche Erste Fugenversuche und Gießtests mit Bewehrung Da unser Kanu als Faltkonstruktion geplant wurde, entstand die große Herausforderung der Fugen. In ersten Versuchen sind einige Probestücke entstanden, in welchen sich mit dieser Thematik auseinandergesetzt wurde.

der Beton nicht durch das Gewebe floss. Dadurch sind die unterschiedlichen Probestücke nicht alle genau 8mm stark geworden und die Faltungen konnten nicht miteinander verglichen werden.

Es sind quadratische Schalungen durch unterschiedlich breite Styrodurstreifen in der Mitte getrennt worden. Damit eine Bewehrung eingebracht werden konnte gab es zwei Schichten, zwischen welche ein Gewebe gelegt wurde, damit beide Seiten anschließend zusammen hingen.

Um dies in den Griff zu bekommen sind einzelne Kanuelemente mit der original Bewehrung und unterschiedlichen Betonmischungen gegossen worden. Dabei musste das Gewebe ausreichend gespannt werden, damit es nicht auf den Schalboden durchhing. In einigen Teilen ist zusätzlich ausprobiert worden das Gewebe beim Betonieren anzuheben.

Beim Betonieren entstand das erste Problem, dass erst unter dem Gewebe Beton gegossen werden musste und erst anschließend die zweite Schicht oben aufgebracht werden konnte, da

1 Fugenversuch 55

1 Fugenversuch

Letzteres hat besser funktioniert als nur das Gewebe zu spannen, da dabei das Gewebe einseitig zu sehen war.

Gießen mit Bewehrung

Gießen mit Bewehrung

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Versuche Prototyp in 1:5 Um die Fugen und vor allem die Knotenpunkte besser in den Griff zu bekommen, ist vorab ein Prototyp erstellt worden. Um original Verhältnisse zu bekommen ist das Modell zwar im Maßstab 1:5, allerdings in original Stärke und mit original Fugenbreiten gebaut worden.

Um möglichst nah am späteren Kanu in 1:1 zu sein, ist die Schalung ebenfalls so gebaut worden, wie für das fertige Kanu geplant. Das heißt es wurde ein Bauplan auf eine Holzplatte gelegt und mit einer Folie abgedeckt worden. Anschließend sind Sperrholzelemente mit Silikon leicht befestigt. Nachdem die Bewehrung aufgebracht wurde, ist diese untere Schalschicht zusammen mit der oberen aus MDF mit Schrauben befestigt worden.

1 Schalungsschicht 57

2 Schalungsschicht

Die Fugen in diesem Prototypen sind alle einheitlich auf 16mm im flachen Zustand angesetzt worden. Dies erwies sich nachher beim zusammen falten als deutlich zu groß. Außerdem ist aufgefallen, dass durch die unterschiedlichen Winkel der einzelnen Elemente zueinander die Fugen im fertigen Kanu alle unterschiedliche breiten aufwiesen. Gemeinschaftlich wurde beschlossen, dass die Fugen aus optischen Gründen im gefalteten Zustand einheitlich 10mm sein sollten. Aus diesem Grund mussten anschließend für weitere Versuche die Fugenbreiten für die Schalung neu ermittelt werden.

Gießen

Rütteln

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Versuche Mischung und Spitze in 1:1 Im Vorfeld sind außerdem Versuche unternommen worden, wie sich die einzelnen gewünschten Bestandteile der Mischung untereinander verhalten. Gewünscht waren: Nanodur, grober und feiner Quarzsand, Basaltsplitt, schwarze Pigmente, Fließmittel, Wasserdicht und Verzögerer.

Wasserfest hatte keine Auswirkungen auf die Festigkeit oder das Abbindeverhalten des Betons. Allerdings ist in einem vorangegangenem Versuch zum Saugverhalten der Grundmischung aus Zement, Sand und Splitt festgestellt worden, dass Wasserfest für unsere Ansprüche nicht unbedingt erforderlich war.

Durch die Pigmente wurde der Beton deutlich spröder, weswegen nur ein geringer Prozentsatz verwendet werden konnte.

Beim Fließmittel ergab sich das Problem, dass der Beton nicht richtig abgebunden hat, wenn zu viel benutzt wurde. Da der Beton aber unter die Bewehrung fließen musste, war eine hohe Fließfähigkeit erforderlich. Das gleiche Problem ergab sich beim Verzögerer, hier allerdings auch schon bei kleineren Mengen.

Als letzten Versuch wurde die Spitze des Kanus in einem 1:1 Modell gebaut. Der Ausschnitt für diesen Versuch ist so gewählt worden, dass die kritischsten Stellen getestet werden konnten.

Auf Grund der neu ermittelten Fugenbreiten im ausgefalteten Zustand hat sich ergeben, dass fertig gefaltet die Fugen wie gewünscht die gleiche Stärke von 10mm erreichten.

Mischungen

Spitze in 1:1

59

60

4.1 Jurysitzung Um einen Entwurf für das Kanu zu gestalten, war die Kreativität aller gefragt. Jeder Einzelne machte am Anfang des Projektes einen eigenen Entwurf um eine breite Vielfalt zu erhalten und anschließend ein gemeinsames Kanu zu bauen.

Es entstanden einige Parallelen, aber auch genauso viele Unterschiede. Während gleich vier Teammitglieder eine Faltkonstruktion wählten, haben sich die anderen vier Studenten für eine eher klassische Form entschieden. Ausgewählt wurde zum einen von einer Jury und zum anderen von den Teammitgliedern selber, wobei das Juryvoting mehr Gewicht bekam.

Die Jury bestand aus sowohl internen, als auch externen Mitgliedern. Zu einem unsere Dekanin Frau Prof. Dr.-Ing. Uta Pottgiesser, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Knaack und Prof. Ernst Thevis vertraten

Die Auswahl 61

die Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur sowie Dr. Bucky alias Dr.-Ing Marcel Bilow, Leiter des renommierten BuckyLabs der TU Delft.

Nach einer anonymen Sichtung und erstem voting der Entwürfe wurde jeder Entwurf von den Studenten präsentiert. Erläutert wurden der Entwurfsgedanke, Konstruktion und Herstellungsmethode. Final wurden die Modelle einem Schwimmtest unterzogen.

Gewonnen hat eine der Faltkonstruktionen, die mit Elementen aus einem anderen Entwurf kombiniert wurden, sodass ein gemeinsames Kanu entstand mit welchem sich alle identifizieren konnten.

Der Schwimmtest

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4.2 Abgabeleistungen „Stealth-Falter“

Max Ernst, 15227015

Das Konzept des zweier Kanus „stealthFalter“ entspringt aus jeweils einer Grundidee der drei Bereiche: Gestaltung, Tragwerk und Konstruktion.

Die Gestaltung besteht, in Anlehnung an einen Tarnkappen-Bomber (stealth fighter), nur aus geraden Flächen, welche am Bug in einer Spitze zusammenlaufen und darunter in einen scharfen Kiel zum zerteilen des Wassers übergehen. Der Beton ist schwarz/ anthrazit eingefärbt, um die Kanten hervor zu heben und das Kanu noch scharfzügiger und aggressiver erscheinen zu lassen.

Diese in unterschiedlichen Winkeln zu einander stehenden Flächen werden schon seit langem in Tragwerken angewand.

Das System des Falttragwerks wird in den Kanubau übertragen.

Konzept 63

So können sich die einzelnen Flächen in dem teils geschlossenen Körper gegenseitig aussteifen. Jede Kante trägt zur weiteren Steifigkeit des Kanus bei. Auch bei der Konstruktion wird auf ein altbewährtes System zurückgegriffen. Kanus, die als Faltkanu, aus mehreren Einzelteilen zusammen gebaut und mit Stoff bespannt werden gehören zu den ersten modernen Kanus. Diese Konstruktion wird im „stealthFalter“ übertragen in ein faltbares Konstrukt, welches aus einzeln, nur durch Bewehrung verbundene Platten,

zusammen gefaltet und verbunden wird.

So vereinen sich die Gestalt des Tarnkappenbombers, das Falttragwerk und die Konstruktion des Faltkanus im Betonkanu.

Perspektive

Seitenansicht

Draufsicht 64

Bewehrung: Die Bewehrung sollte aus einem flexiblen Gewebe bestehen, da dieses bei der Herstellung in der Ebene komplett durch alle Flächen hindurchführt und sie verbindet. Im Faltungsprozess muss die Bewehrung biegsamsein und die einzelnen Platten zusammen halten können.

Dies könnte zum Beispiel folgendes sein: V. Fraas – Dreidimensionales Aramid Glasfasergewebe „SITgrid“.

Hierbei werden zwei Glasgitter mit einem Polfaden zu einer räumlichen Struktur verbunden. Die Gittergröße beträgt 10*10mm.

ein leicht spiegelndes Kanu zu erreichen. Die Einzelteile werden durch im Winkel berechnete Styrodur-Keile von einander abgegrenzt, allerdings muss die Bewehrung durchlaufen, d.h. es wird sowohl eine untere Schalung, als auch eine Schalung über der Bewehrung benötigt.

Oberflächenbehandlung: Eine spiegelnde Oberfläche entsteht durch das betonieren auf Plexiglas. Weiterhin soll die Oberflächenbehandlung nicht behandelt werden. Die anthrazit farbene Oberfläche wird durch schwarze Beton-Pulver-Pigmente erreicht.

Auch die Fugen sollen mit einem schwarz gefärbten Mörtel ausgespachtelt werden.

Schalung: Geschalt wird flach auf einen Schalungstisch, welcher mit Plexiglasscheiben bekleidet ist, um eine weitere Dichtigkeit der Betonoberfläche und

Schnitt 65

Vorderansicht

Anforderungen an den Beton:

Der Beton für das Kanu sollte möglichst Druck- und Scheerstabil sein. Die Wandstärke des Kanus sollte 14 mm nicht überschreiten. Außerdem wird eine Wasserdichtigkeit, bzw. Beständigkeit, vorausgesetzt. Die Bewehrung sollte möglichst nicht rosten und dreidimensional verformbar sein.

Zwar besteht in der Nähe der Kanten eine Aussteifung, allerdings besteht diese Schalenwirkung in den einzelnen Flächen nicht mehr, d.h. diese Problematik der geraden Fläche müssen Beton und Bewehrung auffangen.

Denkbar ist ein UHPC mit zusätzlich erhöhter Dichtigkeit. Die Bewehrung kann durch ein 3D-Gewebe aus Carbon oder Aramid bestehen, welche dann in der Herstellung durchgehen auch in den Winkeln ausgeführt werden kann.

Beispiel: UHPC mit Dichtungsmittel und technischem Gewebe

Zement: 564 kg/m³ (HeidelbergCement CEM II/III) Silicastaub: 56 kg/m³ Flugasche: 253 kg/m³ Sand: 1122 kg/m³ Fließmittel: 12 kg/m³ (Schomburg: REMICRET -SP10

BETOCRETE –P10) Dichtungsmittel: 11 kg/m³ (Schomburg: BETOCRETE-C21

(DM) )

oder (Remei|BPB:REBAphob HA) Wasser:

(Fasergehalt: Grobkorngehalt: W/Z:

221 kg/m³ 3 Vol.-% ) 42 Vol.-% 0,39

Konstruktion: Auftriebskörper:

Das Betonkanu wird in 17 Einzelteilen auf dem Boden liegend betoniert.

