Bemessung und Nachweis von Papierstrukturen

Und gleich zu Beginn müssen wir zugeben, dass dies die härteste Herausforderung war, der wir uns jemals in unserer Geschichte gestellt haben. Aber wir lieben Herausforderungen! Nach Jahren der Entwicklung und gründlichen Tests und Verifizierungen ist die am meisten gewünschte Funktion endlich da! 

Mit der neuen IDEA StatiCa F00I-Version können wir stolz verkünden, dass IDEA StatiCa verschiedene Arten von Papierstrukturen bemessen, analysieren und nachweisen kann. 

Warum Papier?

Die Geschichte des Papiers reicht bis ins alte Ägypten zurück. Seitdem wurden Billionen Tonnen Papier hergestellt, verwendet und beschrieben. Die Vorteile dieses Materials sind wohlbekannt:  

• umweltfreundlich
• vollständig recycelbar
• erschwinglich 
• weltweit zugänglich 
• einfärbbar
• essbar (in einigen Fällen)

Trotz seiner langen Geschichte ist Papier zweifellos das vielversprechendste Baumaterial der Zukunft. Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass die erste Pappkathedrale von einer Architekturlegende, Shigeru Ban, in Christchurch, Neuseeland, entworfen wurde. 

Und es ist nicht die einzige. Wir können vielfältige Verwendungen von Papier für verschiedene ingenieurtechnische Arbeiten verfolgen, wie zum Beispiel Brücken,

Unterkünfte oder Kinderspielkonstruktionen auf der ganzen Welt. Und wir glauben, alle Kinder sollten sicher spielen. 

Aber Ihre Vorstellungskraft ist hier nicht begrenzt. Was auch immer Sie sich vorstellen können, kann aus Papier erstellt, mit IDEA StatiCa bemessen und analysiert werden. 

Darüber hinaus hat jeder Ingenieur oder Architekt seine/ihre Karriere damit begonnen, Papier- oder Pappmodelle für Schulprojekte zu erstellen, richtig? Und die einzige Möglichkeit, die Stabilität und Sicherheit dieser Schulprojekte zu testen, war der praktische Test (am häufigsten verwendete Zerdrückungstests, Aufpralltests,Feuerbeständigkeitstests und Tests auf Wasser- und andere Getränkebeständigkeit). 

Mit der neuen IDEA StatiCa Paper-Anwendung können Sie jetzt auch Miniatur-Bauelemente in wenigen Minuten analysieren. 

Vorstellung von IDEA StatiCa Paper

Dank der neuen IDEA StatiCa Paper-Anwendung fügen wir einen weiteren Baustofftyp in das Portfolio der IDEA StatiCa-Produkte ein. Neben Stahlverbindungen und -bauteilen, einschließlich Stahl-Beton- und Stahl-Holz-Verbindungen, und unseren Betonanwendungen können Sie jetzt einen völlig neuen Materialtyp bemessen und nachweisen – Papierstrukturen. 

Die Hauptabsicht besteht darin, Nutzungseinschränkungen zu minimieren, daher haben wir in Zusammenarbeit mit unseren Forschungspartnern eine frische und innovative Methode zur Beurteilung des Verhaltens des Papiermodells entwickelt – CPFEM (Cellulose Paper Finite Element Method). 

Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm von CPFEM: 

Zur Überraschung aller unserer Forscher wurde die gesamte mathematische Methode hinter dem Solver bereits vor Tausenden von Jahren erfunden und basiert auf einer sehr einfachen und bekannten Formel: 

Jede Art von Struktur

Die CPFEM-Methode ermöglicht es dem Benutzer, JEDE Art von Papier für seine Bauzwecke zu verwenden: 

• Büropapierstapel

• Pappe

• Toilettenpapierrollen

• und viele andere.

Jede Verbindungsart

Dank des oben erwähnten CPFEM-Technologiekerns von IDEA StatiCa Paper sind seine Benutzer auch bei der Bemessung von Papier-zu-Papier-Verbindungen nicht eingeschränkt.Es spielt keine Rolle, ob Sie Ihre Papiere mit Klebstoff verbinden, heften, klammern oder stapeln (wir nennen es intern die "Origami-Methode"), wir haben immer Ihren Rücken.

Analyse und Nachweis

Wie Sie vielleicht vorhersagen können, ist die Hauptherausforderung bei Papier der Analyseteil. Unsere Forschungsingenieure verbrachten Jahre in Laboren, um zumindest die wichtigsten Analysetypen und Tests abzudecken. Basierend auf den Papiereigenschaften standen wir vor drei Hauptherausforderungen:

• Wasserbeständigkeit (Schmelzen)
• Feuerbeständigkeit
• Windlast (Knicken, Wegblasen)

Glücklicherweise halfen uns die neuesten Erfindungen in der Papierproduktionsindustrie und die neuesten Tests von feuerhemmendem und wasserbeständigem Papier sind vielversprechend für die Zukunft von Papier für die Bauindustrie. 

Wir müssen zugeben, dass wir viel mehr Schwierigkeiten hatten, den Windblastest am Büropapierstapel zu bestehen. Wie Sie in einem der Verifizierungsvideos sehen können, verläuft die Forschungsarbeit nicht immer wie erwartet. 

Verifizierungen und Nachweis

Zuverlässigkeit ist der Kern jeder IDEA StatiCa-Anwendung und Paper ist keine Ausnahme. Die Forschungs- und Verifizierungsphase wurde von der bekannten Ramses III Universität für Papyrus in Kairo, Ägypten, durchgeführt. 

Das Universitätsteam verbrachte über 5 Jahre mit zahlreichen Labortests. Die Ergebnisse wurden mit den Normvorgaben abgeglichen. CPFEM überwindet die Grenzen der Berechnungsmöglichkeiten bei der Bemessung von Papierstrukturen und hält Ingenieure gleichzeitig auf der sicheren Seite.

Auf den Bildern unten können Sie einen der Tests einer Papierbrücke unter Belastung verfolgen. Alle Papierverbindungen wurden dann mit CPFEM analysiert. 

Geben Sie Papiereine Chance

Wir bei IDEA StatiCa glauben, dass die Zukunft von Papier weit offen ist. Deshalb haben wir unser Geld, unsere Zeit und unsere Forschungskapazitäten investiert, um einen Weg zu finden, wie man dieses bekannte, umweltfreundliche, aber immer noch unterschätzte Baumaterial effizient nutzen kann, und um Tragwerksplanern sowie anderen Baufachleuten ein neues Material zur Verfügung zu stellen, mit dem sie arbeiten und sich auf dem Markt differenzieren können. 

Die neue IDEA StatiCa Paper-Anwendung ist Teil der neu veröffentlichten Version F00I, die exklusiv nur am 1. April 2021 unter diesem Link verfügbar ist.

Und wenn wir Sie nicht überzeugt haben, hoffen wir, dass wir Sie zumindest eine Weile unterhalten und zum Lachen gebracht haben.      

 Frohen ersten April!

Copyright Bilder: shigerubanarchitects.com, myonebeautifulthing.com, SimScale, ScienceDirect.com, Brandon Tran, Eugene Choo