Home

Untersuchung von Strohballen und

1. 145 3 Zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvandehn 146 3 1 5 146 3 2 Relaxationsverhalten 148 27 M OC TUC O H L b b ib 148 3 4 Diskussion zur Konstruktion und zum Aufbau von lasttragenden W nden aus Strohballen149 4 Statische M glichkeiten und Grenzen von lasttragenden Strohballenkonstruktionen 150 5 Zum Primarenergiegehalt von Strohballen und Strohballenkonstruktionen 151 6 Zur VVarmeleitfahigkeit und zum VVarmedurchgangskoeffizienten von Strohballen und tronballehkonsiruKtonen u u uuu uu E la ada 152 7 Zum Energiebedarf ber 50 Jahre Eso der untersuchten Konstruktionen 153 8 Arbeitsaufwand zur Herstellung von Strohballenkonstruktionen 153 an Da d a dad 153 10 Lasttragende versus nicht lasttragende Bauweise a 154 Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen
2. 50 6 2 4 Diskussion der beobachteten Effekte 51 7 Zur W rmespeicherf higkeit von 22 r nennen nen 52 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvandehn 55 1 Grundlagen des elastomechanischen Verhaltens von Baustoffen unter Druckbelastung 57 1 1 Kraft Fl che Spannung und 2 57 1 2 VVerkstoffverhalten unter 2 58 1 21 DBukuileWerksiloleuu ed 56 1 22 Sprode alm 58 1 3 Hooke sches Gesetz Elastizitatsmodul 59 1 4 Poisson sches Gesetz ante 59 1 5 Schiebung VVinKelverzeitung see a ahua s b t 60 2 Stand een 60 2 1 EFlastomechanisches Verhalten von Einzelballen 60 2 1 1 hnverp ftzle Einzelballen u uu uu ee a ab au 60 Z 1 2 Verp tzte Elizeiballehu uw a sea 60 2 2 Elastomechanisches Verhalten von W nden aus Strohballen 61 221 Morka Eston e la ee o m ya 61 2 2 2 Horizontale Lasten senkrecht zur VVandebene
3. 36 6 Taha Ashour 2003 The use of renevvable agricultural by products as bulding materials 36 6 1 36 6 2 5 5 21 37 6 3 Fl i DD lu a 38 04 HEC a 38 0 9 Weitere 38 7 Smith 2003 Creepin Bale 38 7 1 Material und ee aaa aaa an dudu 38 7 2 EIG DISS n aa 39 8 Schmidt 2003 Strohballendruckversuche 40 8 1 Material estfS _ u u uu ua 40 8 2 ETOCUN n d n 41 9 Vardy MacDougall 2006 Compressive Testing and Analysis of Plastered Straw Bales 42 9 1 Material ne T 42 9 2 FO li aaa albal ald n ta nee abadan 42 10 Danielewicz Reinschmidt 2007 Lastversuche mit grofsen Quaderballen an der Hochschule Magdeburg Stendal uuu LULU yaa anreisen 43 10 1 MEINER NIEREN 43 10 2 Spannungs Stauchungs Beziehung Querdehnung von Einzelballen 43 10 3 5600005 s l 43 10 3 1 Einzelballen 113 6 0010000000 43 10 3 2 Wandelemente
4. 61 2 2 3 Horizontallasten in Richtung der Wandebenes 62 2 lG ll Ou o s Us Dile 62 5 TESO aeea Ra a an abad 62 3 2 Begr ndung zur seitlichen Einspannung der Testballen 66 3 3 Definition verwendeter und zu ermittelnder Kennwerte 67 3 3 1 Dichte der Vverslichsb allenanesansschetsnsissiutien sank Nash 67 3 3 2 Feuchtegehalt u ermittelt aus der relativen Luftfeuchte innerhalb der Ballen 67 3 3 3 Trockenmasse My der Versuchsballen 67 3 3 4 Trockendichte py der Versuchsballen 8 88 8808 67 3 3 5 Stauchung in Anlehnung an D N EN 826 67 3 3 6 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN M 0 67 IRN B a AS hi uyan 68 3 3 8 Gesamiverl rnm nganushe al 68 3 3 9 Ausgangsquerschnitt der Versuchsballen in Anlehnung an D N EN 826 68 3 3 10 Druckspannung in Anlehnung an DIN EN 826 68 3 3 11 Druckspannung bei 10 Stauchung Oto
5. U D D il lz ds puls u BunujiO 8l ueyu j equo41s ul y qn w 2140 uiu pun j y9oS sep jne w 92070 uiu ssnui aads 1 1 UQUDUEA E L nz s q 199 u qeBuv ul y U lleg 4 19 w p BE 7 lU D4 SSEAA z nu ssil y n n i 77 7U7 7 Tucson Pime Cortez Boulder Califrornia Austin VVandbekleidung VVie Cortez SBC Muss Schutz vor Mechanischer Besch digung Tieren Zementputze m ssen Wie Cortez SBC Zus tzlich Wetterseitige Feuer und au en Schlagregen bieten Sb W nde die mit Drahtgeweben Lehmputze m ssen an Badewannen Duschen etc anschlie en sind mit oder quivalentem stabilisiert werden einer Wassersprerre zu versehen oder es muss ein armiert werden Lehm Luftspalt von min 88 9 mm vorgesehen werden putze m ssen nicht Zementputze sind mit Metallgeweben zu armieren armiert werden Lehm Dieses Gewebe muss in Abst nden von max 0 609 m putze im Au enbe horizontal und 0 406 m vertikal an der Sb Wand befestigt reich m ssen stabili werden berg nge zu anderen Untergr nden m ssen siert werden berg n min 0 152 m mit Streckmetall od vergleichbarem ge zu anderen Mate berdeckt werden Lehmputze k nnen direkt ohne rialien m ssen mit Armierung auf die Ballen aufgebracht werden Streckmetall armiert
6. nenne nenne nnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 43 10 4 Erntegarnaustall r nnnnnnennnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnennennnnnn 44 10 5 Druckversuche mit unterschiedlicher Belastungsgeschvvindigkeit 44 10 6 Druckversuche mit 1 54 44 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 27 Es existiert ein Vielzahl von Untersuchungen zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden die vor allem in den Vereinigten Staaten von Amerika und Kanada durchgef hrt vvurden Aus dem deutschsprachigen Raum sind lediglich die Arbeiten von Schmidt 2003 Ashour 2003 und Danielewicz Reinschmidt 2007 bekannt In einigen F llen liegen nur unvollst ndige Infor mationen zu Testergebnissen und zu Materia lien und Methoden vor Dies erschwert ein Nachvollziehen und Vergleichen der Ver suchsergebnisse In diesem Anhang werden die Ergebnisse in Europa Australien und Amerika durchgef hrter Tests zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen zusammenfassend dargestellt Dabei wird auf folgende Arbeiten eingegangen 1 Bou Ali 1993 Straw Bales and Straw Bale Wall Systems In dieser an der University of Arizona entstandenen Masterarbeit wird das Verhalten von Strohballen und Stroh ballenw nden unter Belastung untersucht
7. 34 4 Zur Herstellung von 1 35 4 1 Stand der Technik een 35 4 1 1 Arten von Strohballenpresseh 8 888 88888888888333 333 35 4 1 2 Funktionsweise von HD Ballenpressen 36 4 2 Experiment Baustrohballenherstellung i 37 4 2 1 Motivation Zielsetzung und Hypothesehn s 8888 888 8883388333 8 3333 37 4 2 2 Material und Methode 38 4 2 3 Darstellung und Diskussion der Versuchsergebnisse 39 4 2 4 Leits tze f r die Baustrohballenherstellung 88 40 4 3 Einfluss der Halmbeschaffenheit auf die Festigkeit von Strohballen 41 4 4 M hdrescher und ihr Einfluss auf die Balleneigenschaften 41 44 1 ay a 42 125 ARlal Mangrescher u uu o er ii ii ii 43 4 4 3 Geeignete 2 43 5 Zum Prim
8. Ballen laden und Transport zum Hof PEI Strohballen Abbildung 5 1 Prozesskette f r den PEI zur Pro duktion von Quaderballen Landwirtschaftlicher Betrieb Hersteller werk F r die Berechnungen wurde davon ausge gangen dass der Bauernhof das Herstel lungswerk f r den Baustoff Strohballen ist Als auslieferungsfertig gilt der Strohballen vvenn er auf dem Hof gelagert ist Daraus ergibt sich die in Abbildung 5 1 darges tellte Prozesskette f r den Herstellungsener gieaufwand von Quaderballen 5 3 2 Einflussfaktoren Bei der Berechnung des Prim renergieinhaltes wird grunds tzlich zwischen der Herstellung von Hochdruck Kleinballen HD Ballen und Quaderballen Q Ballen unterschieden Die unterschiedlichen Strohballenarten werden in Kapitel 4 Zur Herstellung von Strohballen ausf hrlich erl utert Bei der Herstellung der Strohballen wurden folgende Einflussfaktoren ber cksichtigt Die Gr e des Schlages Feldes Je gr Ber der Schlag umso effizienter seine Be wirtschaftung Die M hbalkenbreite des M hdreschers Je breiter der M hbalken umso gr er der Abstand zwischen den Strohschwaden umso geringer die Anzahl der Fahrten ber das Feld Die auf dem Feld befindliche Strohmenge Je h her die auf dem Feld befindliche 45 Strohmenge umso effizienter die Herstel Einflussfaktoren f r HD und Quaderballen lung jeweils zwei Szenarien g nstig und ung ns Die
9. s p Sunuu o l g INZ 9 111 G b y 1 4 Summierter Energiebedarf pro m ber von 50 Jahre i 2 E PEI 50 Dabei ist Eso Energiebedarf innerhalb von 50 Jahren kVVh m PEI Prim renergiebedarf kWh m Q4 Jahres Transmissionsw rmebedarf kVVh a Anlagenaufvvandszahl Es wird die durchschnittliche Anlagenaufvvandszahl f r fossile Heizanlagen von 1 4 angesetzt 2 Berechnung des summierten Energiebedarfes ber 50 Jahre Nr System PEI U E o kWh m kWh m W m K kWh m2a kVVh m 1 nnenskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Putz 58 8 0 16 10 29 721 779 1a Innenskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung 70 1 0 15 10 21 715 785 o Ballenb ndigeskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung 69 6 0 15 10 21 715 784 3 Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 70 cm Putz Schalung 49 0 0 07 4 82 337 386 3a Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 90 cm Putz Schalung 52 4 0 06 4 17 292 344 3b Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 130 cm Putz Schalung 60 2 0 04 2 62 183 243 4 Au enskelett HD Ballen hl 36 cm PutzSchalung 59 9 0 14 9 14 640 700 5 Doppelskelett HD Ballen hl Putz Schalung 47 2 0 14 9 08 635 683 6 Rahmensystem HD Ballen hl oder stehend 36 cm Putz Putz 54 6 0 16 10 58 740 795 6a Rahmensystem HD Ballen hl oder stehend Putz Schalung 62 9 0 16 10 62 744 806 6b Rahmensystem Strohballeneinb
10. 86 5 2 9 Vergleich von voll und partiell belasteten HD VVeizenballen 87 5 2 10 Vergleich von verputzten und unverputzten HD VVeizenballen 88 5 2 11 Vergleich mit fr heren Untersuchungen 89 Da al a T n 90 5 3 Querdehnung und Poisson Zahl m von nicht eingespannten HD Weizenballen 90 5 4 VViederausdehnung von eingespannten HD VVeizenballen 92 5 5 Prinzipielle Betrachtungen zum Relaxationsverhalten von Finzelballen 92 5 6 Einfl sse auf das Relaxationsverhalten von Einzelballen 93 5 6 1 Einfluss der Ballentrockendichte bei HD Weizenballen im Langzeittest 93 5 6 2 Einfluss der seitlichen Einspannung bei HD VVeizenballen im Langzeittest 93 5 6 3 Einfluss der Startspannung und der Ballenorientierung bei HD Weizenballen im nz li basa 94 5 6 4 Einfluss des Testsetups auf das Relaxationsverhalten 95 5 5 0 Elmiluss der Pballehatt en bulbul 96 5 6 6 Einfluss der Strohart auf das Relaxationsverhallten 96 5 6 7 Einfluss des Lehmputzes auf das Relaxationsve