Die Teile sind durch Styrodur-Keile (Winkel CAD ermittelt) getrennt und Gesamtgewicht: 189,2 kg = 1860 N werden lediglich durch das durchlaufende technische Gewebe verbunSicherheitszuschlag: 100 N den.

Geschalt wird auf Plexiglas, um eine spiegelnde Optik zu erhalten. Nach

1960 N dem Aushärten werden die Styrodur-Keile entfernt und das Kanu zusam men gefaltet. Die Kantenschlitze werden mit frischem Mörtel ausgefüllt.

1960 N / 1000 kg/m³ / 9,81 m/s = 0,199 m³ Materialliste:

Plexiglas , Styrodur-Keile ; UHPC ; technisches Gewebe ; Spanngurte; Die Auftriebskörper müssen mindestens 0,2 m³ verdrängen.

Paddel ; Schwimmwesten .

66

Abmessung und Gewicht:

Auftriebsnachweis:

Länge: 5,10 m

Wasserlinie: 0,225 m

Breite (Breiteste Stelle):

0,84 m

Höhe (mittlere Spante):

0,41 m

Volumen bis Wasserlinie: FAUFTRIEB = Vverdrängt x ρFLUID x g

Wandstärke: 12 -14 mm Außenfläche:

Gesamt Eigengewicht des Kanus: Gewicht pro laufenden Meter:

5,63 m²

189,20 kg 37,10 kg

0,367 m³

0,367 m³ * 9,81m/s * 1000 kg/m² = 3600,27 N

3600,27 N / 9,81 m/s = 367,13 kg

Tragfähigkeit beträgt 367 Kg. Abzüglich Gewicht Kanu:

177,93 kg

Abzüglich Gewicht zwei Personen:

150,00 kg

Sicherheit von 27,93 kg bleibt.

Schwimmkörper | Wasserlinie 67

Abwicklung

68

Viktoria Schmunk, 15201027

Boot_noch Namenlos Die Konstruktionsidee entwickelte sich aus der Überlegung ein flexibles Boot zu bauen, das nach Bedarf zusammen- aber auch wieder auseinandergebaut werden kann. Für diese Funktion hat sich die Technik der Faltung angeboten, ein faltbares Betonkanu. Für den Transport ist die Ausgefaltete Variante zwar nicht geeignet, jedoch wäre diese Eigenschaft für das Lagern von Vorteil.

70

1,00

47

Für die Formfindung wurde im ersten Schritt ein Rahmen für den Entwurf geschaffen das sich an den Vorgaben für die Betonkanu-Regatta und an den Erfahrungsberichten aus dem Kanusport orientierte.

Somit stellt sich für das Beste Schnelligkeitsergebnis die maximal zugelassene Länge von 6 m als Vorteilhaft heraus. Um

diesen Effekt noch zu verstärken sollte das Kanu möglichst schmal gehalten werden. An dieser Stelle war ein Mindestmaß von 0,7 m Breite vorgeschrieben. Als Vorbild für die Maße des Cockpits waren die Angaben aus dem Kanusport wegweisend was die optimalen Abmessungen von 0,47 m in der Breite und 2,0 m in der Länge hervorbrachte.

Nachdem der Rahmen mit allen notwendigen Angaben feststand konnte der Entwurf nach praktischen und gestalterischen Aspekten optimiert werden.

Die Länge von 6 m sollte zwar zur Schnelligkeit beitragen, wäre jedoch für die Wendigkeit von Nachteil. Aus diesem Grund wurden das Cockpit und damit die breiteste Stelle mit dem Gewicht der beiden Wettkampfteilnehmer in den hinteren Bereich zum Heck verlagert. Das und der sehr spitz zulaufende

2,00 6,00

erstellter Rahmen für den Entwurf 69

Textil-Gibsmodell: erste Faltversuche

Bug sollten den Wasserwiderstad verringern, den Schwerpunkt nach hinten verlagern und damit eine bessere Wendigkeit des Bootes ermöglichen.

Für die Prüfung der gewünschten Faltfunktion wurden die Flächen des fertigen Entwurfs abgewickelt und an einander gereiht für das fertige Faltwerk. Um den Umgang mit festen Materialien in Verbindung einer textilen Bewehrung zu simulieren, habe ich ein Modell hergestellt, das aus einem einfachen dünnen Textil, beidseitig mit mehreren Lagen Gips beschichtet, bestand. Anhand dieses Modells konnte man, wenn auch in einem sehr kleinen Maßstab ungefähr nachfühlen wie sich die beiden Materialien mit einander verbinden. Ebenso konnte ich erkennen, dass beim Falten, genau an den flexiblen Fugenstellen der starre Gips anfing von dem Textil abzubröckeln, was auf eventuelle Schwierigkeiten bei der späteren Herstellung des richtigen Betonkanus hinweisen sollte. Der Beton müsste eine ausreichende Festigkeit aufweisen um die Bewehrung halten zu können ohne an den sensibelsten Stellen zu brechen.

In mehreren Modellen konnte ich zusätzlich den Entwurf soweit optimiert, dass mit Hilfe eines Stecksystems in der Bug- und Heckabdeckung sich die gesamte Konstruktion automatisch aussteifen sollte sobald alle Bestandteile zusammengesetzt werden. Dieses System sollte jegliche andere Halterungssysteme ersetzten.

fertiges Textil-Gips-Modell

Das Faltwerk mit dem Stecksystem

Schalung: Der Herstellungsprozess, als wichtigstes Kriterium bei der Entscheidung für ein Faltboot, sollte möglichst einfach gehalten werden. Somit ermöglicht dieser Entwurf eine komplett plane Schalungsweise in einer Ebene. Für die späteren Fugen müssten entsprechende Abstandshalter hergestellt werden. Um die Bewehrung in der Wandstärke des Bootes mittig halten zu können, müssten diese Abstandshalter aus zwei Lagen bestehen zwischen denen die Bewehrung eingespannt wird.

70

Bewehrung:

Oberfläche:

Als Bewehrungsmaterial ist eine Glasfasermatte vorgesehen, die in den Beton eingelegt wird. Diese wird durchgehend, in einem Stück, über das gesamte Faltwerk gelegt um die einzelnen Flächen mit einander zu verbinden.

für die Oberfläche ist keine weitere Nachbehandlung vorgesehen. Durch das Betonieren auf einer glatt gezogenen Kunststofffolie entsteht eine glatte und ebene Oberfläche.

Abdichtung: Für die gewünschte Flexibilität im Falten und Entfalten des Bootes muss eine ebenso flexible Dichtungsweise gefunden werden, die im zusammengefalteten Zustand das Kanu komplett abdichtet. Dies soll durch eine in den Beton eingelassene robuste Kunststofffolie, oder eine passende Kunststoffdichtung (Keildichtung) erfolgen, die beim Falten zwischen den einzelnen Segmenten in der Fuge eigeklemmt wird.

Diese Dichtungsweise müsste vor dem eigentlichen Betonier Vorgang in die Schalung, an der äußeren Seite der Bewehrung eingearbeitet sein.

Das Stecksystem in der Bugabdeckung 71

Abmessung und Gewicht: Länge: 5,58 m Breite: (Breiteste Stelle) 0,74 m Höhe: (Mittlerer Spant) 0,24 m Wandstärke: 10 mm Gesamt Eigengewicht des Kanus: 120 kg Gewicht Pro laufenden Meter: 20 kg

2,004

2,40

3

2

478

31

747

7

35

2 1 11 12 12

3 9 2 24 70

1,177

5,581 Ansichten und Schnitte mit BemaĂ&#x;ung _ Darstellung ohne MaĂ&#x;stab 72

Auftriebsnachweis: Fläche = 6.0 m² Bootshöhe: 0,24 m Volumen: 0,405 m³ Glasfasermatten auf das Ganze Boot verteilt: 0,130 kg/m²•6,0 m² = 0,78 kg Personengewicht: 160 Kg Mörtelrohdichte: 1,5 kN dm³ Betoneigengewicht mit einer Wandstärke von 10 mm: 2000 kg m³•6,0 m²•0,01 m² = 120,0 kg Gesamteigengewicht + Personengewicht: = 120 + 0,78 + 160 = 280,78 kg = 2,8078 kN Geichte des Schwimmkörpers einschließlich der Hohlräume: γk =2,425 kN 0,583 m³ = 4,159 kN m³ Eintauchtiefe „w“ und Freibord „f“ w = 0,24 m • 2,8078 kN/m3 /10 kN m3 = 0,067 m = 6,7 cm f= 24 cm-6,7 cm = 17,3 cm

vereinfachte Darstellung des Endentwurfs 73

Fazit nach der Betonkanu Regatta: Nach der Herstellung des richtigen Betonkanus und der dadurch gesammelten Erfahrung mit den Materialien und dem Bauvorgang, wird klar, dass eine so dermaßen flexible Konstruktion nicht funktionieren kann.

Natürlich wäre es eine nicht zu verachtende Herausforderung das passende Dichtungsmittel zu finden oder herzustellen das sich mit dem Beton verbinden lässt, was aber noch wichtiger ist, ist die Beschaffenheit der Glasfaserbewehrung. Diese muss während des Faltvorgangs sehr sensibel behandelt werden, denn bei jeder zu starken Verbiegung brechen die einzelnen Fasern oder werden von den scharfen Betonkanten zerschnitten. Durch das relativ hohe Eigengewicht der einzelnen Platten wird die gesamte Konstruktion kontinuierlich nach unten gezogen, wodurch die Gefahr zu enger Winkel und das damit verbundene Reißen der Fasern noch zusätzlich steigt. Aus diesem Grund wäre nur maximal ein Faltvorgang möglich.

Detailliertes Modell des Endentwurfs

74

Diamanten_rausch Abgeleitet von bereits existierenden Kanugeometrien diverser Hersteller ist es das Ziel, mit dem Diamanten_rausch zwei Komponenten miteinander zu verbinden. Denn das Kanu soll, neben einem hohen Anspruch an die äußere Gestalt, auch im Bereich der Sportlichkeit wichtige Eigenschaften erfüllen. Wichtig hierbei sind die folgenden Parameter:

Länge läuft!

Ein alter Spruch, der immernoch die gleiche Bedeutung hat wie vor 50 Jahren. Daher soll die gesamte, zur Verfügung stehende Länge nach den Vorgaben der Ausschreibungsunterlagen (max.

6m) ausgeschöpft werden. Für die Formfindung wird ein Quader in gleichmäßige Abschnitte (Raster) unterteilt.

Slalom und Geradeaus

Da sowohl ein Slalom-Teil, als auch ein Langstrecken-Teil bei der Regatta für den sportlichen Wettkampf bestritten werden, muss

Lena Wilke, 15222029

das Kanu sehr stabil im Wasser liegen und trotzdem wendbar sein. Daher werden in die zunächst erstellten Grundlinien Krümmungen eingearbeitet, um zum Beispiel den Schwerpunkt des Bootes zu beeinflussen.

Optimierung

Aus Gründen des Schalungsbaus wird auf eine bislang noch ziemlich unerforschte Variante des „Faltbetons“ zurückgegriffen. Das zuvor aus einer Loftfläche bestehende CAD-Modell des Kanus wird über die Triangulation in einzelne Dreicke zerlegt.

Insgesamt sind es beim Diamanten_rausch 35 Teile pro Bootshälfte. Nachdem diese Fläche abgewickelt ist, entsteht anhand des Schnittmusters die Schalung. Wesentlicher Vorteil eines Kanus aus Dreiecken: das Dreieck ist die steifeste Tragverbindung.

Jede Kante hat für das Boot eine aussteifende Wirkung. Gleichzeitig muss diese Kante durch erforschen wasserundurchlässig ausgebildet werden.

Seitenansicht 75

Frontansicht

Modellbau Variante A _ Styrodur Zunächst wurde ein Schalplan auf eine Holzplatte aufgeklebt.

Anhand diesem wurden die ca. 3 mm breiten Styrodurstreifen angepasst und aufgeklebt. Nachdem die erste Lage Styrodur ausgelegt war, wurde eine Armierungsschicht aus Gewebe befestigt und eine weitere Lage Styrodur befestigt. Zum Schluss wurde die Schalung mit Beton ausgegossen.

Rückblick...

Das Erstellen des Styrodurrasters ist sehr zeitaufwändig und daher in dem realen Maßstab nicht wirtschaftlich. Das Befüllen der Schalung funktioniert weitestgehend ohne Probleme, allerdings ist das „überfließen“ unvermeidbar. Nach dem Trocknungsprozess ist es nahezu unmöglich, die Styrodurstreifen aus der Matrix zu lösen. Daher starre Platte anstatt faltbares Schnittmuster.

Stärke der Platten ca. 6mm, diese sind instabil.

Schalungsbau Modell A 76

Modellbau Variante B _ Laser Nachdem der Modellversuch A nicht geglückt ist, wurde mit einer ausgelaserten Pappersperrholzplatte als Schalungselement gearbeitet. Zwei kongruente Platten wurden dafür aufeinander gelegt und dazwischen ein Gewebe zur Bewehrung eingespannt.

Damit die Schalung beim Gießen nicht auseinander gedrückt wird, wurde sie beschwert.

Rückblick...

Der Schalungsbau ist sehr simpel, allerdings wurde auf die Gehrung in dem Maßstab verzichtet. Die Spannung innerhalb der Platten war recht groß, sodass diese nicht planar aufeinanderlagen, sondern sich hochgewölbt haben. Daher musste die Schalung provisorisch beschwert werden. Oberflächenbehandlung mittels schleifen war sehr erfolgreich, das Ausschalen nach dem Trocknungsprozess eher weniger. Die einzelnen Schichten haben sich nicht miteinander verbunden.

Schalungsbau Modell B 77

Der Beton

Konstruktion und Schalung

Im besten Fall ein sehr leichter Beton, der dennoch resistent gegen Wasser und trotzdem sehr stabil ist - das ist der perfekte Beton für das Kanu. Ein Versuch ist es wert, durch den Einsatz von Tensiden ein geringeres Gewicht zu erziehlen. Vorsicht ist allerdings bei der Reaktion dieses Betons mit Wasser geboten Tests im voraus sind unumgänglich. Außerdem ist eine flexible Bewehrung von Nöten, die auch die vorgesehene Faltung des Kanus zulässt. Daraus ergibt sich bei einem Luftanteil von 20% folgender Rezept-Vorschlag: _Zement 65 kg _Sand 89 kg _Wasser 26 l _Fließmittel 0,65 l _Stabilisierer 0,6 l 20 % Anteil von _Tensid Gesamtvolumen _Bewehrungsvlies --

Anhand des Schnittmusters soll eine Schalungsmatrize erstellt werden. Denkbar ist es, in eine Fräsdatei für die CNC-Fräse die Schnittwinkel einzuarbeiten. Allerdings müsste dazu die Schalung in einzelne Segmente unterteilt werden. Des Weiteren wäre es sehr hilfreich, wenn die Kanten möglichst glatt werden. Daher ist es sinnvoll, einen sehr glatten Werkstoff für die Trennung der Platten zu nehmen, wie zum Beispiel Metall. Auch sollte die Außenoberfläche des Kanus möglichst wenig Reibungsfläche bieten, weshalb ein Schalen auf Folie oder Glas zu empfehlen ist. Große Bedenken sind in dem Moment des Ausschalens anzumerken, da in dem Modellmaßstab von 1:10 erhebliche Schwierigkeiten beim Trennen der Schalung mit dem Beton entstanden sind.

Nach dem Ausschalen muss das Kanu zuammengefaltet werden.

Dazu muss eine Hebeeinrichtung/Kran benutzt werden. Um die Kanten zu versiegeln, könnte beispielsweise Fliesenkleber verwendet werden.

Parametrisches Modell 78

Abmessungen und Gewicht

Auftriebsnachweis

Länge 6,00 m Breite 0,70 m Höhe 0,36 m Wandstärke 10-13 mm Eigengewicht (gesamt) 187 kg Eigengewicht (laufender Meter) 31,2 kg/m Außenfläche 6,33 m² Volumen (Beton) 0,0823 m³ Volumen (Kanu) 0,562 m³

Eigengewicht Kanu 187,0 kg Bootshöhe 0,36 m Volumen 0,562 m³ Karl + Max 140 kg Gesamteigengewicht (Kanu + Besatzung) 187,0 kg + 140,0 kg = 327,0 kg = 3,27 kN Wichte des Schwimmkörpers 3,27 kN / 0,562 m³ = 5,82 kN/m³ Eintautiefe 0,36 m * 5,82 kN/m³ / 10 kN/m³ = 0,21 m Die Wasserlinie des Bootes befindet sich bei 0,21 m!

Freibord 0,36 m - 0,21 m = 0,15 m

Auftriebskörper Gesamtgewicht Kanu 187 kg 1835 N

100 N Sicherheitszuschlag

_________

∑ 1935 N 1935 N / 1000 kg/m³ / 9,81 m/s² = 0,197 m³ Es muss mindestens ein Auftrieb von ≈ 0,2 m³ durch die Auftriebskörper gewährleistet sein.

Papiermodell im Wasser 79

Abbildung 3D-Modell 80

Kanu ‚Schräglage‘

Karl Patrick Wessel, 15 22 40 10

Unsere Natur hat die Körperform und die äußere Hülle von sich im Wasser bewegenden Tieren in Jahrhunderten perfekt an die Anforderungen im Wasser angepasst. An Land sind Reptilien, wie die Schildkröte oder Schwimmvögel wie der Pinguin langsam. Wohingegen diese Tiere im Wasser eine beachtliche Geschwindigkeit entwickeln. Die Lederschildkröte mit bis zu 35 km/h und ein Eselpinguin bis zu 36 km/h. Der Fächerfisch, als schnellster Fisch der Welt, erreicht eine Geschwindigkeit von bis

zu 109 km/h. In Ihrer Grundform zeichnet sich ein Muster ab, dass der Geschwindigkeit zu dienen scheint. Vergleicht man in der Literatur heutige Kanu-Bauweisen, erschließen sich Parameter für die Entwicklung der Konstruktion.

Das Kanu ‚spitzt‘ in der Mitte und wölbt sich nach Außen ins Wasser. Das heißt, dass Heck und der Bug steigen an. Auch Recherche der Kanu-Fachliteratur hat ergeben, dass diese Form dem Geschwindigkeitsanstieg dient und für einen Allround-Einsatz optimal geeignet ist. Das Entwurfskonzept ‚Schräglage‘ erhielt seinen Namen aufgrund der ansteigenden Proportionen des Kanu‘s.

Äußeres Merkmal soll das Detmolder Hochschulmotiv sein. Wir vertreten unsere Hochschule und unser Konzept, in dem wir die Ziegelstruktur von unserem Campusgelände mit nach Nürnberg nehmen.

Berechnung der Volumens der Auftriebskörper 16.04.2

Auftriebsnachweis: Volumen des Kanus: Kanuhöhe (geringste Stelle): Gewichtskalkulations: Personengewicht:

0,52 m³ 0,32 m 111,45 kg 160,00 kg

Berechnung des Eigengewichtes (Fg): Umrechnung in kN:

271,45 kg 2,71 kN

Wichte des Schwimmkörpers einschließlich der Hohlräume (ƴk): 5,24 kN/m³ Eintauchtiefe (w): Freibbord/Sicherheit (f): Körperformen aus der Natur 81

0,17 m 0,15 m Auftriebsnachweis

Schnitt Q - Q

Vorder-/R체ck- und Seitenansicht M 1:25

37

5

74

64

16

21

Schnitt L - L

5

406

1

44

11 10

7

11

32

52

20

Draufsicht M 1:25

64 1

72

74

1

1

450

1

24

500

Quer- und L채ngsschnitt M 1:25 Kontruktionszeichnungen Kanu Schr채glage 82

http://www.leichtbeton.de/leichtbeton/produkte/zuschlaege.html http://www.leichtbeton.de/leichtbeton/definition.html#c1217

Für die Betonmischung wird Portlandzement (Kalkstein, Ton/ Kalkmergel oder Hüttensand), Blähglas (gemahlenes Recycling-Glas, dass bei ca. 850°C sich aufbläht, u.a. Luftporen mit einschließt), Mikrosilika (bildet eine „klebrige“ und steige Masse), Fließmittel (bessere Bearbeitbarkeit) und Wasser verwendet. Um eine verbesserte Zugfestigkeit zu erlangen, erhalten wir von unserem Sponsor 3D-Gewebe.

Die Auftriebskörper, die das Kanu unsinkbar machen sollen, bestehen aus entsprechend großen Kanistern. Diese werden im Bug und Heckbereich untergebracht und mit Helium befüllt. Dadurch wird das Kanu leichter und unsinkbar. Die Oberflächenbehandlung findet ohne weitere Zusätze statt. Sobald der Beton aufgetragen ist, wird die äußere Hülle abgeschliefen.

0,518

Berechnung des Mischungsverhältnisses Rohdichte in Anteil Mischverhältnis Anteil Gewichtsanteil für kg/m³ in % Volumen 1 Kanu in kg Portlandzement Zugabewasser Blähglas Mikrosilika Fließmittel Gewebematten Kanu Gesamt

3,10 1,00 1 1,40 1,20 0,091 2,15

55% 13% 16% 10% 1% 5% 100%

0,28 0,07 0,08 0,05 0,01 0,03 0,518

88,32 6,73 8,29 7,25 0,62 0,24 111,45

Zur Materialliste gehört nicht nur die Betonmischung, sondern auch eine Boje mit einer 3m langen Leine, zwei Paddel, entsprechende Farbpigmente, mit Helium befüllte Auftriebskörper und entsprechende Schalungsmaterialien.