11. Abbildung 5 12 Verhalten partiell belasteter flach und hochkant liegender Ballen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 87 Tabelle 5 7 E Module Trockendichten und Nullpunktverschiebung von partiell belasteten im Vergleich zu voll belasteten HD VVeizenballen Ballenorientierung Pir F Modul amp kg m kN m FL teilbelastet 108 246 1 16 HD Weizenballen FL 108 312 1 18 HD Weizen generiert 108 308 1 11 HL teilbelastet 105 159 1 26 HD Weizenballen HL 101 392 1 38 HD Weizen generiert 105 398 1 18 Trockendichte Proben bereich kg m Anzahl E Modul von Weizen 100 1 1 4 14 1 20 105 111 3 1 0 1 1 4 15 1 60 91 110 3 1 0 Ptr Trockendichte p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen FL Probe flach liegend HD VVeizenballen unverputzt mit seitlicher Einspannung HL Probe hochkant liegend HD Weizenballen unverputzt mit seitlicher Einspannung 2 Proben 1 1 3 2 1 4 9 1 1 5 2 2 5 2 10 Vergleich von verputzten und unverputzten HD Weizenballen Es wurden Spannungs Stauchungs Tests mit verputzten Ballen durchgef hrt Dabei wurde zwischen direkter und indirekter Lasteinleitung in den Putz unterschieden Bei der direkten Lasteinleitung werden die Lasteinleitungsplat ten direkt auf den Putz aufgelegt 1 in Abbildung 5 13 Bei indirekter Belastung wird die Last in den Strohballen eingeleite
12. FL ohne 89 111 Putz FL indirekt 106 121 FL direkt HL ohne Putz HL indirekt HL direkt Trockendichte Or24 Restspannung nach 24 104 109 91 110 Stunden HL hochkant liegend FL flach liegend Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 97 5 6 8 Einfluss eines Wasserschadens ein und stabilisiert sich nach einigen Stunden auf das Relaxationsverhaltens auf niedrigem Niveau In Abbildung 5 26 werden die Relaxations kennlinien flach und hochkant liegender ver putzter und unverputzter seitlich eingespannter HD Weizenballen verglichen Nach einer Rela xation von 24 Stunden wurden die Proben 10 cm hoch unter Wasser gesetzt zum Testab lauf siehe 3 4 2 4 Es wurde jeweils ein Ver Die Restspannungswerte der hochkant liegen den Ballen liegen jeweils ber den entspre chenden Werten der flach liegenden Ballen Es wird vermutet dass das krustierte Lignin in den Zellen der Strohhalme unter dem Einfluss des Wassers wieder flexibel wird und die Bal such durchgef hrt Die Versuchsreine sol 7 5 I no C S LL die flach liegenden als Z die stehenden Bal he Tabelle 5 16 9 Bei allen untersuchten Proben bricht die Span ei nung nach dem Zuf gen des Wassers spontan lt D nz b 5 o 2 7 o o Zeit t h E HL indirekt amp HL direkt 83 kg m HL ohne Putz 110 kg m FL indirekt 106 kg m i FL direkt 106
13. a r a 68 3 3 12 Druck Elastizita tsmodul in Anlehnung an DIN EN 826 68 III REISXAUOR ae ass n aya aa ma aba oa 70 3 93 14 StandardabWeich Ung u gu ama aaa 70 3 3 15 Besummiheisma eye Ass karte nee lasst 70 34 Vorsuclisd rchiuhrundehuu as a n n aaa lal Ana 70 3 4 1 Tests mit dem Pr fstand Toni Technik 70 3 4 2 Tests mit dem HD Ballen Kombipr fstand 70 3 4 3 Tests mit dem Q Ballen Kombipr fstand 73 3 4 4 Tests mit den Relaxationspr fstandehn 74 3 4 5 Tests mit dem 6 74 3 4 6 Versuche an W nden aus Strohballen 74 4 Mata ee Bee Eee 75 4 1 Sitohballenh u l m ba oa a 75 4 22 som m b m os Di 75 4 3 s A o on 76 4 51 Pr fstand Toni echinik Z u A 76 4 3 2 Kombiprulstande Ra 76 4 355 Relaxallonsprufstande rn a o A A DL 77 4 24 KT eChpTU StARS uum u a A oo sala 78 4 38 59 AVahdprulsitandeee a o LLP LDULII 78 10 Inhaltsverzeichnis
14. 25 2 Experiment Sorptionsisothermen 8 88 88888888888 8833328 433333338 333 25 Z 25 2 2 Grundlagen zum hygroskopischen Verhalten von Baustoffen 25 2 3 material und Methode 26 HFOLu esnsscb S 26 2 3 2 Hilfsmittel und Messgerate 27 VersuchsdurcM UNTUNG u uu LLL aaa ee 27 234 Formal u Lu QLU uuu ua Pasl bas l 27 2 4 Darstellung der Versuchsergebnisse 28 25 Disk ssion und Folgep unger ULU aaa dalbadal ee ersehen 30 2 5 1 Vergleich der untersuchten Strohsorten und Pflanzen 30 2 5 2 Vergleich mit fr heren 31 3 Zur Gef hrdung von Stroh durch Schimmelpilze 33 3 1 Zu den Risiken durch 1 2 ernennen 33 3 2 Zu den Wachstumsbedingungen von Schimmelbpilzen 33 3 3 Schimmelpilze auf Stroh und deren Wachstumsbedingungen
15. 15 C 23 C 40 C F r c un n und die Referenztemperatur wur den gevvahlt c Um g g rer CC 10 1 32 0 033 0 40 4 Sorptionsisotherme von Dinkelstroh F r Dinkelstroh stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 4 1 Tabelle 4 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Dinkelstroh relative Massebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 053 0 050 0 042 0 40 0 074 0 071 0 061 0 56 0 101 0 099 0 086 0 70 0 150 0 142 0 123 0 85 0 245 0 229 0 207 F r c Um n und die Referenztemperatur wur den gewahlt c um g g Ser C 14 0 04 40 Anhang 1 2 Zum Experiment Sorptionsisotherme 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 055 0 052 0 043 0 40 0 074 0 070 0 059 0 56 0 097 0 097 0 080 0 70 0 137 0 130 0 106 0 85 0 207 0 185 0 154 Dabei wurden f r c Um n und die Referenz temperatur gew hlt 30 Um g g 0 0355 C 40 5 Sorptionsisotherme von Bohnenstroh F r Bohnenstroh stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 5 1 Tabelle 5 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Bohnenstroh relative mMtassebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 060 0 055 0 045 0 40 0 079 0 074 0 062 0 56 0 102 0 102 0
16. 157 Velzeonnisqderouellou uuu l ab A ob A mu masa hu 163 12 Inhaltsverzeichnis Anhangete a a saa A1 Anhang l 1 Anhang 1 2 Anhang 1 3 Anhang 1 4 Anhang 1 5 Anhang ll 1 Anhang ll 2 Anhang lll 1 Anhang lll 2 Anhang lll 3 Anhang 11 4 Anhang lll 5 Anhang lll 6 Anhang 11 7 Anhang lll 8 Inhaltsverzeichnis Beschreibung der Getreidearten Zum Experiment Sorptionsisotherme Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften Ermittlung des Primarenergieinhaltes von Strohballen Zum Stand der Forschung zur VVarmeleitfahigkeit von Stroh Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenwanden Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r lasttragende Strohballenvvande Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen US amerikanische Stravv Bale Building Codes Zu den Primarenergieinhalten der untersuchten Strohballen konstruktionen Zu den VVarmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Stroh ballenkonstruktionen Zur Berechnung des summierten Energiebedarfes Eso Zu den statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Stroh ballenkonstruktionen Ermittlung des Heizvvarmebedarfes der Beispielgebaude nach EnEV A9 A 17 A 23 A 27 A 45 A 91 A 95 A 115 A 119 A 127 A 137 A 139 A 1
17. M Nzul H Puejsiop mssejysinpeuueM DU MH A 1 9769 OSI N3 u uolpini SUoypueAA Jeuspalyssian pun LY q p Bunwa Y u B joj uS9 u5S 19u p lu2Si A M N pun LY sa pun u eq 4 m yeuui u uonyxn nsuoxqu lequo n s u u ns r un 5 nz Sueuuv Das in DIN EN ISO 6946 zur Verf gung gestellte Verfahren ist ein Naherungsverfahren zur Ermittlung der VVarmedurchgangsvviderstande mehrschichtiger inhomogener Bauteile Es darf nicht angewendet werden wenn metallische Bauteile w rmed mmende Schichten durchsto en Wenn Bauteile mit deutlich unterschiedlichen W rmeleitf higkeiten nebeneinanderliegen ist mit signifikanten Fehlern hin zu niedrigeren R Werten zu rechnen Zur Ermittluing des W rmedurchlasswiderstandes wird ein Bauteil in Schichten 1 2 3 und Abschnitte a b c eingeteilt Durch Bildung des Kehrwertes der Aufsummierten Teilw rmedurchlasswiderst nde der einzelnen Bauteilabschnitte wird zun chst der obere Grenzwert des W rmedurchlasswiderstandes gebildet Durch Aufsummierung der Teilw rmedurchlasswiderst nde der einzelnen Bauteilschichten wird der obere Grenzwert des W rmedurchlasswiderstandes gebildet Der VVarmedurchlassvviderstand des Bauteils entspricht dem arithmetischen Mittel aus oberem und unterem G
18. Abbildung 3 2 Freeman 370 Pull Type Baler Freeman 1995 1 Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften A 14 Tabelle 3 1 Spezifikationen der Freeman 300 Serie vgl Freeman 1995 5 Modell Ballengr e Dichte Durch Anzahl Preis Kraftbedarf h x b x l cm kg m satz Knoter Maschine eigene Erzeu max t h gung kW Freeman 300 38 x 56 x 46 132 270 in 18 in 3 kA 48 Series 41 x 56 x 46 132 Alfalfa Stroh kA 3 2 2 New Holland BB900 Square Ba ler Der nicht im europ ischen Sortiment angebo tene New Holland BB900 Baler ist eine gezo gene 3 String Strohballenpresse die wie die Freeman 300 Pressen durch ein eigenes Die 4 selaggregat mit versorgt vvird A ad L Die Pressdichte l sst sich hydraulisch regulie R ren Auch hier sind 2 Kanalgr fsen mit 15 oder 16 Inch Breite lieferbar vgl New Holland 2005 11 Abbildung 3 3 zeigt eine Nevv Hol land BB 900 im Einsatz Kenngr en zu dieser Maschine k nnen Tabelle 1 1 entnommen werden Abbildung 3 3 New Holland BB 900 ver ndert nach newholland com Zugriff am 09 07 2007 Tabelle 3 2 Spezifikationen der New Holland BB900 vgl New Holland 2005 1f Modell Ballengr e Dichte Durch Anzahl Preis Kraftbedarf h x b x l cm kg m satz Knoter Maschine eigene Erzeu max t h gung kW New Holland 38x 56 x 31 132 270 in 18 in 3 kA 47 BB900 41 x 56 x 31 132 Alfalfa Stroh