3D-Modell in der CNC-Fräse 83

3D-Modell in der CNC-Fräse

Resultat der CNC-Fräse

Nachbearbeitetes Holzmodell

84

Graupfeil

Kilian Wahl, 15229072

Bei dem Entwurf des Betonkanus wurde sich an der Form eines Pottwals orientiert. Es soll sich in seiner Art und Weise stark von der Standard Kanuform abheben.Der Vordere Bereich entspricht in seinem Aussehen der Seitenansicht fast nahezu 1:1 der des Pottwals.

Das Boot soll kippsicher sein und durch den mittleren Tunnel einen stabilen, schnellen geradeaus lauf ermöglichen. Der Tunnel ist im inneren zugleich die Sitzmöglichkeit für die beiden Insassen. Aufgrund der Betonfarbe und der gestalterischen Ähnlichkeiten entstand schnell der Name „Graupfeil“.

Beim Skizzieren wurde schnell eine Ähnlichkeit zu alten Silberpfeil-Rennwagen erkennbar (spitz zulaufendes Heck), dies wurde auch weiter verfolgt. Das Heck und die Seitlichen Wülste sind stark an die Formen der alten Renner angelehnt.

Pottwal (Foto: Schleich, 2010) 85

Silberpfeil (Foto: Audi, 2012)

Schleuderbeton:

Hochfester Beton:

Eigenschaften und Vorteile

möglich mit Schleuder-Verfahren

In einer geschlossenen Gussform wird eine genau definierte Betonmenge eingefüllt und in eine Drehbewegung versetzt.

Mit den Schleuderbetonmaschinen können Werkstücke, die bis zu 12m lang und einen Durchmesser von 3m haben, hergestellt werden. Die Querschnitte müssen nicht rund sein, sondern können auch andere Formen haben.

Schleuderbeton hat im abgebundenen Zustand eine sehr hohe Tragfähigkeit, Leichtigkeit und Robustheit - somit also sehr gut geeignet für die Herstellung eines Betonkanus.

Trotz des eher schlanken Querschnitts, ist der Beton sehr resistent gegen Umwelteinflüsse und bietet einen hohen Lastabtrag.

Güte C 100/115 mit einem Bewehrungsanteil von 16% - charakteristische Zylinderdruckfestigkeit: 100 N/mm² - Mittelwert der Zylinderdruckfestigkeit 108 N/mm² - Mittlere Zugfestigkeit 5,2 N/mm² - Mittlerer E-Modul 45000 N/mm² Beim Schleudervorgang wird aus dem Beton das Wasser gepresst, der Wasserzementwert liegt bei nur 0,25 bzw. 0,3.

Farbe und Oberflächengüte sind nach Wunsch anpassbar, sehr glatte „Wasserschlüpfrige“ Oberflächen sind also möglich.

Holzmodell 86

Technische Daten

Eigengewicht bei 20mm Wandung:

und Berechnungen Oberfläche x Wandstärke = Volumen Länge: 4,5m

13m² x 0,02cm = 0,26m³

Breite: 0,95m Höhe: 0,75m

Volumen x Dichte = Kanu-Gewicht

Einstiegsluke: ~ 1,5m x 0,55m

0,26m³ x 2400kg/m³ = 624kg

Wandung 20mm-22mm Oberfläche der Außenhaut: 13 m²

Tragkraft bei 20mm Wandung:

Wasserlinie bei ca. 33cm

Tragfähigkeit - Eigengewicht - Sicherheit = Tragkraft

Verdrängung: 0,98m³

980kg - 624kg - 100kg = 256kg

0,75m

Personengewicht: bis zu 128kg

4,5m

0,95m

1,5m

87

WENN NICHT ANDERS DEFINIERT: OBERFLÄCHENGÜTE: BEMASSUNGEN SIND IN MILLIMETER OBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT: TOLERANZEN: LINEAR: WINKEL:

ENTGRATEN UND SCHARFE KANTEN BRECHEN

ZEICHNUNG NICHT SKALIEREN

ÄNDERUNG Abmaße Betonboot

88

Herstellung Der Schleudervorgang dauert bis zu 30 Minuten und wird bei einer Drehgeschwindigkeit von 800 U/min bis 900 U/min durchgeführt.

Bedingt durch die Fliehkraft werden die schweren Teilchen des Betons nach außen gedrückt. Im Außenbereich des zu Schleudernden Werkstückes sammeln sich die groben Teilchen und der Feinmörtel sammelt sich im inneren Bereich. Es entsteht ein Schichtenaufbau von Elementen zudem läuft das Wasser durch die Zentrifugalkraft nach innen - die Betonporen schließen sich.

Für das Betonkanu muss die Gussform mehrfach teilbar sein, damit das Boot später aus der Form genommen werden kann.

Hier würde sich eine CNC gefräste Holzform oder in GFK geformte Formen anbieten. Die Aussparung für die Sitzposition muss nach dem Abbinden des Betons mit einem Diamantschneideblatt ausgeschnitten werden.

Foto: BetonBild/Europoles GmbH & Co. KG 89

Foto: BetonBild/Europoles GmbH & Co. KG

90

Das Kanu mit zwei Gesichtern

Carina Kisker, 15231004

Die erste Inspiration für dieses Kanu ist den vielen vorhandenen Comicdarstellungen von Walen zu verdanken. Wale werden meist, egal ob im Film oder in der Zeitschrift, mit offenem Mund und geschlossenen Zähnen dargestellt.

Die Eigenschaften wie zum Beispiel die Länge ergeben sich aus eher praktischen Gründen. Kurze Kanus sind wendiger und lange Kanus sind schneller. Grundsätzlich sind kurze Kanus allerdings auch schwieriger zu steuern, weshalb eine mittlere Länge von 5,50 m entsteht.

So kam die Idee ein Kanu zu planen, welches aus nur zwei unterschiedlichen Grundformen besteht. Zum einem den mittleren einfach gekrümmten Teil und zum anderem die zweifach gekrümmten Ober- und Unterelemente, um ein geschlossenes Boot entstehen zu lassen. Dabei sind die beiden Elemente in ihren Krümmungen identisch. Der einzige Unterschied entsteht nur durch die zwei Öffnungen im oberen Element für die Personen.

Zu Anfang wurde einmal die Möglichkeit in Betracht gezogen zwei Kanus an den Start gehen zu lassen. Dies ist zwar auf ein Kanu reduziert worden, aber es sollen zwei Teams antreten. Ein Männer- und ein Frauenteam. Damit jedes Team sein eigenes Kanu erhält, wird die eine Seite Pink für die Frauen und die andere Seite Schwarz für die Männer eingefärbt. Aus dieser Idee ist ebenfalls der Name und das Logo entstanden.

Logo

Inspiration

91

Draufsicht

Seitenansichten 92

Bewehrung:

bung, der gerade mittlere Teil und die obere Wölbung.

Zwar kann laut Hersteller bei Nutzung des Spezialbindemittels auf Bewehrung verzichtet werden, zur Sicherheit sollte aber noch ein Glasfasergewebe eingebracht werden. Auch um eine möglichst geringe Wanddichte zu erhalten.

Der Vorteil des Entwurfes liegt hierbei darin, dass obere und untere Schale identische Wölbungen aufweisen. Deshalb werden nur zwei unterschiedliche Einstellungen benötigt.

Dies könnte zum Beispiel folgendes sein: V. Fraas – Dreidimensionales Aramid Glasfasergewebe „SITgrid“.

Hierbei werden zwei Glasgitter mit einem Polfaden zu einer räumlichen Struktur verbunden. Die Gittergröße beträgt 10*10mm.

Schalung: Als Schalung könnte eine Form aus XPS gefräst werden. Die Form müsste aus drei Teilen bestehen. Einmal die untere Wöl-

Schnitt 93

Auf Grund der gewählten Betonzusammensetzung sollte das Kanu gegossen und nicht geklopft werden, da dieser selbstverdichtende Eigenschaften aufweist.

Oberflächenbehandlung: Es ist keine Oberflächenbehandlung geplant. Die Farbe soll über Pigmente in der Betonmischung entstehen.

Das Logo wird mit Hilfe einer Fotobetontransferfolie von Remei auf die Betonoberfläche aufgebracht.

Vorderansicht

Betonzusammensetzung: Nanodur® Compound 5941 ist ein Spezialbindemittel der Dyckerhoff AG für Ultra High Performance Concrete (UHPC). Die besonderen Eigenschaften ermöglichen den Einsatz von zementgebundenem Beton auch außerhalb des Bauwesens.

Heraussragende Fähigkeiten an Rissefreiheit, Genauigkeit und Quell und Schwindverhalten (bei verwendung von Schwindreduzierer).

Nanodur-Beton ist deutlich weniger „klebrig“ und zäh als klassischer UHPC mit Silikastaub. Deshalb werden keine Spezialmischer benötigt, sondern es können die in jedem Fertigteil- oder Transportbetonwerk vorhandenden Trogmischer oder Doppelwellenmischer verwendet werden.

Basalt der Körnungen 1/3 oder 2/5 oder 4/8mm verwendet werden.

Unbewehrte, faserfreie, nicht thermisch nachbehandelte Nanodur-Betone weisen bei der Normprüfung an Mörtelprismen je nach Rezeptur eine Biegezugfestigkeit von 15-25 N/mm² auf.

Damit verbleibt dieser Beton sehr lange im ungerissenen Zustand. Er kann somit wirtschaftlich in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine Rissbildung nicht erlaubt ist und die Zugfestigkeit des Materials das maßgebende Kriterium darstellt.

Bei diesen Anwendungen kann man auf Bewehrung und Fasern verzichten, was deutliche Kostenvorteile birgt.

Die verwendeten Sand- und Splittfraktionen beeinflussen die Betoneigenschaften nur wenig. So kann regional verfügbarer, naturfeuchter Grubensand 0/2 und Hartgesteins splitt wie z.B. Auftriebskörper:

Material Einwaage Splitt, z. B. Basalt 1/3 mm, naturfeucht

880

kg/m³

Sand 0/2 mm, naturfeucht

430

kg/m³

Gesamtgewicht:

Nanodur Compound 5941

1.050

kg/m³

Umgerechnet in Newton:

Fließmittel und Schwindreduzierer

26

kg/m³

Sicherheitszuschlag:

185,50 kg 1819,13 N 100,00 N

w/z-Wert, circa 0,26 Dichte, circa 2.500 kg/m³

1819,13 N + 100,00 N = 1919,13 N 1919,13 N / 1000 kg/m² / 9,81 m/s = 0,195 m³

Materialliste: XPS, Transferfolie, Materialien aus Betonzusammensetzung, Pigmente, Ruderbedarf

Die Auftriebskörper müssen 0,2 m³ Wasser verdrängen.