19. Stroh HD ung nstig 4 2 75 0 9 16 039 4 455 HD g nstig 5 4 15 0 74 16 039 4 335 Q ung nstig 4 5 6 4 05 31 803 1 963 Q g nstig 5 8 6 98 31 803 0 911 Bei Stroh als Hauptprodukt entspricht der Dieselbedarf dem kompletten Bedarf des f r den Anbau ben tigten Treibstoffes Alle Daten aus KTBLI Fall Fortsetzung Menge Mg na Dieselbed Dieselbedarf Maschinenher PEIMJ Mg Presse l ha stellung Presse Schlepper MJ Mg HD ung nstig 4 9 5 2 375 15 014 160 248 HD g nstig 5 11 2 2 14 894 149 426 Q ung nstig 2 5 4 1 6 5 076 102 918 Q g nstig 5 3 02 0 604 4 024 40 960 Anhang 1 4 Ermittlung des Primarenergieinhaltes von Strohballen A 19 Stroh Hauptprodukt aus 5 92 18 4 4 024 1129 202 klologischem Anbau Bei Stroh als Hauptprodukt entspricht der Dieselbedarf dem kompletten Bedarf des f r den Anbau ben tigten Treibstoffes Alle Daten aus KTBL 2004a 3 5 Bindegarn Pro Tonne Stroh werden in allen F llen 1 2 kg Bindegarn ben tigt KTBL1 Der PEI von Garn aus 75 6 MJ Mg Strohballen Fall Ballenge Garnver Garnver PEI PE Bed wicht Mg brauch brauch kg mg Polyamidgarn Polyamidg Ballen Stroh MJ kg 1 arn MJ Mg kg Ballen Stroh HD ung nstig 1 1 63 000 69 300 HD g nstig 1 1 63 000 69 300 Q ung nstig 0 255 0 3 1 176470588 63 000 74 118 Q g nstig 0 255 0 3 1 176470588 63 000 74 118 1 Waaltjen 1999 3 6 Laden der Ballen und Transport zum Hot Quaderballen Fall Menge Leistun
20. N N Rahmensystem Putz Putz SO CJ j F gt 2222 gt b Hb HKE ni ek HI H ak IH D HRS pal T HKS 15 HRS C KL 146 ek ak 11 HRS 146 1 db AMK x L 4 C o ZAN x CD o Halteleisten d Kanteni 40 mm befestigt mit je 5 N geln 2 5x60 I re gt 7 MMVV VVMMNM ID b V V V V Vi v i lt 29 iL l J 1 J l J 1 J l J Je 3 N gel 5 5x160 durch die innere Schwelle in den St nder 6 N gel pro St nder 6x6 36 N gel f r die Wand Je 4 N gel 3 8x100 pro Feld zur Verbindung des Rahmens mit den u eren Schwellen 8 N gel pro Feld 8x5 40 N gel f r die Konstruktion Je 5 N gel 2 5x60 zur Befestigung der Halteleisten je Leiste 5 N gel x 20 Leisten 100 N gel 25 cm breiter Jutestreifen als Putztr ger pro St nder 12 Streifen 25 cm breit 2 75 m lang 4 25 cm Streifen ber die Schwellen 5 06 m lang 13 31 m Jutegewebe angetackert mit 1 Klammer alle 10 cm 12 Standerseiten a 2 75 m 4 Rahmenselten a 5 06 m 535 Klammern Beidseitig 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Dimensionierung entsprechend Kolb 1998 79ff Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen
21. Stauchung flach liegender Ballen 76 Bemerkung F r die Nullpunktverschiebung wurde der wie oben beschriebene Mittelwert der flach liegenden Proben eingesetzt Berechnungsbeispiel F r einen hochkant liegenden HD Weizenballen mit einer Trockendichte von 100 kg m soll die Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m ermittelt werden Es wird in o g Gleichung eingesetzt 40KN m 100 94 9477 e0 0137100ke m Es ergibt sich eine Stauchung von ey 11 9 u 1184 Die oben dargestellten Gleichungen gelten zur Ermittlung der Stauchung von Einzelballen Zur Ermittlung der Stauchung von W nden siehe Abschnitt 1 1 1 5 2 6 Einfluss der Strohart Es wurden insgesamt acht Stroh arten unter sucht Dabei wurden au er bei Weizen zwi schen einer und drei Proben je Halmorientie rung und Stroh art getestet Da diese Proben 84 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden unterschiedliche Trockendichten aufvveisen deren Bereiche sich teilweise nicht ber schneiden gestaltet sich ein direkter Vergleich schwierig Daher werden die mittleren Elastizitatsmodule der verschiedenen Strohsorten zun chst mit Weizenstroh verglichen und dann ein Ranking gebildet Die Elastizitatsmodule f r Weizen stroh werden dabei aus den unter 5 2 5 entvvi ckelten Gleichungen generiert Aus den Hanf und Miscanthusproben vvurde kein Elastizi tatsmodul entvvickelt da bel diesen kein linea re
22. m Q E Ns b m i 1 1 m i r ki Ja d uk 8 Abbildung 8 3 Aufbau und Testen der Testwand 3 Ablauf Die seitlichen Begrenzungs und Sta bilisierungselemente wurden angefertigt lot recht an der unteren Lasteinleitungsplatte be festigt und mit Hilfe von Diagonalen stabilisiert 1 in Abbildung 8 3 Auf die untere Lasteinlei tungsplatte wurden an den Au enkanten Dreieckleisten aufgebracht um ein Verrutschen der Strohballen zu verhindern Die Ballen aus Wand 2 wurden teilweise wieder verwendet neue Ballen f r die Wand wurden gewogen vermessen und unverwechselbar gekenn zeichnet Bei Bedarf wurden die Ballen ge k rzt Die Wand wurde lagenweise aufgeschichtet und nach Bedarf mit einem Holzhammer oder berzeuger justiert Dabei lag die Summe der L ngen der Ballen ca 3 5 ber der L nge der sp teren Wand 2 in Abbildung 8 3 die Ballen wurden zwischen die seitlichen Begren zungen gedr ckt 3 Nach der dritten Lage wurde eine 16 cm breite und 2 4 cm starke Bohle eingelegt 4 In diese Bohle wurden zur Aufnahme der Ballenn gel pro Ballen zwei L cher gebohrt Die Ballenn gel mit einer L nge von 100 cm wurden einge schlagen 5 Zur Aufnahme von Zugkr ften wurde an den Enden der Bohle die aus der seitlichen Begrenzung herausragten ein Rie gel angebracht In die folgende Ballenlage wurden pro Ballen zwei 100 cm lange Ballen n gel so eingeschlagen dass sie innerhalb der Garnbi
23. 20kN m 1 3 8 1 85 kg m 20 kN m 1 3 8 2 111 kg m 20 kN m 1 3 8 3 97 kg m Abbildung 5 16 Relaxationsdiagramm hochkant liegender unverputzter HD Weizenballen mit seitli cher Einspannung os 10 und 20 kN m Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 75 Tabelle 5 14 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD VVeizenballen hochkant liegend mit seitlicher Einspannung Probennummer Abmessungen u Ptr m g g kg m l b h OR24 OR120 OR4so 10 KN m 1 3 7 1 0 854 0 480 0 390 0 146 91 90 10 KN m 1 3 7 2 0 836 0 480 0 360 0 147 100 20 71 84 50 43 10 KN m 1 3 7 3 0 815 0 480 0 360 0 147 100 20 10 kN m 20 kN m 1 3 8 1 20 kN m 1 3 8 2 0 835 0 480 0 370 0 143 96 64 0 817 0 480 0 360 0 127 84 81 0 869 0 480 0 360 0 183 111 24 20 kN m 1 3 8 3 0 853 0 480 0 360 0 116 96 80 20 kN m u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Onza Restspannung nach 24 Stunden 20 Rest spannung nach 120 Stunden Restspannung nach 480 Stunden Mittelwert aus den betreffenden 63 22 40 36 74 12 65 33 47 27 79 474 72 63 61 51 76 35 67 96 53 46 Werten lische Balleneigenschaften und Testergebnisse 9 2 3 3 Eingespannte HD Weizenballen Os 40 und 60 kN m a Durch einen Stromausfall kam es bei den 40 Aus dem Relaxationsdiagramm Abbildung KN m Proben zu einem Datenverlust ca 120 5 17 ist er
24. A 101 2a Rahmensystem Putz Schalung 0 94 V C C lt K P 4 4 l 1 V C O N ZN N N NS S x r I K lt MR S d k nE IRE IIE HKE IRE HIE IRR 146 HK alle 10 cm mit o Tackerkiammem 1 THE d HRS QJ QJ IKI IRE 1 KU dk dk 1 HK LKS Ak x Sed o 4 2 S AZ S K EEE o D Halteleisten dreleckig Kantenl nge 40 Holzschalung 2 2 12 1 4 berlappung mm befestigt mit je 5 N geln 2 5x60 2 TAWA I 7 7 2 7 Je 3 N gel 5 5x160 durch die innere Schwelle in den St nder 6 N gel pro St nder 6x6 36 N gel f r die Wand Je 4 N gel 3 8x100 pro Feld zur Verbindung des Rahmens mit den u eren Schwellen 8 N gel pro Feld 8x5 40 N gel f r die Konstruktion Je 5 N gel 2 5x60 zur Befestigung der Halteleisten je Leiste 5 N gel x 20 Leisten 100 N gel 25 cm breiter Jutestreifen als Putztr ger pro St nder 12 Streifen 25 cm breit 2 75 m lang 4 25 cm Streifen ber die Schwellen 5 06 m lang 13 31 m Jutsgewebe angetackert mit 1 Klammer alle 10 cm 12 St nderseiten a 2 75 m 4 Rahmenseiten a 5 06 m 535 Klammern Innenseite 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmp
25. ER ovda olz gal 27 Dry A psstroh oder Zie zz oder 300 m Kles Abbildung 1 3 Tierstall in der ehemaligen DDR Gratz 1988 131 Die Initialz ndung f r den aktuellen Strohbal lenbau in Europa brachte das erste internatio nale Strohballensymposium 1993 In Deutsch land wurde 1995 das erste Strohballengebau de im Rahmen eines Workshops unter der 111 Leitung von Martin Oehlmann und Harald VVe dig gebaut 1998 fand ein erstes europaisches Strohballenbautreffen in der Bretagne mit ber 50 Teilnehmern statt 1999 und 2000 vvurden in Deutschland den Strohballenpionieren VVarmuth B nisch und Scharmer die ersten Baugenehmigungen f r nicht lasttragende Strohballenhauser erteilt Im gleichen Jahr entstand an der Universitat Kassel unter der Leitung von Gernot Minke ein lasttragendes Versuchsgebaude 2002 vvurde der Fachverband Strohballenbau im kodorf Sieben Linden gegr ndet Ge schaftsf hrender Vorsitzender vvurde Dirk Scharmer In der Folge wurden in Sieben Lin den das mit Recht als Mekka des deutschen Strohballenbaus bezeichnet werden kann weitere Strohballenbauten errichtet Darunter der komplett in Eigenleistung und ohne elektri sche Werkzeuge errichtete Club 99 zwei klei ne Kuppeln aus Strohballen und Strohpolis ein 3 geschossiges Mehrfamilienhaus nach einem Entwurf von Dirk Scharmer welches als gr tes Strohballengeb ude Deutschlands gilt siehe Abbildung 1 4 2004 wurd
26. Eyerer Peter Reinhardt Hans Wolf 2000 kologische Bilanzierung von Baustoffen und Geb uden Birkh user Basel FASBA 2003 Test der W rmeleitf higkeit nach DIN 52612 FIW M nchen Freemann 1995 Modell 200 300 Series Pull Type Balers J A Freemann Son Inc Portland Oregon USA Fuchs F Imhoff B 2007 Pers nliche Mitteilung Fuchs und Imhoff sind Archi tekten und Ingenieure und Inhaber der Firma Baustroh unlimited Berlin GEMIS Version 4 2 Globales Emissions modell integrierter Systeme Okoinstitut Freiburg Darmstadt Berlin 164 Grandsaert M F 1999 A Compression Test of Plastered Straw Bale Walls University of Colorado at Boulder USA Gruber H u A 2003 Bauen mit Stroh Okobuch Verlag Staufen 2 Auflage Hansen H Warmuth E u A 2004 Bau Strohballen aus der Landwirtschaft Fach verband Strohballenbau Deutschland e V L neburg Hegger Auch Schwenk Fuchs Rosenkranz 2005 Baustoff Atlas Birkh user Basel Boston Berlin Heinold M 2005 Pers nliche Mitteilung Heinold ist Mitarbeiter der F John Deere im Bereich Strohballenpressen Heinold M 2005 a Pers nliche Mitteilung Heinold ist Mitarbeiter der F John Deere im Bereich Strohballenpressen AGCO Corporation Hesston Rectangular Balers AGCO Corporation Duluth Goria USA Jeroch H Flachowsky G Wei bach F 1993 Futtermittelkunde Gustav Fischer Verlag Jena John