Quelle: Dyckerhoff 94

Abmessung und Gewicht:

Auftriebsnachweis:

Länge: 5,50 m

Wasserlinie: 0,20 m

Breite (Breiteste Stelle):

0,81 m

Volumen bis Wasserlinie:

Höhe (mittlere Spante):

0,40 m

0,35 m³ * 9,81m/s * 1000 kg/m² = 3433,50 N

Wandstärke: 10 mm

Außenfläche:

Tragfähigkeit beträgt 350 Kg.

Gesamt Eigengewicht des Kanus: Gewicht pro laufenden Meter:

7,42 m²

185,50 kg 33,73 kg

3433,50 N / 9,81 m/s = 350 kg

Abzüglich Gewicht Kanu:

185,50 kg

Abzüglich Gewicht zwei Personen:

150,00 kg

Sicherheit von 14,50 kg bleibt.

95

0,35 m³

96

FB1-D Wellenreiter Idee war es, die positiven Eigenschaften zweier unterschiedlicher Boottypen zu kombinieren und die positivsten Eigenschaften beider Systeme so effektiv wie möglich zu nutzen.

Erstens die ursprüngliche Form des Einbaumes, wie er noch heute häufig in Gebieten mit großen Wasserflächen als Transportfahrzeug genutzt wird. Positive Eigenschaften: sehr stromlinienförmig, durch die Positionierung der Person (mittig oder am Heck) kann das Boot unterschiedlich gut navigiert werden. Gleiches gilt beim Speedboot. Es läßt sich am besten steuern, wenn es mit sehr hoher Geschwindigkeit unterwegs ist. Das liegt daran, dass fast die komplette Masse des Bootes vom Motorantrieb aus dem Wasser „gedrückt“ wird und so fast nur noch das Ruder tief im Wasser steht. Das Ruder sollte allerdings, um die Tiefe zu begrenzen, stromlinienförmig in zwei feste Ruder unterm Heck ähnlich der Bauchflosse eines

Fisches aufgeteilt sein. Genauere Form siehe Modelle.

Einbaum 97

Thomas Heweling, 15229069

Durch die Kombination beider Bootstypen soll also ein Boot entstehen, welches durch Verlagerung des Gewichtes entweder sehr schnell auf geraden Strecken oder sehr wendig auf ungeraden Strecken sein kann.

Namensgebung „fb1-D Wellenreiter“ Der Name ist eine Zusammensetzung aus dem Fachbereich der Hochschule OWL. Fachbereich 1 (Detmolder Schule für Architektur und Raumkunst) und dem Anfangsbuchstaben des Standortes, an dem das Boot gebaut wurde (FH Detmold) Der Zusatz „Wellenreiter“ soll mit einem Augenzwinkern ein Bild im Kopf des Betrachters entstehen lassen, wie sich das Boot auf dem Wasser verhalten wird.

Speedboot

Ansichten und Schnitte

98

Materialerfahrungen und Beton/ Mischungsverhältnisse Im vergangenen Semester konnten wir bereits einige umfangreiche Praxistests im Bezug auf Betonmischungsverhältnisse Zuschläge, und Bewehrungen im Wahlpflichtfach (CONCRETABLE / ANOTHER BRICK IN THE WALL- 3D DURCHDRINGUNGEN) machen.

Es stellte sich heraus, dass eine Mischung, die sich wie folgt zusammen setzt am besten in Bezug auf Aussteifung, Zug und Druckkräfte bewährt hat. In Anteilen wurden folgende Mischungen zusammengestellt: 1.

2.

3.

4.

5.

eine Hand Glasfaserstücke 50 mm Länge als Bewehrung.

10,66 Splitt 13,33 Sand 6,66 Zement 1,64 Asche

6. 0,64 Microsilica 7. 0,064 Fließmittel 8. 3,6 Wasser Im Fall des Betonbootes sollte allerdings eine steifere Bewehrung eingebracht werden. Möglich währe ein Glasfasergewebe, welches die Fläche noch mehr versteifen würde.

Konstruktion Zunächst muss eine Negativform aus XPS besser bekannt als Styrodur hergestellt werden. Die Form ist in der Oberfläche möglichst sauber auszuschleifen und zu versiegeln, damit kein Beton in den Poren haften bleibt. Danach wird die erste dünne Schicht Beton aufgebracht, auf die die Glasfasermatte gelegt wird. Hierauf wird dann auf die letzte Schicht (also die Außenhaut) von Hand aufgetragen und mit dem Glätteisen verspachtelt.

Materialtests 99

Abmessung und Gewicht „FB1-D Wellenreiter“

Eintauchtiefe ca 35 cm bei voller Besetzung Eigengewicht (Betonhülle) 2,98 m² x 0,02m Schichtdicke = 0,0596 m³ Betonmasse x 2400 kg/m³ Mittlere Rohdichte = 143,04 kg Eigengewicht

Länge: 4 m Breite: (Breiteste Stelle) 0,9 m

Traglast bis zur WL (Wasserlinie) 0,377 m³ = 377kg Verdrängungsvolumen

Höhe: 0,45 m Wandstärke: 2 - 3 cm Gesamt Eigengewicht des Kanus: 143,04 kg Gewicht Pro laufenden Meter: 35,76 kg/m

377,00 kg Verdrängungsvolumen - 143,04 kg Eigengewicht - 100,00 kg Sicherheitszuschlag = 133,96 kg Traglast Maximal

Bewehrung: Glasfasermatten

XPS Modell (Quelle; cs-network.de)

Glasfasergewebe 100

Modellversuche

Alternative Bewehrung

Zunächst habe ich den Grundkörper von Hand aus Styrodur ausgeschliffen und die Oberfläche möglichst gleichmäßig glatt gestaltet, soweit dies beim Styrodur denn möglich war. Danach habe ich dann eine möglichst dünne Schicht Ton (ca. 5 Millimeter) aufgebracht und die Oberfläche glatt gestrichen. Schon beim Tonmodell zeigte sich, dass das Betonmodel eine Herausforderung werden würde, da die dünne Materialstärke doch sehr schwer zu verarbeiten ist. Auch das Anbringen und Modellieren der beiden Finnen sollte eine große Herausforderung darstellen.

Nachdem der Ton mehrere Stunden getrocknet war zeigten sich leider erste Risse. Da Ton bekanntlich beim Trocknen bis zu 5% schrumpfen kann, brach mir das mühsam erstellte Modell beim Ausschalen in drei Teile. Auch nachträgliches Flicken der Bruchkanten half nicht. So konnte ich den „Schwimmtest“ leider nur mit meinem Styrodur Grundgerüst machen. Dies schwamm naürlich auch unter hoher Gewichtsbeladung.

Alternativ zur üblichen Glasfaser- oder Stahlbewehrung habe ich den Vorschlag gemacht, einmal eine andere Bewehrung einzubauen. Die erste Idee war eine Art Korbgeflecht oder alternativ andere webbare, natürliche Materialien zur Versteifung in den Beton einzubringen. Zweite Idee war ein grobes Geflecht aus dünnen Hochdruckschläuchen. Ziel sollte es immer sein, dass Gewicht soweit wie möglich zu verringern. Beide Bewehrungsmöglichkeiten hatten allerdings immer einen Nachteil. Beim natürlichen Gewebe war es, dass es halt natürliches Gewebe war und die Vorschriften der Regattaveranstalter in Nürnberg dies nicht zuließen. Kunststoff hingegen war erlaubt, nur nicht in den Menge, in der ich sie für mein Hochdruckschlauchgewebe benötigt hätte.

Kanu aus 5 Millimeter Ton 101

Alternative Bewehrung

102

Entwurf ◁ Nappo ▷

Manuela Wollmann, 15276012

Der Vorfahre des Kanus ist das Faltboot der Inuiten. Damals bestand ein Kanu aus einem Gestell von Knochen und wurde mit Tierhaut bespannt. Heute sind Kanus meist aus einem Stück, Holz und Kunststoff sind favorisierte Materialien. Auch auf dem Markt zu finden sind Faltboot ähnlich das der Inuiten, mit einem Innengestell aus Holz oder Kunststoff und einer Bespannung aus Gewebe. Sämtliche Einzelteile aus denen sich das Faltboot zusammensetzt sind oftmals sehr sperrig, vielfältig in ihrer Form und groß in der Anzahl von Elementen.

Meine Idee ist es eine Art Faltboot mit nur wenig verschiedenen Einzelelementen und möglichst gleicher Größe zu entwickeln.

Beide Punkte garantieren einen mühelosen Transport und einen noch einfacheren Aufbau vor Ort.

Faltboot zerlegt 103

Für die Formfindung habe ich neben der Analyse von Kajaks und Kanadiern von marktführenden Herstellern Faltboote der etwas anderen Art analysiert. Boote aus Papier gefaltet, die Standardversion ist weit bekannt und verbreitet, es gibt allerdings auch noch ein paar andere Falttechniken aus der Origamikunst bei denen Bootsformen entstehen, die der Realität recht nahe kommen. Während die hier in grün dargestellte Variante im Querschnitt sehr eckig und breit ist, ist das Blaue sehr v-förmig und schmal. Beides hat seine Vor- und Nachteile, welche sich besonders in der Stabilität im Wasser, der Schnelligkeit und der Wendigkeit wiederspiegeln.

Da bei der Regatta nur Schnelligkeit und Wendigkeit zum Sieg führen, sollte das Kanu ein Allrounder werden.

Papierfaltboote

Das grüne Papierboote war besonders interessant in seiner Form (1). Im Grunde bestand es aus der Halbierung von einem Quader mit zwei quadratischen Pyramiden an den beiden Enden (2). Daraus schloss sich die Überlegung anstatt des Quadrates im Querschnitt ein Achteck zu verwenden um das Ganze runder zu gestalten (3). Halbiert man das besagt Volumen wieder, kommt im Querschnitt eine recht bekannte Bootsform zum Vorschein (4). Diese Rundung hat allerdings gleichzeitig den Nachteil, dass zum Einen die Stabilität nicht gewährleistet ist und zum Anderen die ebene Sitzfläche sehr klein ausfällt. Aus diesem Grund ist ein Verbreiterung der Mitte als sinnvoll anzusehen (5).

Bei der Abwicklung des Faltbootes stellt sich dann heraus, dass die geometrische Form, die Raute, sich über die gesamte Oberfläche netzartig legen lässt. Oftmals ist die Raute eine ebene Fläche, an den Knickpunkten ist die Raute dann entweder längs oder quer geknickt. Die gesamte Bootsform lässt sich also aus drei verschiedenen, aber dennoch gleich großen Rauten

Volumenvarianten

zusammensetzen. Die Form erinnert einen schnell an die Süßigkeit Nappo, welche in drei verschiedenfarbigem Papier eingepackt ist. Auf Grund der Analogie lag es nahe die drei verschiedenen Elemente mit den drei Farben zu versehen und dem Kanu den Namen Nappo zu geben. Packt man 12 gerade Rauten plus 3 halbierte, 16 längs geknickte Rauten und 6 quer geknickte plus 2 halbierte zusammen, ergibt sich ein 4,72 Meter langes, 77 Zentimeter breites und knapp 40 Zentimeter hohes Kanu. Die Raute an sich hat dabei eine Kantenlänge von circa 53 Zentimetern, einem spitzen Winkel von 35 Grad und einem stumpfen Winkel von 145 Grad.