27. 10 Wbr cken au en L nge m A 1 00 11 Wbr cken Perimeter L nge m P 9 1 00 bi 12 Wbr cken Boden L nge m B z 1 00 Transmissionswarmeverluste Q AB lichte Raumh he wirksames m m Luftvolumen V 343 2 50 NL Anlage Ti Ew NWRG NL Rest 1 h 1 h wirksamer Luftwechsel au en ni 0 300 1 0 1 0 92 0 042 wirksamer Luftwechsel Erdreich n 0 300 2 05 1 0 92 V NL qui Anteil m 1 h VVh m K kKh a L ftungsverlust au en Q 858 0 066 i 0 33 80 L ftungsverlust Erdreich 858 0 000 0 33 I 52 L ftungsvvarmeverluste Q Summe Reduktionsfaktor Qr Nacht VVochenend kVVh a kVVh a absenkung Summe VVarmeverluste Qy 11180 1489 10 Ausrichtung Abminderungsfaktor g VVert Fl che Globalstrahlung der Fl che vgl Blatt Fenster senkr Einstr m kVVh m a 1 Nord 0 37 0 52 17 9 d 123 2 Ost 0 40 0 52 18 3 203 3 S d 0 40 0 52 30 6 353 4 West 0 40 0 52 18 3 212 5 Horizontal 0 38 0 52 2 3 322 6 Summe opake Flachen VVarmeangebot Solarstrahlung Qs Summe L nge Heizzeit spezif Leistung q Agg kh d d a W m m2 Innere W rmequellen Q 0 024 212 2 1 3430 Freie W rme Qr Qs Q Verh ltnis Freie W rme zu Verlusten Q Nutzungsgrad W rmegewinne nc Warmegewinne Q Q Heizw rmebedarf Qu Q Grenzwert Anhang 11 8 Berechnung des Heizw rmebedarfes der Be
28. 2 Thompson Watts Wilkie Corson 1995 Thermal and Mechanical Properties of Straw Bales As They Related to a Straw House Gegenstand der Untersuchungen war das elastomechanische Verhalten von flach liegenden Weizen Hafer und Gers teballen 3 Grandsaert 1999 A Compression Test of Plastered Straw Bale Walls Master Thesis University of Colorado at Boulder USA Es wurden jeweils drei W nde mit 3 unter schiedlichen Wandaufbauten getestet 4 Stephens Bundinger 2000 Stephens Don and Budinger amp Associates Inc laboratory Test Versuche mit H chstdruckballen 5 Zhang 2000 Load Carrying Characteris tics of a Single Straw Bale Under Compres sion 2002 A Pilot Study examining and comparing the load bearing capacity and behaviour of an eart rendered straw bale wall to cement rendered straw bale wall 2005 Preliminary Discussion of Bale on Edge Wall Test Elastomechanische Unter suchungen an verputzten und unverputzten Einzelballen flach und hochkant liegend sowie an verputzten W nden 6 Smith 2003 Creep in Bale Walls Unter sucht wurde das Kriechverhalten von VVandelementen unter Dauerlast 7 Ashour 2003 The use of renewable agri cultural by products as bulding materials In dieser Dissertation die auch an der FAL Braunschweig bearbeitet wurde besch ftigt sich der Autor mit der Untersuchung von Strohballen hinsichtlich der Verwendung f r Bauten in gypten Es wurd
29. 8 920 87 0 681 U llEG QH 6 c 9061 810 0 Al 57 z ouJuey 960 90 0 681 z ouluey E G E G l0 4d l0 4 4d 772 8902 2100 29 0 4 45 0 20 0 4 85 zu U ADI y n1S uAVI BWUMA ew in Bunuya z q UA laeg 134 Id ssew lu lq HO1SYH M u y w q uu zwu oid puejsgeusnieds w d0 1 u pq ul n Dunu o l ql ldsi q cc zw yumM 8887571 ZE z l 018 29 0 zul old puem ZIOH BN 1819 2 8901 swwng 27 0 SSEVN 800 0 SSEVN ez 66070 1000 Tu ue1S 981 0Sxs 4 8 0001 gro 21041948 210 20 0 2 2 Bunjeyasdinis 10 0 000 0 000 0 Tu IyeIS 861 UISWWEIYUIONDEL 18 9951 299 Bunsiwlezind 906 681 220 21 z ndwy97 1070 9 2 ZZY z ndu gny 9221 681 6880 21 z ndwy97 P0 0 9 2 ZZY z ndu uul 071 20 0 000 0 Tu IUE1S 09 DEXG E qnelu s J pugqu dsupuIM 619 G G00 0 Tu 185 929 lu uu j uueds LY 700 000 0 7185 001 09XG T 4 82 0 cep 1892 910 0 670 uedsisiung neg 20 0 0 9 2 9 syny 912 3 Gevvichtsbestimmung von Verbindungsmitteln zur Berechnung des Primarenergieinhaltes Vervvendete VVage Kern 572 37 VVerkst ck Marke Bit Anzahl Gewicht Gewicht pro Gewicht pro St ck Schraube 3 5x25 mm suki TX10 100 110 56 1 11 1 11E 06 Schraube
30. Die Wand aus hochkant liegenden Ballen Wt6 wies mit 661 kN m einen deutlich h he ren E Modul auf als die W nde aus flach lie genden Ballen Die in Wandtest 5 VVt5 getes tete Wand besteht zum gr ten Teil aus Bal len welche bereits bei Wandtest 3 Wt3 ein gesetzt worden waren Sie waren etwas vor komprimiert was sich in der h heren Dichte der in Wandtest 5 getesteten Wand nieder schl gt Entsprechend steiler verl uft die Kennlinie dieser Wand Hier best tigt sich die Beobachtung von Danielewicz Reinschmidt 2006 dass Strohballen bei wiederholter Stauchung einen h heren E Modul aufweisen die Steifigkeit der Ballen nimmt bei jedem Belastungszyklus zu allerdings auch die Ge samtstauchung Evtl k nnte es sinnvoll sein Strohballen vor dem Einbau sehr hoch zu be lasten um dann im eingebauten Zustand von einer h heren Steifigkeit zu profitieren Im brigen stellt der Herstellungsprozess der Strohballen ebenfalls eine Vorkomprimierung dar Diese Sichtweise unterstreicht die Er 102 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden kenntnis dass dichtere Ballen eine h here Steifigkeit aufvveisen als vveniger dichte Auch bei VVandtest 8 8 zeigt sich die Wir kung der Vorspannung Die Wand zu Test 8 wurde durch Verpackungsb nder vorgespannt Dabei wurde diese Wand um 4 41 gestaucht Nach einer Relaxationszeit von einem Monat wurde sie dem Spannungs Stauchungstest unte
31. Proben gruppe Ptr u EK20 EG20 kgim g g o FL 20 kN m FL 60 kN m HL 20 kN m HL 40 kN m 103 0 12 4 2 Anzahl Proben 103 0 11 2 7 7 212 Proben Nummern 1 2 2 1 1 2 2 3 1 2 2 4 1 2 1 1 1 2 1 3 1 2 3 1 1 2 3 2 1 2 4 1 1 2 4 3 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte ex20 Kriechstauchung nach 20 Tagen Gesamtstauchung nach 20 Tagen 5 8 3 Einfluss der Ballentrockendichte auf das Kriechverhalten Aufgrund der geringen Pr fk rperanzahl konn te ein Einfluss der Trockendichte auf das Kriechverhalten nicht sinnvoll ermittelt vverden Es zeichnen sich auch keine eindeutigen Trends ab 5 8 4 Einfluss eines Wasserschadens Unter 5 6 8 wurde beschrieben welchen Ein fluss ein Wasserschaden auf die Relaxation von verputzten und unverputzten HD Weizenballen hat Es wurde festgestellt dass die Spannung spontan um bis zu 45 auf nur noch 7 des Startwertes nach 24 Stunden ungest rter Relaxation und 48 Stunden Rela xation unter Wassereinfluss abf llt Es stellte sich die Frage inwieweit sich dieser Span nungsabfall auf das Kriechverhalten auswirkt Konkret ging es um die Frage ob Last tragen de Strohballenkonstruktionen im Fall eines Wasserschadens einst rzen oder nicht Dazu wurde der unter 3 4 2 5 beschriebene Test entwickelt bei dem zun chst eine Span nung von 40 KN m aufgebracht wird Diese Spannung entspricht der Vorkomprimierung
32. VVeizenballen Es vvurden insgesamt sechs hochkant liegen de seitlich eingespannte unverputzte Wei zenballen einem Relaxationstest unterzogen Tabelle 5 8 zeigt physikalische Balleneigen schaften und Testergebnisse Das Relaxati onsdiagramm Abbildung 5 9 zeigt die ermit telten Kennlinien ber den gesamten Messbe reich Es ist erkennbar dass alle Kennlinien unabh ngig von der Trockendichte zun chst relativ eng zusammen liegen Nach 24 Stun den wurden die Garnb nder von Probe 1 5 2 3 durchtrennt Daraus resultiert ein spontanes deutliches Absacken der Spannung Zum glei chen Zeitpunkt wurde Probe 1 5 2 2 unter x b D 5 Q 0 l O o x 0 24 48 72 Zeit t h 1 4 9 1 91 43 kg m 1 4 9 2 85 25 kg m Wasser gesetzt Die Spannung bricht spontan 1493 107 7 15 21 103 49 7 deutlich ein und stabilisiert sich in der Folge 1522 109 85 kg m 1523 106 10 kg m auf niedrigem Niveau Es scheint als unterl gen Ballen mit h herer Trockendichte einer Abbildung 5 9 Relaxationsdiagramm hochkant geringeren Relaxation liegender unverputzter HD Weizenballen mit seitli cher Einspannung im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Tabelle 5 3 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen hochkant flach liegend mit seitlicher Einspannung Probennummer Abmessungen m u Ptr OR24 b h g g kg m 70 1 4 9 1 0 866 0
33. ui y EjusysejJ EejuayselJ H M 15 lplu lu s l ineg Oz uon BunBI N 4 ul l q u uoln suoyuoeq 1 8uol p lu5Ssi lun Jsejusyse Bung u lselu liur pun uoA Hunu L u uonyxn nsuoxu lequo ns T pu sv n3se u zu Ip pun u s y rdoyi u u sne3s u p nz 11 Sueuuv Verkehrslast 1 50 Bodenbelag Dielen 0 022 5 1 0 11 Schneider 2002 3 4 Holzweichfaserplatte 0 05 2 5 1 0 13 Schneider 2002 3 4 Sch ttung Sand 0 03 18 1 0 54 Schneider 1998 3 3 Rieselschutzpapier 0 00 Sichtschalung N F 0 022 5 1 0 11 Schneider 2002 3 4 Balken 0 22 5 0 14 0 15 Schneider 2002 3 4 Summe 2 54 Maximale Spannweite bei einem Meter Lasteinzugsbreite 5 m 1 3 Ermittlung der Eigen und Linienlasten von Strohballenwanden Strohdicke m Stroh Stroh Stroh Stroh Stroh dicke m dicke m dicke m dicke m dicke m 0 36 0 48 0 7 0 9 1 2 1 3 Bauteil Raumlast Anteil Schichtdice Fl chen Fl chen Fl chen Fl chen Fl chen Fl chen Quelle kN m ke m last last last kN m last last kN m last kN m kN m kN m kN m Putz mehrlagig 18 1 0 04 0 72 0 72 0 72 0 72 0 72 0 72 Schneider 2002 3 4 Strohballen 1 2 1 0 36 0 43 0 576 0 84 1 08 1 44 1 56 Putz mehrlagig 18 1 0 04 0 72 0 72 0 72 0 72 0 72 0 72 Schneider 2002 3 4 Summe 1 87 2 02 2 28 2 52 2 88 3 00 Eigenlast bei einer Wandh he von 2 5 m kN m 4 68 5 04 5 70 6 30 7 20 7 50 Eigenlast b