Nachdem die Form geklärt ist, geht es nun um die Betonzusammensetzung, die Bewehrung und die Aussteifung.

Folgende Eigenschaften werden von dem Beton erwartet, ein geringe Rohdichte um ein kleines Gesamtgewicht zu erzielen, hohe Biege-Bruch-Festigkeit und eine hohe Dichtigkeit.

Besonders letzteres ist von großer Bedeutung, da Wasser sich heimtückischerweise immer seinen Weg sucht. Voraussetzung

Raute a) gerade b) längs geknickt

c) quer geknickt 104

4,72

53 145,00°

1

75

1

9 29

39

77

Ansicht / Draufsicht / Querschnitt (maßstabslos) 105

ist daher eine möglichst glatte, fehler- und lukenfreie Oberfläche zu gestalten. Um diese Eigenschaften anschließend zu erhalten wäre ein Hochhofenzement, dieser ist bekannt für seine hohe Druck- und Biegezugfestigkeit, denkbar. Die Gesteinskörnung sollte dabei unter 0,5 mm liegen, weitere Zusatzstoffe wie Flugasche oder Gesteinsmehl helfen, die Oberfläche zu verfeinern, indem es als Füllstoff für Hohlräume dient. Zusätzlich müssen aufgrund des Farbwunsches Farbpigmente untergemischt werden. Fließmittel und Verzögeren helfen ebenfalls bei der Verarbeitung.

Für die Bewehrung bietet sich Gewebe an, da dadurch Bauteildicken von wenigen Millimetern möglich sind. Außerdem ist eine textile Bewehrung leicht im Gewicht. Als Bauteildicke sind anfänglich 10 Millimeter veranschlagt, nach verschiedenen Versuchen und deren Auswertung wäre eine Reduzierung denkbar.

Auftriebsnachweises ergibt eine Wasserlinie von 9,3 cm, ganze 29,3 cm der Bootswand lägen oberhalb der Wasserlinie, eine Verlängerung des Bootes mit dem Hintergedanken „Länge läuft“ wäre durchaus denkbar.

Bleibt noch die Frage zu klären wie die Einzelelemente stabil miteinander verbunden werden ohne Wasser hindurch zu lassen.

Das Verschlusssystem eines Einmachglases stellt sich dabei als denkbare Möglichkeit heraus. Einhaken, mit wenig Kraft dank des Hebelarmprinzips verschließen und aufgrund des Gummiringes zwischen Glas und Deckel ein dichtes Gefäß bekommen. Ein ähnliches Verbinden der Platten mit filigranen Metall Haken und einer Gummiabdichtung entlang der Kanten könnte demnach die Lösung sein.

Mittels aller nun bestimmter Faktoren lassen sich erste Berechnungen durchführen (siehe rechts). Das Ergebnis des

Diese Gesamtkonstruktion hat die Vorteile eines einfachen Transports und Aufbau vor Ort. Außerdem lässt sich das Kanu je nach Bedarf verlängern oder verkürzen. Warum also nicht ausprobieren ein ganz langes Kanu zusammenzusetzten, sodass das ganze Team einsteigen und paddeln kann.

textile Bewehrung

Analogie Einmachglas 106

Abmessung und Gewicht / ◁ Nappo ▷

Auftriebsnachweis / ◁ Nappo ▷

l = 4,718 m b = 0,773 m h = 0,386 m

Gesamtgewicht = Auftriebskraft Fges = Gesamteigengewicht + Personengewicht Personengewicht = 160 Kg Fges = 92,6 kg + 160 kg = 253 kg = 2,53 kN

Wandstärke = 10 mm (Reduzierung nach Versuchen) Flächenberechnung (zeichnerisch ermittelt) AEinzel = 0,167 m2 Ages = 36 * 0,167 m2 = 6,01 m2 Volumenberechnung (zeichnerisch ermittelt) VQuader = 4,06 * 0,25 m2 = 1,015 m3 VPyramide = (A * h) : 3 = (0,25 m2 * 0,329 m) : 3 = 0,0274 m3 Vges = VQuader + VPyramide = 1,015 m3 + 0,0274 m3 = 1,05 m3

Spezifische Gewicht des Schwimmkörpers (Wichte) γ = FG : V = 2,53 kN : 1,05 m³ = 2,41 kN/m³ Eintauchtiefe w = 0,386 m * (2,41 kN/m3 : 10 kN/m3) = 0,093 m = 9,3 cm Freibord f = 38,6 cm - 9,3 cm = 29,3 cm

Gewichtsberechnung (Angaben nach Tabellen oder Erfahrungswerten) Betoneigengewicht mit einer Wandstärke von 10 mm Mörtelrohdichte 1,5 kN/dm3 1500 kg/m³ * 6,01 m² * 0,01 m = 90,15 kg Gewebematten auf das ganze Boot verteilt 200 - 600 g/m2 0,400 kg/m² * 6,01 m² = 2,44 kg GKanu = 92,6 kg

(19,62 kg/m)

Modell beim Schwimmtest 107

108

4.3 Bauwochenende Über Pfingsten durfte sich keiner was vornehmen. In drei Tagen sollte das Kanu fertig gegossen sein, damit nach genug Zeit zum Trocknen das Falten und Verfugen beginnen konnte. Freitag, Samstag, Sonntag und der Montag als Joker sind wir vorübergehend in die Hochschule eingezogen.

nicht mehr viel aber bei allen stieg die Vorfreude auf Samstag wenn es richtig losgehen konnte.

Am Freitag mussten zuerst alle unangenehmen Vorbereitungen getroffen werden. Was uns allen wohl am schlimmsten in Erinnerung blieb und beim ein oder anderen zu Albträumen geführt hat war das Abkleben der Schalungselemente. Schon beim Bau des Prototypen war dies der aufwendigste Schritt. Da das Abkleben sehr Zeitintensiv war, blieb am Freitag nicht mehr viel Zeit für andere Dinge. Außer dem Ausrichten des Schaltisches und das zusammenpuzzlen und kleben des Bauplans schafften wir

Allerdings bereiteten uns ungeplant aufwändige Arbeiten am Samstag ein leichtes Motivationsloch. Es war nicht immer ganz klar, ob wir am Samstag die Schalung fertig bekommen würden, sodass am Sonntag „nur noch“ betoniert werden musste. Das Sortieren der Schalungselemente forderte gute Augen zum Lesen der Nummerierungen und zeigte deutlich wer von uns definitiv keine Brille brauchte. Außerdem musste unser Bewehrungsgewebe an jedem einzelnen Faden gespannt und festgetackert werden. Und für die Perfektionisten unter uns welche einfach nicht platt zu bekommen waren mussten alle Fugen auch noch mit Ton verschlossen werden.

Abkleben der Schalelemente

Sortieren der Schalelemente

109

110

Am Sonntag konnte der spannendste Teil aber doch noch beginnen. Zwei bereiteten die Mischungen vor, einer mischte diese dann verarbeitungsbereit an, einer hatte den schwarzen Peter und musste die ganze Zeit rühren und der Rest durfte betonieren. Jeweils ein Dreieck wurde von mehreren Personen bearbeitet. Während einer rum ging und häppchenweise Beton verteilte, hielt einer das Gewebe hoch, während wieder ein anderer den Beton verteilte. Durch gelungene Zusammenarbeit dauerte dies ausnahmsweise kürzer als gedacht und alle waren stolz und hätten am liebsten eine Stunde später schon ausgeschalt.

Da dieses Wochenende von besonderer Bedeutung war für das Projekt, wurde viel Wert gelegt auf eine gute Gruppenstimmung und Karl Patrick setzte sich mit seiner besonderen Grillfähigkeit für das Wohl aller ein. Damit er nicht ein fünf Gänge Menü zauberte und uns auch noch bei den wesentlichen Arbeiten helfen konnte mussten wir ihn schon im Voraus zurückhalten. So gab es Am Samstag nach abgeschlossener Arbeit ein Grillfest mit Besonderheiten wie „BeerCanChicken“.

BeerCanChicken 111

Betonieren

Die große Ernüchterung kam schnell beim Ausschalen. Ein kleiner Zahlendreher in der Berechnung der Betonmischung verursachte die Unbrauchbarkeit unseres Kanus. Da wir nun unter großem Zeitdruck standen fiel das zweite Bauwochenende wesentlich pragmatischer aus. Die wesentlichen Änderungen bestanden aus einem anderen Schalungsmaterial, weswegen wir uns die Arbeit des Abklebens ersparen konnten und bestelltem Essen. Für das Material wurde da gerne auch mehr Geld ausgegeben.

Für den zweiten Versuch das Kanu zu gießen benötigten wir Dank drei Tagen Erfahrung und neuen Materialien nur noch zwei Tage. Bei einem dritten Versuch hätten wir es sicher an einen Tag geschafft.

Durch den Zeitverzug der nun entstanden ist mussten alle anderen Arbeiten die noch ausstanden wie Falten, Verfugen und optischen Verfeinerungen leider in Kleingruppen nach und nach ausgeführt werden.

Unser erstes Kanu

Beim Zweiten weiß mans besser

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5 Regatta Transport / Anfahrt _ Der Donnerstag stellte sich nochmals als recht stressig heraus, letzte Arbeiten am Boot wurden vormittags erledigt. Verpackt in die vorbereitete Kiste und gepolstert wie eine Porzellanvase ging es, nach dem gemeinsamen Mittagessen, ans Verladen in den Transportbully. Zusammen mit der Verpackung hatte das Boot einiges an Kilogramm zugenommen, also war diesmal wirklich jede freie Hand gefragt beim Verladen zu helfen. Nicht ganz passend für den 5 m langen Bully musste das ganze entsprechend gesichert und die Türen fixiert werden und das alles bei wirklich heißen Temperaturen, die kurz nach dem Aufbrechen durch strömenden Regen ersetzt wurden, passend zu dem halboffenen Billy aus dem noch der Bug des Kanus zu sehen war. Nach dem einen oder anderen Stau, zusätzlich zu den 5 Stunden Fahrt, waren wir umso erleichterter

Der letzte Schliff 113

gegen 22 Uhr endlich an unserem Ziel angekommen zu sein.

Nach einer aufwendigen Suche nach dem Schlüssel zu unserem Häuschen auf dem Campingplatz, haben wir den Tag, in einer lockeren Atmosphäre bei einem halbwegs kühlen Bier, auf der Terrasse ausklingen lassen.