34. 0 0244 2 0 81 Wand aus hochkant liegenden Weizenballen 0 0002 op 0 0009 o 0 0065 0 p R 0 94 Dabei ist Orr Horizontalspannung bei W nden aus flach liegenden HD Ballen kN m oyr Vertikalspannung bei W nden aus flach liegenden HD Ballen kN m oH Horizontalspannung bei W nden aus hochkant liegenden HD Ballen kN m oL Vertikalspannung bei W nden aus hochkant liegenden HD Ballen kN m 5 9 4 Zum Relaxationsverhalten der untersuchten Wandkonstruktio nen Abbildung 5 33 zeigt das Relaxationsverhalten der untersuchten W nde bei einer Startspan nung von 40 kN m Alle Kurven weisen hohe Schwankungen auf Dies wird auf klimatische Einfl sse zur ckgef hrt Alle Tests fanden im Au enklima statt Ob das Klima die Messtech nik oder das Verhalten der Wand selbst beeinf lusste konnte nicht untersucht werden Bei der verputzen Wand Wandtest 7 liegt die Kennli nie aufgrund einer Fehlfunktion des Datenlog gers nur unvollst ndig vor Im Vergleich mit der unverputzten Wand gleicher Bauart Wandtest 8 stellt sich heraus dass die verputzte Wand einer h heren Relaxation unterliegt Da der Putz am Wandfu nicht auf dem lastabtragen den Leiterrahmen aufstand wurde der Putz am Wandfu indirekt belastet Auch bei Einzelbal len bei denen der Putz indirekt belastet wurde ist die Relaxation im Vergleich zum direkt be lasteten Putz und zu unverputzten Ballen am h chsten siehe Abschnitt 5
35. 1 11 ermittelt F r hochkant liegende eingespannte HD Weizenballen im Dichtebereich zwischen 85 kg m und 110 kg m wurde eine Nullpunktver schiebung von 1 18 ermittelt Berechnung der Stauchung aus der Tro ckendichte und der Spannung In Abschnitt 3 3 5 wurde folgende Gleichung zur Berechnung der Stauchung aus der Null punktverschiebung und dem E Modul entwi ckelt o 100 g T Dabei ist Stauchung Nullpunktverschiebung 90 o Spannung E E Modul nach DIN EN 826 kN m Daraus ergeben sich folgende Gleichungen zur Berechnung der Stauchung aus der Spannung und der Trockendichte unter Vervvendung der oben gefundenen Gleichungen f r seitlich ein gespannte unverputzte HD Ballen F r flach liegende Ballen im Dichtebereich 90 110 kg m S 77995 e Dabei ist Stauchung flach liegender Ballen o Spannung e Eulersche Zahl 2 718 Pir Trockendichte kg m Bemerkung F r die Nullpunktverschiebung wurde der wie oben beschriebene Mittelvvert der flach liegenden Proben eingesetzt Berechnungsbeispiel F r einen flach liegenden HD VVeizenballen mit einer Trockendichte von 100 kg m soll die Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m ermittelt werden Es wird in o g Gleichung eingesetzt 40KN m 100 Es ergibt sich eine Stauchung von er 14 9 a 1114 F r hochkant liegende Ballen im Dichtebe reich 85 110 kg m _118 o 100 Dabei ist
36. 1 4 11 3 95 97 kg m Abbildung 5 10 Relaxationsdiagramm hochkant liegender unverputzter HD Roggen Gersten und Dinkelballen mit seitlicher Einspannung im Kombi test ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 71 Tabelle 5 9 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Roggen Gersten und Dinkelballen hochkant liegend mit seitlicher Einspannung Proben Abmessungen u Ptr OR24 kg m nummer m g g l b h R 1 4 10 1 0 993 0 367 0 504 0 127 87 00 62 15 R 1 4 10 2 0 973 0 367 0 504 0 110 88 02 65 54 R 1 4 10 3 1 016 0 364 0 508 0 126 82 98 65 29 Roggen 64 33 0 670 0 361 0 491 0 098 89 90 0 661 0 364 0 481 0 108 95 97 0 444 0 242 0 324 0 068 61 96 D 1 4 12 1 0 870 0 370 0 479 0 144 86 28 61 87 D 1 4 12 2 0 944 0 369 0 496 0 126 79 42 58 12 D 1 4 12 3 0 883 0 373 0 475 0 134 80 83 60 79 Dinkel 0 899 0371 0483 0 134 82 18 60 26 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Onza Rest spannung nach 24 Stunden R Proben aus Roggenstroh G Proben aus Gerstenstroh D Proben aus Dinkelstroh 2 Mittelvvert aus den betreffenden VVerten 5 2 2 Untersuchung von unverputzten Q VVeizenballen im Kombitest Es wurde das Relaxationsverhalten von drei hochkant liegenden unverputzten Q Weizenballen mit seitlicher Einspannung ge testet Die Tests waren auf einen Monat ange
37. A Einspannung E A System E Eso F Summierter Energiebedarf ber 50 dahre kVVh m F E Modul flach liegender Ballen Eingespannte lasttragende Systeme B Last tragende Strohballenbausysteme bei de nen die Querdehnung durch eine seitliche Finspannung verhindert vvird Einsp A Einspannung F E Modul hochkant liegender Ballen Elastizit tsmodul B Proportionalit tsfaktor Entspricht der Steigung der Hook schen Geraden im Spannungs Stauchungsdiagramm kN m N mm EnEV A Energieeinsparverordnung ep F Anlagenaufwandszahl Prim renergie faktor F F F Kraft N kN F10 F Druckkraft senkrecht zur Querschnitts f che bei 10 Stauchung kN F F Kraft am Beginn des linearelastischen Bereiches untere Proportionalitatsgrenze KN Fa F Bruchkraft N F F Kraft am Ende des linearelastischen Bereiches obere Proportionalit tsgrenze KN FL fl A Ballen flach liegend Siehe Ballen orientierung Fo bb Skelett A Fugenorientiertes ballenb n diges Skelett Fp F Verformungsnullpunkt m Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett B Skelettbausystem bei dem die St tzen bal lenb ndig im Fugenraster der Ballen in der Strohballenwand verlaufen G g E Grundeinheit der Masse Gramm 1g 0 001 kg 1 10 Mg Gagne A System Gagne GJ E Gigajoule 1 GJ 1710 Joule Gleichgewichtsfeuchte B Derjenige Feuchte gehalt der sich nach langerer Lage
38. Klima Standard Deutschland Innentemperatur 20 c Objekt NLT Strohballen Doppelhaus Geb udetyp Nutzung Wohngeb ude Standort Energiebezugsflache Age 363 mz 200 5 Feb Heizgr Std Au en 14 6 12 6 11 6 8 4 7 9 11 0 13 7 kKh 8 0 8 1 9 3 8 7 5 0 5 6 6 9 82 kKh 1990 1715 1584 1140 721 364 244 305 599 1076 1503 1868 kWh Verluste Grund 277 277 319 301 283 237 205 175 157 171 192 237 2831 kWh 6 2 5 5 5 2 4 0 2 8 1 7 1 2 1 3 2 1 3 4 4 7 58 43 9 kwhm Solare Gewinne Nord 224 302 333 333 266 181 2160 Solare Gewinne Ost 0 0 0 0 0 0 0 kVVh Solare Gevvinne S d 805 825 737 776 834 776 7374 kVVh Solare Gevvinne VVest 0 0 0 kVVh Solare Gevvinne Horiz 0 0 0 kVVh Solare Gevvinne opak 0 0 0 kVVh 0 0 0 0 0 0 0 Innere VVarmequellen 568 513 568 549 568 549 568 568 549 568 549 568 6684 Summe spezif AngebotJ 2 5 3 2 3 8 4 3 4 7 4 5 4 6 4 6 4 1 3 5 2 5 22 44 6 kwhm Nutzungsgrad 100 100 100 91 59 37 27 29 50 95 100 100 69 Heizw rmebedarf 1357 816 538 10 0 0 0 0 0 26 775 1291 4813 kwh spezif Heizvvarmebedarf 3 7 2 2 1 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 36 13 2 kVVh m Summe spezif Angebot solar intern E spezif Heizw rmebedarf 2 Summe spezif Verluste b 6 i 2 N EE 5 zx o 4 qo 0 3 o o o gt Q o 2 NE N o o 0 Jan Feb Mar Apr Mai Jun
39. L 900 gr 0 29 0 rS 0 gE 0 8999 wu S 0 194 b yo q LOS LZ 9 w l qb uoep ul s 2 ul s u BunuJjoji su jJ SEJIISAA uSepuol 9q uoSEepumniS uSepuo 9q ssou os s 9q DUEAA 93 1se u lur1 lEUH XE N 9 2 9 Mxewo p M1 l Zb ab u z1 suo l sapneqas usyasneipenb s p Bug u i s pUPAA O sne Jsejualul 2 1SE U UOE I 0 ISEIUOUSEI I y pu y s mZ pun puEA4AA O sne 1961 SSOUOS S Z SSOUOS S 7 w S l MUUBdS MH HQDUBAA z Zb ab MT Mxewo p S B ssoyosa amz Hunya Zb agb puemT Mxewo p u ziny pun u ll lsun InZd d 6unBuip g 70 db MI1 Zb ab d z bunu l l 6issouS5s BI 8Az 22 S omax V Gleichung 2 D qD s mit D qD S Bedingung D Pzul Gleichsetzen d qD s 0 36 2 28 8 4210526 0 7 3 67 10 17257 3 2 Zweigeschossig Gleichung 2 P qD qZ s LW s mit Bedingung P Pzul Gleichsetzen d qD LW 02 5 0 9 2 28 3 12 2 54 9 31 3 3 Dreigeschossig Gleichung 2 P gqD 2 qZ s LW1 LW2 s mit Bedingung P Pzul Gleichsetzen Umstellen und K rzen d qD LVV1 0 9m LW2 0 36 42 S 1 3 2 12 4 20 3 12 2 54 qD qZ s LW s 4 d s omaxW Seitenlange des quadratischen Gebaudes Maximale Spannung 20 KN m 2 3 Dachlast Fl chenlast Dach Seiten
40. abh ngigkeit beim Aufbau Auf diese Weise wird eine h here Vorspannung aufgebracht durch eine station re Anlage m glich Um die Vorspannung zu halten werden Bodenrah men U Profile und Ringbalken kraftschl ssig miteinander verbunden Gegebenenfalls k n nen je nach L nge des Elementes vertikale Zugelemente zur Vermeidung von Durchbie gungen des Bodenrahmens und des Ringbal kens erg nzt werden Strohballen k nnen flach und hochkant liegend eingebaut werden Der hochkant liegende Einbau wird wegen der g nstigeren W rmed mmung bei geringerem Materialeinsatz empfohlen F r das System E wird analog zu dem in den US amerikanische 121 Building Codes eine maximale Gebrauchs spannung von 20 kN m empfohlen Nach den in Teil II dieser Dissertation gewonnenen Er kenntnissen sollten W nde aus hochkant lie genden Ballen f r eine Gebrauchsspannung von 20 kN m mit einer Spannung von 60 kN m entsprechend einer Stauchung von ca 10 W nde aus flach liegenden Ballen bis mit einer Spannung von 40 kN m entsprechend einer Stauchung von ca 14 vorgespannt werden um sp tere Setzungen auszuschlie Ren Eine Horizontalaussteifung kann ber Platten bzw Diagonalverschalung oder Windrispen b nder erfolgen Als Wandbekleidung ist Putz oder an den Horizontalelementen befestigte Verkleidung m glich R Abbildung 3 24 Aufbau einer Testwand im System E 4 Untersuchungen zu den dargestellten Strohbal
41. bei denen die Gewindestange in der Wand verbleibt und solche bei denen ein Gewinde spannsystem nur der Kompression dient und anschlie end entfernt wird Spannsysteme bei denen Gewindestangen in der Wand verblei ben sind z B in den Vereinigten Staaten ver breitet Eine Gewindestange wird im Funda ment einbetoniert die Ballen der Wand werden ber sie gespie t der Ringbalken aufgef delt Mit einer Mutter kann der Ringbalken nach unten geschraubt werden bis die gew nschte Kompression bzw Wandh he erreicht ist An den berstehenden Gewindestangen kann die Dachkonstruktion befestigt werden Diese an sich sehr elegante Methode hat den Nachteil dass am Stahl der Gewindestange mit seinem niedrigen Taupunkt schnell Wasser kondensie ren kann Als m gliche Folge muss in hiesigen Klimazonen mit Schimmelpilzbildung und ei nem Verrotten der Wand gerechnet werden LET e SA Abbildung 3 2 Vorspannung mittels in der Wand verbleibender Gewindestange Eine viel versprechende M glichkeit scheint das Niederspannen der Wand mit zwei ber ein Joch verbundenen Gewindestangen beid seitig der Wand zu sein Das Drehen der Mut tern bzw Stangen kann manuell oder zweck m igerweise auch maschinell erfolgen Hier zu w re eine Steuerung notwendig die ein simultanes Pressen auf beiden Seiten und evtl an mehreren Stellen der Wand sichers tellt Abbildung 3 3 Vorspannung mittels Gewi
42. geschossigen Strohballengeb ude der USA gilt Heute ist das Geb ude als Museum der ffentlichkeit zug nglich Mit dem Ende der Weltwirtschafskrise und der Entwicklung des industriellen Bauens Mitte der Teil III Konstruktionen aus Strohballen drei iger Jahre des letzten Jahrhunderts wur de der Strohballenbau in die Bedeutungslosig keit gedr ngt Abbildung 1 2 Burrit Mansion 1938 errichtet heute Museum Minke 2004 12 Erst im Zuge der aus der 68er Bewegung und der lkrise entstehenden kobewegung wurde der Strohballenbau wieder entdeckt In den Oer und 80er Jahren des zwanzigsten Jahr hunderts entstanden zahlreiche Publikationen die zu einem kleinen Boom des Strohballen baus in Nordamerika f hrten Auch in Europa wurden vereinzelt Strohballen geb ude errichtet So entstand 1921 im fran z sischen Montargis das Maison Feuillete ein Holzst nderbau mit Strohballenausfachung der als ltestes Strohballengeb ude Europas gilt Aus dem Jahr 1944 ist ein Geb ude in den Niederlanden bekannt In den 80er Jahren wurde in der damaligen DDR vorgeschlagen Tierst lle aus Strohballen zu erstellen Gratz 1988 126ff siehe Abbildung 1 3 1989 be gann Barbara Jones mit dem Bau von Stroh ballenh usern in Gro britannien und Irland Holb tongeh Schw 1800 r mi a 3 ae zo x r W N 2 xn a lt x
43. hend von einer Startspannung von 40 kN m Probengruppe OR72 Ptr kgim 70 FL indirekt FL direkt FL ohne Putz HL indirekt HL direkt HL ohne Putz Pir Trockendichte 2 Restspannung nach 72 Stunden HL hochkant liegend 106 7 83 16 FL flach liegend 5 6 9 Einfluss eines Garnausfalls auf das Relaxationsverhalten Nach einer Relaxation von 24 Stunden wurden in Kombitests mit seitlicher Einspannung bei je einem flach und hochkant liegenden unver putzten verputzten mit indirekter und verputz tem Ballen mit direkter Lasteinleitung die Bal lenbindungen durchtrennt Bei den verputzten Ballen ist kein Effekt fest stellbar Bei den flach liegenden Ballen f llt die Restspannung in der ersten Stunde nach dem Durchtrennen der Bindung um ca 1 43 bei den hochkant liegenden Ballen f llt sie in der ersten Stunde um 14 45 Ein Versagen der Ballenbindung hat also auf hochkant liegende Ballen einen deutlich gr eren Effekt als auf flach liegende Ballen mit seitlicher Einspan nung Diese kann mit der Ballenstruktur und in der Lage der Garnb nder begr ndet werden Bei den flach liegenden Ballen mit seitlicher Ein spannung wird der Ballen oben und unten wo die Garnb nder verlaufen durch die Lasteinlei tungsplatten begrenzt An diesen Seiten hat das Durchtrennen der Garnb nder keinen Effekt An den L ngsseiten befindet sich ber einem gro en Teil der Ballenflache die seitli che F
44. respondieren mit denen von Bou Ali 1993 der bei W nden aus flach liegenden Strohbal len bei Spannungen um 34 kN m Stauchun gen von 7 8 dokumentierte Die Ergebnisse der Tests an verputzten W n den von Grandsert 1999 der Elastizit tsmo dule zwischen 29 und 89 MN m registrierte legen den Schluss nahe dass die in dieser Dissertation verwendeten Wegnehmer f r die kleinen Stauchungen bei verputzten W nden tats chlich ungeeignet waren 10 20 30 Vertilalspannung o kN m Abbildung 5 32 Verh ltnis Horizontalspannung zu Vertikalspannung in Abh ngigkeit von der Vertikal spannung bei den diskutierten W nden Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 103 Dies kehrt sich bei einer Vertikalspannung zwischen 20 und 30 kN m um Eine Erklarung hierf r kann sein dass die Halme der hochkant stehenden Ballen ab dieser Spannung begin nen auszuknicken die Last also selber nicht mehr abtragen k nnen und sie vermehrt an die seitliche Begrenzung weitergeben Bei einer Vertikalspannung 40 kN m stellt sich bei VVanden aus flach liegenden Ballen eine Hori zontalspannung von ca 5 KN m 12 5 bei VVanden aus hochkant liegenden Ballen von ca 11 6 kN m 26 ein Die Horizontalspannung kann aus der Vertikal spannung wie folgt ermittelt werden die Tro ckendichte der Wand findet dabei keine Be r cksichtigung Wand aus flach liegenden HD Weizenballen Oy 0 0025
45. ten Kennlinien welche zu den mit 20 kN m belasteten Probengruppen geh ren im Diag ramm unter den schvvarz gezeichneten Kennli nien liegen Eine h here Spannung zieht also im untersuchten Spannungsbereich eine gr Bere Kriechverformung nach sich Aufgrund der geringen Probenzahl wurde davon abge sehen dies zu quantifizieren und in einer Glei chung auszudr cken Ebenfalls sichtbar ist dass die zu den flach liegenden Probengruppen geh renden durch gehend gezeichneten Kennlinien steiler sind und h her liegen als die zu den hochkant lie genden Probengruppen geh renden gestri chelten Kennlinien Der Schluss hochkant liegende Ballen w rden weniger kriechen als flach liegende Ballen ist jedoch voreilig Einer seits ist die Belastungsh he nicht immer ver gleichbar 40 kN m bei hochkant liegenden Ballen 60 kN m bei flach liegenden Ballen andererseits sind zwischen flach und hochkant liegenden Ballengruppen hohe Dichteunter schiede existent welche einen konkreten Schluss nicht zulassen FL 60 kN m 92 kg m O Stauchung k N Q O N O O 103 kg m 15 20 25 30 Zeit t Tage Abbildung 5 29 Kriechverhalten flach und hoch kant liegender VVeizenballen bei unterschiedlicher Belastung 100 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Tabelle 5 18 Durchschnittliche VVerte der unterschiedlichen Probengruppen zum Kriechverhalten von HD Weizenballen
46. 17 davon bestanden aus Weizenstroh je drei aus Rog gen Gerste und Dinkelstroh Ein Test wurde an einer teilbelasteten Probe durchgef hrt sammengesetzten Ballen Zum Testablauf siehe Teil Il Abschnitt 3 4 2 1 Spannungs Stauchungsverhalten Weizenballen Es wurden insgesamt 10 hochkant liegende seitlich eingespannte unverputzte Weizenbal len einem Spannungs Stauchungstest unter zogen 3 Tests wurden von Struwe im Rahmen seiner Diplomarbeit Struwe 2007 durchge Anhang Il 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 54 f hrt Tabelle 2 2 listet physikalische Ballenei sich in einem nicht linearen Verlauf der Span genschaften sowie Testergebnisse auf nungs Dehnungskurven besonders deutlich zu beobachten bei Probe 1 9 4 2 die auch die Beobachtungen geringste Trockendichte aufweist Im Allge W hrend des Pressens ist in den Ballen ein meinen sind relativ lineare Auspr gungen der Knistern zu vernehmen Bei vielen Ballen Kurven ab einer Spannung von ca 5 kN m insbesondere bei den Ballen mit niedrigeren feststellbar Auch hier haben dichtere Ballen in Dichten wird ein starkes Schr gstellen der der Tendenz steilere Kurven Lasteinleitungsplatte beobachtet Dies schl gt mk S r 10 15 25 Stauchung en B kg mm 1 1 32 10207 kg m 1 1 3 3 095 51 21 43 m 49 2 35 26 kg m 1 49 3 10222 kq 103 49
47. 3 1 maximale Abweichung bei der Messung der relativen Luftfeuchte 6 bei der Messung der Temperatur lie fert 4 4 2 Gewichtsmessung F r die grammgenaue Gewichtsbe stimmung der Proben 1 4 1 1 1 4 13 1 die Timo Struwe im Rahmen seiner Diplomar beit Struwe 2007 durchf hrte wurde eine Digitale Plattformwaage des Herstellers Sartorius verwendet Typ MC 1 Industry IC 34000P F r alle anderen Gewichtsbestimmungen an HD Kleinballen kam eine digitale Platt formwaage des Herstellers Soehnle Typ 2710 zur Anwendung F r die Gewichtsbestimmung von Quader ballen kam eine Uhrwaage der Firma Hahn amp Kolb Stuttgart mit einer Nennlast von 300 kg zum Einsatz 4 4 3 Langenmessung Die Abmessungen der Ballen wurden mit einer millimetergenauen Schieblehre wel che im Rahmen dieser Dissertation kons truiert wurde bestimmt F r die Messungen zur Wiederausdehnung kam ein Gliedermaf sstab zum Einsatz Zur Messung des Kriechens und zum Jus tieren von Pr fst nden kam eine 1 100stel mm genaue digitale Schieblehre Messbe reich 0 300 mm der Marke PROFITEXX zum Einsatz Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 79 5 Diskussion und Schlussfolgerungen Die Versuchsergebnisse werden in Anhang Il 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastome chanischen Verhalten von Strohballen und W nden aus Strohballen dargestellt 5 1 Prinzipielle Betrachtungen zum Spannungs Stauchungs verha
48. 40 kN m 1 3 9 2 40 kN m 1 3 9 3 40 kN m 1 3 9 4 40 kN m 1 3 9 5 40 kN m 1 3 9 6 40 kN m 60 kN m 1 3 10 1 0 834 0 485 0 369 0 112 60 kN m 1 3 10 2 0 835 0 484 0 365 0 112 60 kN m 1 3 10 3 0 831 0 484 0 377 0 115 60 kN m 0 833 0 484 0 370 0 113 0 855 0 480 0 363 0 110 97 75 75 19 Ptr OR24 OR120 OR480 O R2000 kg m 7 90 18 74 35 64 86 107 29 81 36 75 16 99 43 71 51 6134 90 42 71 80 63 75 64 75 54 68 96 01 78 03 69 67 66 53 53 97 103 20 74 07 66 10 64 10 52 13 66 81 61 67 53 60 98 45 117 53 69 60 61 37 101 53 76 23 68 80 59 08 98 50 174 87 66 97 _ 59 08 99 48 76 21 68 46 60 70 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte oxza Relaxation nach 24 Stunden Ox420 Rest spannung nach 120 Stunden Oxaso Restspannung nach 480 Stunden Ox2000 Restspannung nach 2000 Stunden Mittelwert aus den betreffenden Werten 5 3 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten von stehenden Ballen im Kombitest Es wurde das Relaxationsverhalten von drei stehenden HD Weizenballen ohne Einspan nung bei einer Startspannung von 20 kN m untersucht Tabelle 5 16 listet physikalische Eigenschaften und Testergebnisse auf Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 18 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Es ist erkennbar dass alle Kennlinien unabh ngig von der Trocken dichte zun chst relativ eng zusammen liegen Nach 24 Stunden wurde Probe 1 5 3 2 unter Wasser