Das Verladen

Fertig zum Transport

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Vortag _ Am Freitagmorgen war die Aufregung im Team nicht zu übersehen, alle waren gespannt auf den Tag und nachdem wir mit Stolz unsere Team-T-Shirts angezogen hatten, ging es endlich zum Regattagelände. Angekommen musste erst der Stand aufgestellt und das Kanu zur Prüfung der Maße und des Gewichts gebracht werden. Mit 132 kg und 10 mm durchgehender Wandstärke lagen wir mit unseren Berechnungen doch relativ richtig. Die Macken an der Oberfläche haben uns in diesem Fall sogar vor einer Disqualifizierung bewahrt. „Sehr sauber gearbeitet“ war der Kommentar der Juri, was für unser ästhetisches Verständnis schon ziemlich befremdlich klang.

Nach dem erfolgreichen Prüfdurchgang konnte das Kanu auch endlich auf sein vorbereitetest Podest. Im Großen und Ganzen war dieser Tag ein voller Erfolg! Das Interesse an unserem Boot war bei allen groß, Besucher aber auch andere Teams haben mit Begeisterung Fragen zu dem Projekt gestellt. Für Verwunderung und große Augen sorgte jedoch jedes Mal die Aussage, dass wir ein reines Architektenteam sind, so auch bei der Juri. Nach der erfolgreichen Präsentation vor den beiden Juri Teams war es

unser fertiger Stand 115

endlich soweit die erste Jungfernfahrt zu unternehmen. Die erste Fahrt in einem Boot an dem man monatelang gearbeitet hat kann man nicht mit Worten wiedergeben! Es war ein sehr euphorischer Augenblick für alle Beteiligten. Doch unsere Freude wurde leider durch das viele Wasser, das durch die Fugen gesickert war, getrübt worden. Es stellte sich heraus, dass die Fugen vor allem an den Knickstellen im Bug nicht richtig dicht waren. Besorgt um die Sicherheit des Bootes bei dem Wettkampf mussten wir jetzt überlegen wie die offenen Stellen abgedichtet werden können. In etwas betrübter Stimmung mussten wir noch den T-Shirt Wettbewerb über uns ergehen lassen der in der naheliegenden Arena stattfand. Alle Wettkampfteilnehmer hatten die Möglichkeit sich und ihr T-Shirt auf der Bühne zu präsentieren. Kurz zusammengefasst dominierten bei den jeweiligen Showeinlagen viel nackte Haut und/oder sexistische Andeutungen, was nicht ganz unserem Humor entsprach, oder aber unser Alkoholpegel nicht ausreichte, sodass wir uns als Gruppe recht schnell verzogen und den Abend früh beendet haben.

Die Taufe durch unseren Bootspapa

Nicht zu übersehen

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Wettkämpfe _ Am Samstag (22. Juni 2013) in der Frühe, um genau zu sein um 7:45 Uhr, starteten die Wettkämpfe, beginnend mit den Vorläufen der Männer. Aber nicht für uns. Nachdem wir bei der Jungfernfahrt den Abend zuvor einige undichte Stellen zu melden hatten, stand erstmal Abdichten auf der Tagesordnung.

Dies forderte den Rücktritt unseres Männerteams, bestehend aus Max und Gökay, der extra zur sportlichen Unterstützung mitgereist war. Unser Fehlen fiel auch der Konkurrenz auf, sodass kurze Zeit später die Aachener (RWTH Aachen) mit ihrem Notfallköfferchen vor unserem Stand standen und uns mit „geheimen Wundermitteln“ aushalfen. Pünktlich zu den Vorläufen der Frauen wurde Emil zu Wasser gelassen. Nun hieß es einsteigen, zum sogenannten Wartebereich paddeln, dort warten bis man aufgerufen wurden um dann zur Startlinie zu paddeln. In jedem Vorlauf starteten 4 Teams auf 4 Bahnen (plus einer Ersatzbahn, falls eine Bahn durch ein langsam vorankommendes Kanu besetzt war). Der sportliche Wettkampf bestand darin 125 Meter gerade aus zu paddeln, am Ende der Strecke um die große weiße Wendeboje herumzukommen und

das Wundermittelchen 117

dann anschließend Slalom zurückzupaddeln. Die Slalomstrecke war ebenfalls 125 Meter lang, der zurückzulegende Weg zwischen den Markierungsbojen betrug jeweils 25 Meter, 4 Bojen mussten jeweils auf der richtigen Seite passiert werden.

Geschah dies nicht, gab es 20 Strafsekunden, bei Verfehlung von zwei Bojen sowie Verfehlung der Wendeboje drohte die Disqualifizierung.

Und schon ging es los, auf der geraden Strecke schafften wir es gut Fahrt aufzunehmen. An dem Satz „Länge läuft“ ist was dran.

Als nicht ganz so einfach stellte sich das Wendemanöver am Ende der geraden Strecke heraus. Die Wendigkeit unseres Kanus ist nicht ganz so hervorragend, sodass wir auf dem Weg zurück, auf der Slalomstrecke, an Schnelligkeit verloren. Ins Ziel gekommen sind wir, leider nicht als erste, aber auch nicht als letzte. Ganz ähnlich verlief die Hoffnungsrunde für uns. Auch wenn wir im sportlichen Wettkampf nicht ganz mit vorne dabei waren, so war der Spaßfaktor, den das Kanu uns auf dem Wasser bereitet hat, ganz weit oben.

noch 5 Minuten

los gehts!

118

Afterwork _ Nach dem Ausscheiden in den Wettkämpfen waren wir schließlich sehr glücklich mit dem Ergebnis und konnten uns erstmal einen richtigen Überblick über die gesamte Veranstaltung verschaffen. Jetzt konnte auch endlich jedes Teammitglied mal das Paddel in die Hand nehmen und „Emil“ Probefahren. Das Boot stellte sich doch als recht robust heraus und im Laufe der Wettkämpfe konnten wir richtiges Vertrauen zu unserem Kanu aufbauen. Nach der Rettung der Fugen am Morgen durch das Team der RWTH Aachen, haben wir mit Freude mitgefiebert als ihr Faltboot noch im Rennen war. Später ergab sich sogar die Gelegenheit die Boote kurz zu tauschen und auszuprobieren.

Pappfigur im Kanu auf dem See. Die Pappfigur stellte ein Teammitglied dar, das das Wochenende nicht dabei sein konnte, da seine Eltern in Urlaub gefahren sind und ihn mit den Hunden zu Hause gelassen haben, und nackte Überraschungen. Gegen Mitternacht hatten wir dann einen weiteren Grund zu feiern, Vika hatte Geburtstag. Insgesamt eine rundum gelungene Veranstaltung mit hohem Spaßfaktor und Festivalflair.

Nachdem die offizielle Veranstaltung beendet war, ein kleiner Teil unserer Gruppe abgereist ist, haben wir das Angebot der Aachener angenommen und den Abend mit gemeinsamen Grillen begonnen. Im Verlaufe des Abends gab es dann Flunkyball im ganz großen Stil, sonderbare Geschäftsabwicklungen, ein Kanu wurde für 4 Flaschen Bier einem anderen Team abgekauft und anschießend als Feuerstelle verwendet, Verbrennung einer

Gewinner waren wir trotzdem 119

gelungener Abschluss...

...einer erfolgreichen Regatta

6 Erfahrungen Einige Dinge sind uns schon während der Bauzeit des Kanus, aber auch bei dem finalen Event in Nürnberg deutlich geworden und für die Zukunft verbesserungswürdig.

1. Die Zeitplanung

Das Projekt wurde uns Mitte März vorgestellt und richtig los ging es mit der Bearbeitung Ende März. Bis Mitte April hat jeder der Projektteilnehmer an einem eigenen Bootsentwurf gearbeitet und dann gab es eine Jurysitzung, bei der das „Realisierungsboot“ ermittelt wurde. Weitere zwei Wochen wurde das Boot in der Gestaltung optimiert und parallel dazu wurden erste Versuche mit der Fugentechnik gemacht. Das erste Bauwochenende (Pfingsten/Mai) war mit drei Tagen recht großzügig bemessen, allerdings floppte das Kanu aufgrund einer fehlerhaften Beton-

mischung. Um ein neues Boot zu bauen wurde die Zeit immer knapper, zumal wir es mit unserer ersten Teilnahme ohne jegliche Hintergrundinformationen und Erfahrungswerte realisieren mussten. Als letzte Möglichkeit blieb nur noch ein Wochenende übrig und wir haben alles daran gesetzt, mit einem Betonboot nach Nürnberg zu fahren. Das hat zum Schluss geklappt, war aber vor allem in den letzten zwei Wochen vor der Regatta für alle Projektteilnehmer sehr intensiv.

Parallel zu dem Schalungsbau wurden Versuche zu den Oberflächen, der Betonmischungen und der Faltbarkeit gemacht. Im Nachhinein hätten diese Punkte weitaus früher schon abgearbeitet werden müssen, was aber durch den Semesterplan nicht möglich war.

Ebenfalls sehr riskant war es von uns, mit einem bislang noch nicht zu Wasser gelassenen Boot nach Nürnberg zu fahren.

Doch da wir bis zur letzten Minute an dem Boot gearbeitet haben, fehlte auch hier schlichtweg die Zeit für eine Generalprobe.

Erster Fehlversuch 120

Alles in Allem haben wir unsere Erwartungen übertroffen, denn wir haben es geschafft, in nur 10 Wochen ein Kanu zu entwerfen, zu konstruieren und zu betonieren, wenngleich wir nach einigen Rückschlägen nicht mehr daran geglaubt hätten. Das Boot ist nicht gekentert und wir haben eine gute Figur auf der Regatta gemacht und waren absolut konkurrenzfähig.

Dennoch ist die Zeit unser größter Gegner gewesen.

2. Die Präsentation in Nürnberg

3. Die Notfallausrüstung

Wie eingangs schon erwähnt hatten wir zuvor das Boot noch nicht ins Wasser gelassen und konnten keine Aussage darüber treffen, wie dicht das Kanu ist. Den Abend vor der Regatta haben wir das Boot dann zu Wasser gelassen und festgestellt, dass etwas Wasser hineinläuft. Außer Montagekleber (der sehr auffällig in der Verarbeitung ist) hatten wir nichts zum Flicken dabei. Wäre uns nicht so freundlich von den Aachenern geholfen und die Lecks nicht halbwegs geflickt worden, hätte es passieren können, dass unser Kanu kentert.

Das CI unseres Präsentationsstandes hat das Thema des Bootes aufgegriffen. Schwarz waren die Flächen und rote Farbe betonte die Kanten. Man fand an dem Stand einige Informationen über das Boot, allerdings fehlte unser Hochschullogo. Viele Besucher erkundigten sich nach unserer Herkunft und waren sehr interessiert an unserem Boot, bemängelten aber diese fehlende Information.

Es hat zwar alles am Ende geklappt, aber eine bessere Notfallausrüstung vor Ort ist sehr empfehlenswert!