49. 8621 966 aly 600 8261 1 J Z nc dAAH ZIOH dAAH Zinci u uoly naysuoyu llequo S u luonsi lun s p nz cili 6ueuuv Mzlu A 99170 EH 1 n 4ua z yaoys ue ysunpauuem AVYMzuu 19 z 4 1 4 1Ss19piwsbueBuSinp uue A NVVzul 8869 FYH HH HEY YH Ur U M M MzW 5 4 u uul PUEISJISPIMSSEIYUSINPIULIEN M MzWU 0 PUEJSISOPIMSSEIUSINPSWUIENN YEZ G0 0 NVVzuu foM o l lqd q leM e3 1 M M 1SH DP ASSE UO DD ULEAA 007 0 0 Mew Py JsiSpiwsse uS91np LuueAA 0 00870 YwMm H AN UL EAA 922 900 Mew Fv up BM Jsi piwsse US9Inp UueAA 080 0 00870 ywMm H AM T DLEAN 922 900 Mew Pyp PH qsu pisseuoinp uLEAA 08070 00870 ywmM V pompowe M 9170 00 uu p syo pyys yas d H uons Z wy9 1uoluos sapuels19ap ms ue ysinpaunem 1 H S H MZU L s p Bunuu gt 5 1 g M MzW vi o LM OTIMH HARD 98 129 aly ely blonuoluos s p 1sispiwsb6ueBuoinp uuuBAA 0 0 980 SI SJLEUSYIE St 0 OF Li zw 4 J 1 p L E blonuolu s 101145145 2114 019 z nc ZIOH YONS ZInI 4 UONS ZINd hluuosqv 4 3 Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 70 cm Putz Schalung Berechnung des oberen Grenzvvertes R des VVarmedurchgangsvviderstandes
50. Asien Thailand China kultiviert Reis hat heute gr te Bedeutung f r die Ern hrung vor allem in Asien Hauptanbaugebiete sind heute die tropischen und subtropischen Gebiete Asiens und Ameri kas Es existiert eine ausgesprochen hohe Sorten diversit t denen ein sehr hoher Wasserbedarf gemeln ist Hafer bildet Reis keine festen Ahren son dern lose Rispen aus Er erreicht je nach Sor te und Standort Wuchsh hen bis zu 1 6 m vgl Brockhaus 1992 244 Renzenbrink 1993 78ff Reisstroh geh rt laut Becker Nehring 1965 502 wie Haferstroh mit einem m igen Rohfa ser und hohen Proteingehalt zu den beliebten Futterstroharten Auff llig sind die gro en Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den verschiede Anhang 1 1 Beschreibung der Getreidearten nen Sorten Allen gemein ist ein hoher Asche anteil Reis Abbildung 3 1 Reis ver ndert nach Renzenbrink 1993 80 81 Tabelle 3 1 Zusammensetzung von Reisstroh Daten aus Becker Nehring 1965 51 Strohart TS OS RP Rohfett Rohfaser NfE Asche Reis 89 0 73 5 4 5 1 5 34 6 32 8 15 4 Mit TS Trockensubstanz OS Organsubstanz 96 RP Rohprotein 96 NfE N freie Extraktstoffe 96 Je roch et al 1993 geben den Ligningehalt von Reis mit 14 2 an 4 Roggen Hauptanbaugebiete des Roggens lat Secale Roggen cereale sind Nordeuropa und Sibirien Der Roggen wurde vermutlich in den 15 11 vorchristlichen Jahrhunderten erstmalig i
51. Kombitest B Test in dem zun chst das Spannungs Stauchungsverhalten und im Anschluss das Relaxationsverhalten eines Probek rpers untersucht wird km E Kilometer 1 km 1000 m kN E Kilonewton 1 1000 N 98 1 kg Ks F Kolbenh be pro Schwad kW E Kilowatt 1 kW 1000 W kWh E Kilowattstunden 1 kWh 3 6 10 Ws 3 6 MJ L L I F L nge eines Probek rpers m cm mm Lo lo F Ausgangsl nge eines Probek rpers m cm mm AL F L ngen nderung m cm mm Lasttragende Systeme B Strohballenbauwei se bei der die Strohballen statische Funk tionen bernehmen Lasttragendes kriechtolerantes System B Eingespanntes lasttragendes System bei dem eine Kriechverformung ber die Nut zungsdauer zugelassen wird Lt K A Lasttragendes kriechtolerantes Sys tem L VVRG A L ftungsvvarmer ckgevvinnung M m F Poission Zahl m F Masse eines feuchten K rpers g kg m E Grundeinheit der L nge Meter 1 m 100 cm 1000 mm m A Mit mo My E Masse eines trockenen K rpers g kg max A Maximum ms F Masse eines Strohballens kg mE A Mit Einspannung min E Minute 1 min 60 s 1 60 h min A Minimum Mg E Megagramm 1 Mg 1000 kg 1t MJ E Megajoule 1 MJ 1 10 J 278 kWh mk F Pro Kolbensto verdichtete Masse kg mm E Millimeter 1 mm 0 1 cm 0 001 m ms F Strohmasse eines Schvvades kg N n F Mittlere Anzahl d
52. Probengruppe u Ptr OR24 OR120 g g kg m HL 10 kN m HL 20 kN m HL 40 kN m HL 60 kN m FL 10 kN m FL 20 kN m FL 40 kN m FL 60 kN m OR480 Anzahl Dichtebereich Proben kg m 85 111 101 106 89 93 90 101 WW O O u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden 20 Restspannung nach 120 Stunden Ohaso Restspannung nach 480 Stunden HL hochkant liegend FL flach liegend 5 6 4 Einfluss des Testsetups auf das Relaxationsverhalten Wie in den Abschnitten 1 1 1 1 3 4 4 und 5 6 erl utert und erw hnt wurde der Spannungs abbau in zwei unterschiedlichen Verfahren untersucht Abbildung 5 22 vergleicht die or24 Werte von den unterschiedlichen Verfahren ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m f r unverputzte flach und hochkant lie gende HD Weizenballen Unabh ngig von der Ballenorientierung weisen die im Langzeitverfahren es wird eine Span nung aufgebracht diese innerhalb von einer Stunde alle 10 Minuten wieder hergestellt dann beginnt die eigentliche Relaxation getes teten Ballengruppen h here Restspannungen auf als die im Kombiverfahren Relaxationstest ber 24 bzw 72 Stunden unmittelbar im An schluss an einen Spannungs Stauchungstest getesteten Dies wurde aufgrund des Testab laufes erwartet und ist gewollt Die Restspan nung nach 24 Stunden liegt im Langzeitverfah ren bei flach liegend
53. Sparren im Abstand von 53 bzw 100 cm Die D mmung besteht aus Strohballen die einzeln bei 53 cm Sparrenabstand oder paarweise bei 100 cm Sparrenabstand zwischen die Spannen eingelegt werden Es folgen Dachlat ten welche mit den OSB Platten an der Unter seite der Konstruktion eine Torsionsverfor mung verhindern Beim Gr ndach folgt direkt die Dachabdichtung eine 15 cm Substrat schicht und der Bewuchs F r die Substrat schicht des Gr ndaches wurde eine Fl chen last von 0 12 kN m pro cm Schichtdicke ange nommen Bei den anderen beiden Deckungen wird auf die D mmung zum Brandschutz zu n chst eine Lehmputzlage aufgebracht dann folgt eine Unterspannbahn und die Dacheinde ckung Tabelle 5 1 gibt Auskunft ber die ge nauen Dachaufbauten Fl chenlasten maxi male Spannweiten W rmedurchgangskoeffi zienten und PEI Detailliertere Angaben k nnen Anhang ll 7 Zu den statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Strohballenkonstruktionen ent nommen werden 5 1 2 Zwischendecke Es wurde eine Holzbalken Zwischendecke mit einer Flachenlast von 2 54 kN m inkl Ver kehrslast gew hlt Aufbau Bodenbelag Hobeldielen 22 mm Trittschalldammung Holzweichfaserplatte 50 mm Sch ttung Sand 30 mm Rieselschutzpapier Sichtschalung N F 22 mm Deckenbalken 14 22 Die maximale Spannvveite dieser Decke be tragt 5 0 m Detailliertere Angaben k nnen Anhang 11 7 entnommen werden 5
54. Tabelle 5 1 entnommen vverden S KA m Abbildung 5 4 zeigt deutlich dass die hochkant 15 liegenden Ballen trotz niedrigerer Dichte eine 8 F 72 stehend 98 kg m geringere Stauchung aufvveisen als die flach z liegenden Ballen Die stehenden Ballen haben 5 zer einen deutlich geringeren E Modul die Kennli nie verl uft entsprechend flacher als bei den 0 41 liegenden Dieser Effekt kann nicht nur 0 5 10 15 durch die geringere Dichte erklart werden sondern zum berwiegenden Teil durch die abvveichende Geometrie Aufgrund der Lage der Schn rung ergibt sich eine h here Quer dehnung der Ballen aus der eine gr ere Stauchung resultiert Stauchung Abbildung 5 4 Vergleich der Spannungs Stauchungskennlinien flach und hochkant liegender sowie stehender unverputzter nicht eingespannter HD Weizenballen Tabelle 5 1 Mittelwerte flach und hochkant liegender unverputzter HD Weizenballen ohne Einsp Auswahl Ausrich Pir p E Modul Trockendichte Proben Proben tung kg m kN m bereich kg m Nummern Anzahl amp flach 1 112 07 1 78 258 33 107 117 1 1 1 4 1 1 1 6 3 3 3 hochk 109 28 3 50 256 44 102 113 1 1 2 4 1 1 2 6 stehend 98 46 0 94 172 43 91 106 1 5 3 1 1 5 3 3 Dr Trockendichte e Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden
55. The author believes that an official approval for load bearing constructions will not be achieved within the next few years even if research is highly increased He sug gests to go for the enhancement of official approval of non load bearing constructions first to support the spreading of straw bale building Inhaltsverzeichnis nhaltsverzeichnis Z pla GpiG SUNG ee 5 ADSI Ch ee T MAASE ZOICANI S pisie s is ee 9 Einleitung Problemstellung und Zielsetzung 5 2 522 nai yaaa 15 Teil Stroh als Baustoff b baz bas l buda bad n n u uu 17 1 ber Getreide und Getreidestroh n a 19 1 1 ONU a baa pada 19 1 2 Anatomischer und morphologischer Aufbau von Getreidepflanzen 19 1 3 Kurzbeschreibung der Getreidearten und untersuchten Pflanzehn 20 13 1 3 CHO O o a o E 20 1 3 2 Tabellarische bersicht der Eigenschaften Erscheinungsformen und Zusammensetzungen der beschriebenen Getreidearten 22 1 3 3 Weitere untersuchte 2 23 1 4 Mechanische Eigenschaften unbeschadigter Strohhalme 23 1 5 Eignung der unterschiedlichen Stroharten f r das Bauen mit Strohballen
56. VVarmedurchgangsvviderstand Rr B Gesamt w rmedurchlasswiderstand einer Konstruk tion m K VV VVinkelverzerrung B Ein oder mehrachsige Verformung eines Bautells unter Belastung VVt A VVandtest X X F Verformung H henanderung eines Probek rpers m mm F Verformung H henanderung eines Probek rpers bei einer Spannung von 40 kN m m mm Xk F Verformung H henanderung eines Probek rpers durch Kriechen m mm X F Verformung bei F m gemessen ab Fp Epsilon e F Stauchung F Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m Esosr F Stauchung flach liegender HD Ballen bei einer Spannung von 40 kN m ovvrL F Stauchung einer Wand aus flach liegenden HD Ballen bei einer Spannung von 40 kN m aonuL F Stauchung hochkant liegender HD Ballen bei einer Spannung von 40 kN m F Stauchung einer Wand aus hochkant liegenden HD Ballen bei einer Spannung von 40 kN m ga F Stauchung bei F Stauchung bei o F F Stauchung flach liegender Ballen c F Gesamtstauchung F Gesamtstauchung nach 20 Tagen 96 F Stauchung hochkant liegender Ballen 7o gx F Kriechstauchung 90 F Kriechstauchung nach 20 Tagen 21 F Langsstauchung Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen 161 p F Nullpunktverschiebung 76 oFL F Nullpunk