Präsentation in Nürnberg

Notfallflicken

121

7

Das Team

Max Ernst

Thomas Heweling

Carina Kisker

Viktoria Schmunk

14. Dezember 1988

18. Oktober 1983

15. Juli 1990

23. Juni 1985

M.A. in architecture \ 2014

M.A. in interior design \ 2014

M.A. in architecture \ 2014/15

M.A. in architecture \ 2014

122

123

Kilian Wahl

Karl Patrick Wessel

Lena Wilke

Manuela Wollmann

19. Dezember 1984

25. August 1987

07. August 1990

26. Februar 1988

M.A. in interior design \ 2014

M.A. in architecture \ 2014

M.A. in architecture \ 2015

M.A. in architecture \ 2014

124

8 Sponsoren Die Deutsche Forschungsgemeinschaft stand unserem Team in finanzieller und organisatorischer Beratung beiseite.

Sie ist die Selbstverwaltungorganisation der Wissenschaft in Deutschland. Dem privatrechtlichen Verein gehören als Mitglieder die forschungsintensiven Hochschulen, wissenschaftliche Verbände, außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie die Akademien der Wissenschaft an.

Ihre Kernaufgabe besteht in der wettbewerblichen Auswahl der besten Forschungsvorhaben von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an den Hochschulen und Forschungsinstituten.

Um diese nach einem mehrstufigen Entscheidungsverfahren, mithilfe einer qualitätsbasierten DFG-Förderung zu unterstützen. Damit wird die DFG eine tragende Säule für den starken Wissenschaftsstandortes Deutschland und gestaltet zugleich den Europäischen Forschungsraum mit.

Deutsche Forschungsgemeinschaft 125

In unvergleichbarer Weise hat der internationale Zementhersteller Dyckerhoff AG, innerhalb der italienischen Buzzi Unicem Gruppe von Zement und Beton, uns unterstützt. Als direkter Kooperationspartner der Bau- und Baustoffindustrie sowie des Baustoffhandels, produziert und arbeitet das Unternehmen nach den den jeweils neusten Erkenntnissen in der Bindemittel- und Betontechnologie. Wir durften ein außerordentliches Sponsoring des High-Tech Beton Nanodur® Beton erhalten.

Der NANODUR® Compound 5941 der Dyckerhoff AG ist ein Bindemittel, das weltweit erstmals eine einfache und sichere Herstellung von Bauteilen aus UHPCBetonen mit gängigen Rohstoffen und konventioneller Mischtechnik ermöglicht. Feine Zementteilchen in Kombination mit hoch reaktivem synthetischem Siliciumdioxid erreichen eine sehr homogene und extrem dichte Zementsteinmatrix. Aufgrund dieser Eigenschaft war es uns Möglich eine Wandstärke von 10[mm] zu erreichen und damit das Gewicht des Betonkanus zu reduzieren. Unfassbare Leistung. Wir danken Ihnen sehr für die Bereitstellung Ihres Hochleistungsproduktes.

Anmischen der Betonzusammensetzung

Wir sind den Firmen Remei Blomberg GmbH & Co. KG und der BPB Beton- und Prüftechnik Blomberg GmbH & Co. KG zu großem Dank verpflichtet. Mit Ihren Produkten und Dienstleistungen sind Sie für Betonwaren, Betonfertigteile, Transportbeton, die richtige Dosiertechnik, sowie unterstützende Betonzusatzmittel zur Bearbeitbarkeit auf der Baustelle und der nach DIN-Zertifizierten Prüftechnik die richtigen Ansprechpartner.

Sie haben uns mit Fließmittel REBAflow 306 (FM), REDUPHOB® K4, ZIEGELROT REBoxid 1010 und DARKODUR Pulverpigment gesponsert und weitere erforderliche Produkte, wie Bsp. Saniermörtel der Fa. REMMERS (EP2K), zur Verfügung gestellt. Des Weiteren durften wir auf Ihre vielseitigen Erfahrungen aufbauen und uns vertrauenswürdig stets an Sie wenden.

Mit der herausragenden Leistung des belastbaren Gewebes SITgrid200KB von der Firma V. Fraas GmbH war es uns erst Möglich, trotz einer Konstruktionsstärke von 10[mm], das Gewebe vollflächig in den Beton einzuarbeiten. Jeglicher Belastbarkeit hielt das Gewebe stand. Selbst die Knickfaltungen und das Verweben aufeinandertreffender Kanten funktionierten einwandfrei. Wir danken der Firma V. Fraas GmbH für Ihr unglaubliches freundliches Engagement und die kostenlose Bereitstellung Ihres für uns so wertvollen Produktes. Wir sind begeistert! Weiterhin bieten Sie innovative und kundenindividuelle textile Speziallösungen in hochwertiger Qualität an.

Mithilfe des formbaren Gewebes sind freie Strukturen in Beton einwandfrei Umsetzbar und bilden ungeahnte Möglichkeiten!

Betonbestandteile

Bewehrungsgewebe 126

Die Perfektion zeigt sich im Detail. Bevor ein Projekt umgesetzt wird, greifen wir auf die CAD-Planungssoftware Vectorworks zurück. Von den einzelnen Entwurfsideen der jeweiligen Teammitglieder bis zur vollständigen 3D-Umsetzung des Kanus, war uns die Software stets ein effektiver Begleiter. Zu Beginn des Prozesses setzten wir unsere ersten Entwurfsideen in ein räumliches 3D-Bild um. Im Vorfeld konstruierten wir mit der Software das Kanu auf den Milimeter genau, um in den weiteren Bearbeitungsschritten die Prozessdatei für das Schneiden der Schalungselemente mit dem LaserCutter anzufertigen.

Des Weiteren ermöglichte uns die Software das Berechnen des Volumenkörpers und die damit zu ermittelnde Auftriebsfähigkeit. Selbst der Winkel der einzelnen Knickpunkte wurde mit Vektorworks berechnet, um eine optimale Faltung herzustellen.

Wir danken der Firma ComputerWorks GmbH, die uns mit einer großzügigen finanziellen Spende unterstützt hat. Hierdurch war es uns Möglich benötigtes professionales Werkzeug, verschiedene Hilfsmittel, und die Transportkosten für den Hin- und Rückweg zu finanzieren.

CAD Zeichnung 127

Besonders das finanzielle Sponsoring der Sparkasse Paderborn-Detmold setzte auf eine zweifelsohne bereitwillige Unterstützung unseres Projektes. Wir konnten, treu dem Sparkassen-Slogan „Kraftvoll gemeinsam in die Zukunft“, mit unserem Teamgeist und dem Kanu folgen! Wir möchten uns bei Ihnen für Ihre großzügige Förderung bedanken! Sicherlich ist die Sparkasse als finanzieller Dienstleister sehr bekannt und trägt mit Ihrem zahlreichen sozialen Engagements sehr dazu bei, dass Sie zu einem wertvollen Faktor unserer Gesellschaftgeworden ist. In jeglicher Hinsicht bietet die Sparkasse PaderbornDetmold einen immense Auswahl an verschiedensten Chancen das eigene Kapital, mithilfe Staatlicher Förderungen, in eine sinnvolle private Altersvorsorge aufzubauen, oder auch Investitionen in eine eigene Immobilie. Somit ist die Sparkasse Paderborn-Detmold für Privat-, Firmen- und öffentlichen Kunden ein fähiger Dienstleister, der Sie mit einem entsprechend Kundenorientierten Finanzkonzept unterstützt!

Sparkasse Paderborn-Detmold

Die optimale Vorbereitung ist das Training. Um im KanuWettkampf ein bestmögliches Gefühl für das Handling zu entwickeln stand mit Rat und Tat uns das Team vom Rio Negro außergewöhnlich beiseite. Für Ihre Mitwirkung und die bestmögliche Mithilfe möchten wir uns bei Ihnen zu tiefst bedanken.

Rio Negro organisiert seit 1994 Kanutouren in Ostwestfalen.

Dabei umfasst das gesamte Angebot acht sehr unterschiedliche Streckenabschnitte, die in Kombination auch im Rahmen mehrtägiger Wanderfahrten erlebt werden können. Mit einer hochwertigen Ausbildung des Teams und einem stetigen Ausbau der kanutouristischen Infrafstruktur, sowie einem nachhaltigen Kanutourismuskonzept glänzt das Unternehmen seit 2007 an der Bega in Bad Saltuflen. Zusätzlich zum Kanu- und Outdoorevent bietet die Kanustation noch ein Seminarhaus an, mit der direkt Anschlußmöglichkeit die Kanutouren auf der Bega und Werre zu beginnen oder eine Grill- und Picknickmöglichkeit direkt am Wasser zu nutzen. Wir danken Ihnen sehr für diesen eindrucksvollen Einblick in die spannende Kanuwelt!

Trainingsutensilien

Für die Stärkung unseres Teams stand uns das fachmännische Grillcatering Unternehmen „Grill-Center-OWL“ aus Bielefeld beiseite. Wir erhielten am anstrengensten Konstruktionswochenende von unserem Sponsor Lebensmittel, die vollständige Profigrillausrüstung und das erforderliche Know-How um in indirekter Methode uns zu begrillen. Mit gestärkten Kräften war es uns Möglich, dass Hochleistungswochenende erfolgreich abzuschließen. Wir möchten uns für diese Mitwirkung recht Herzlich bedanken! Schließlich ist für den Chef Herrn Hans Dieter Riemen das Grillen zum Lifestyle geworden und erhöht die Lebensqualität. Ganz gleich ob Holz-, Holzkohle-, Gas- oder Elektrogrill bietet der Fachmann jegliche Ausstattung für den alltäglichen Grillgenuß an. Des Weiteren steht der Meister mit Herz für jegliches Grillerlebnis, auch in Form von Catering oder Events, bereit.

Sollte für einen selbst das Grillen eine Herausforderung sein, bietet das Grill-Center-O.W.L. auch Grillseminare an. In diesem Sinne: „Guten Appetit“!

Grill- und Catering vom Grill Center O.W.L. 128

Die 1863 gegründete Detmolder Brauerei sponsorte uns mit Ihren Köstlichkeiten und Spezialität dem Detmolder Bier in der Bügelverschlussflasche. Weitere Bierspezialitäten sind Detmolder Pilsener, Detmolder Landbier, Weizen und Kellerbier.

Dank der 33 Mitarbeiter erhält sich das Familienunternehmen in der 5.

Generation eine unvergleichbare Qualität.

In den letzten Jahren hat sich die Privatbrauerei Strate zum zweitgrößten Bügelverschlussflaschenabfüller Deutschlands entwickelt. Dabei erstreckt sich das Absatzgebiet mit 120 [km] um die Braupfanne herum. Jährlich werden, gemäß dem Leitsatz „In der Region - für die Region“, von der Braurei über 800 heimische Vereine unterstützt. Wir danken Ihnen sehr über Ihren Beitrag. Mithilfe dieses regionalen Engagement und den unermüdlichen Einsatz im Umweltschutz wurde die Familie Strate mit dem „Unternehmerpreis des Jahres 2000 Ostwestfalen-Lippe“ ausgezeichnet. Wir danken Ihnen!

Detmolder Pilsener von der Strate Brauerei 129

Vielen Dank!

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