57. Vorspannsysteme werden ben tigt um 1 sp tere Setzungen vorwegzunehmen 2 zu verhindern dass sich bei alternierender Verkehrslast die H he der R ume ndert Aus diesen Gr nden wird vor dem Verputzen der W nde eine Vorspannung aufgebracht die der maximalen Last entspricht f r die das Geb ude konstruiert wurde Schwankt nun die Verkehrslast wird lediglich die Spannkonstruk tion mehr oder weniger belastet die Gesamt last auf die Strohw nde die sich aus der Ei genlast der Auflast und der Vorspannkraft zusammensetzt bleibt gleich Folgende Grafik die im Anschluss erl utert wird zeigt ein Organigramm m glicher Vor spannsysteme Abbildung 1 1 Systematik m glicher Vorspannsysteme 2 Vorspannung Setzung durch Eigenlast Nach dem Motto kein System kann auch ein System sein wird hier die Vorspannung bzw Setzung durch Eigenlast angef hrt und be sticht vor allem durch Einfachheit Es wird erfolgreich von Werner Schmidt in der Schweiz eingesetzt Nach dem Aufsetzen der Strohballen und dem Errichten des Daches wartet Schmidt sechs Wochen bis sich die Konstruktion gesetzt hat und bringt dann den Putz so auf dass dieser keine kraftschl ssige Verbindung mit Boden oder Ringbalken bildet Auf die Frage ob es den Probleme mit wech selnden Verkehrslasten Wind und Schnee g be antwortet Schmidt Es steht doch noch oder Ob und wie viel sich die Konstruktion unter wechselnder Last dehnt oder kriech
58. des um 52 16 h heren E Moduls der Q Ballen o 100 EoHL 1 0 5216 Dabei ist oa Stauchung hochkant liegender Q Ballen 90 o Spannung e Eulersche Zahl 2 718 Prr Trockendichte kg m Berechnungsbeispiel F r einen hochkant liegenden Q Weizenballen mit einer Trockendichte von 100 kg m soll die Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m ermittelt werden Es wird in o g Gleichung eingesetzt 40kN m 100 Eon 0 54 94 9477 o00137100kg m 0 5216 Es ergibt sich eine Stauchung von H 6 12 Tabelle 5 5 Mittlere E Module Trockendichten und Nullpunktverschiebung von Q Weizenballen im Vergleich mit HD Weizenballen Proben E Modul von Ballenart Trockendichte Ptr E Modul kg m kN m bereich kg m 104 600 0 54 103 105 101 392 1 38 91 110 3 104 394 1 18 Anzahl Weizen 100 Q VVeizenballen HD VVeizenballen HD VVeizen generiert 1 1 6 1 1 1 6 1 3 Proben 1 1 3 2 1 4 9 1 1 5 2 2 Dir Trockendichte Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen Proben 5 2 8 Vergleich des Verhaltens von halbierten und ganzen Strohbal len In den Testreihen 1 4 16 18 wurden halbierte und halbierte zusammengesetzte Ballen auf ihr Spannungs Stauchungsverhalten hin unter sucht Es sollte die Frage gekl rt werden ob bei W nden aus hochkant liegenden Ballen die Halme der b
59. dieser beim System E durch einen gr eren Materialaufvvand der oberen und unteren Last m Holzteile m Stahlteile DStroh MPutz E Sonstiges einleitungsplatten um etwa 30 bei der Sen kung des U VVertes von 0 14 auf 0 04 Abbildung 4 4 Einfluss der Putzart im Vergleich kVVh m K deutlich Jedoch bleibt der Anstieg mit dem Bekleidungssystems auf den Prim rener gegen ber dem W rmedammverbundsystem 21 gering Hier vvurde eine Steigerung von ber Bei etvva gleichem U VVert von ca 0 04 100 bei der gleichen Senkung des U VVertes VV m K liegt der Primarenergieinhalt des fu berechnet genorientierten ballenb ndigen Skeletts bei nur einem Elftel des Primarenergieinhaltes des VVarmedammverbundsystems PEI kWh m Fo bb70 Fo bb90 Fobb130 E 36 E 70 E 90 E 130 WDVS WDVS VVDVS WDVS U 0 07 U 0 06 0 04 U 0 14 U 008 U 0 06 U 004 U 0 14 0 08 U 006 U 0 04 W m K W m K W m K W m K W m K W m K W m K W m K W m K W m K W m K E Tragkonstr Holz E Stahlteile O D mmstoff E Putz E Sonstiges Abbildung 4 5 Einfluss des W rmedurchgangskoeffizienten auf den PEI Erl uterungen siehe oben Teil III Konstruktionen aus Strohballen 125 4 2 Zum V armedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkons truktionen 4 2 1 Methode Der W rmedurchgangskoeffizient U VV m K der untersuchten Konstruktionen ist der Kehr wert des W rmedurchgangswiderstandes Rr m K VV U K Der VVar
60. einer Wand Nach dem Aufbringen der Span nung wird die Relaxation ber 24 Stunden aufgezeichnet und der Ballen danach 10 cm unter Wasser gesetzt Daraus resultiert wie unter 5 6 8 beschrieben ein spontanes Absin ken der Spannung Relaxation Durch den Pr fstand wird eine Last von 20 kN m 50 der Startspannung simuliert Sobald die Rest spannung unter 20 kN m 50 f llt beginnt der Ballen zu kriechen Diese Kriechverfor mung ist in Abbildung 5 30 dargestellt Je Orientierung wurde ein Test durchgef hrt Die Tests sollen Tendenzen aufzeigen Bei vergleichbaren Trockendichten unterliegt der hochkant liegende Ballen einer deutlich h heren Kriechverformung als der flach lie gende Ballen Bei beiden Proben verl uft die Kriechverformung jedoch auf sehr geringem Niveau Dieses Ergebnis legt den Schluss nahe dass aus einem Wasserschaden kein spontanes Versagen einer Last tragenden Konstruktion aus Strohballen resultiert o gt gt x Q 5 ec o 5 Q 7 Zeit t h Abbildung 5 30 Kriechverformung flach und hoch kant liegender seitlich eingespannter HD Weizenballen unter Wassereinfluss Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 101 5 9 Zum elastomechanischen Verhalten von W nden aus HD Weizenballen Insgesamt wurden acht Testreihen an W nden durchgef hrt An f nf davon wurden Messungen zum elastomechanischen Verhalten gemacht Relevante Werte sind in T
61. enende aus der Horizontalen Ab der 3 Ballenlage wurde die Wand so insta bil dass sie nicht mehr betreten werden konn te Die Ballenn gel die nun eingeschlagen wurden brachten eine wesentliche Verbesse rung Die Wand stand bis zur 8 Ballenlage allein kippte jedoch bei der kleinsten Belas tung egal von welcher Seite und w re mehr fach umgest rzt wenn sie nicht durch das Ger st bzw eine St tze gehalten worden w re Abbildung 8 2 Testwand 2 vor der Belastung und bei einer Spannung von ca 5 kN m Ergebnisse Das Erstellen und sinnvolle Tes ten der Wand aus HD Ballen unterst tzt nur durch Ballenn gel war nicht m glich Verbesserungen Weitere Tests In den wei teren Tests sollen horizontale Bohlen in die Wand eingelegt werden um vertikales Beulen der Wand zu verhindern und um den Ballen nageln Halt zu geben Des Weiteren sollen die W nde eine seitliche Begrenzung erhalten die ein horizontales Spannen berfl ssig machen und zu einer weiteren Stabilisierung der Wand beitragen sollen Die aus der Vertikalkraft und den hori zontalen Vorspannkr ften entstehende Hori zontalkraft soll ermittelt werden um eine Di mensionierung von Zugelementen in der Wand zu erm glichen Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 83 8 3 Wandtest 3 Aufbau und Spannungs Stauchungstest einer unverputzten Wand aus flach liegenden Strohballen mit seitlicher Einspannung
62. ges Erhitzen der Ballen z B durch Mikrowel len oder durch eine intensive radioaktive Be strahlung erfolgen Jedoch ist stark in Zweifel zu ziehen ob diese Ma nahmen konomisch und vor allem kologisch sinnvoll sind Strohballen gelten als kologische Baustoffe Eine Behandlung mit Fungiziden Salzen oder Strahlen w rde sich zu dieser Einstufung kont raproduktiv auswirken Hinsichtlich der Unterscheidung der untersuch ten Materialien bez glich ihrer Schimmelanf l ligkeit konnte in dieser Dissertation keine Aus sage getroffen werden Hier sind weitere Un tersuchungen erforderlich 2 Zur Herstellung von Baustrohballen Es wurde festgestellt dass die Festigkeit von Strohballen wesentlich von der Halmbeschaf fenheit abh ngt Dabei wirkt sich eine zerst rte Halmstruktur negativ auf die Ballenfestigkeit aus In nicht lasttragenden Strohballengeb u den ist die Festigkeit der Strohballen von ge ringerer Bedeutung als in lasttragenden Ge b uden Der Einsatz von Strohballen mit stark besch digten Halmstrukturen sollte sofern erforderlich daher auf nicht lasttragende Kons truktionen beschr nkt werden Stroh wird vor allem bei der Ernte explizit durch den Dreschvorgang hoch belastet Als strohschonend konnten M hdrescher mit Tan gentialdreschwerk ohne nachgeschaltete Ab scheidetrommeln identifiziert werden Axiale Dreschwerke zerst ren die Halmstruktur weit gehend Sie sollten nicht zum Dreschen von Stroh f r B
63. hrend des Pressens ist in den Ballen ein Knistern zu vernehmen Bei einigen Ballen wird ein starkes Schr gstellen der Lasteinlei tungsplatte beobachtet Dies war bei Probe 1 4 2 besonders ausgepr gt Aus dieser Schr gstellung resultiert das Abknicken der Verformungslinie dieses Ballens bei einer Stauchung von ca 9 Das Spannungs Stauchungsdiagramm Abbildung 2 4 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den gesamten Messbereich Es ist er kennbar dass alle Kennlinien unabh ngig von der Trockendichte zun chst relativ eng zu sammen liegen Ab einer Spannung von etwa 15 kN m spreizt sich das Kennlinienfeld auf wobei die dichteren Ballen in der Regel einen steileren Verlauf mit h herer Linearit t aufwei sen Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 48 O N N N Z x b 5 G o N O 1 1 4 1 107 22 kg m E 1 4 1 1 110 87 kg m 1 5 1 1 94 55 kg m 10 12 16 18 Stauchung 1 1 4 2 103 36 kg m 1 1 im 1 4 1 2 90 58 kg m 1 4 1 5 1 2 89 41 kg m 1 5 4 3 102 50 kg m 1 3 92 62 kg m 1 3 89 47 kg m Abbildung 2 4 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Tabelle 2 2 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach lieg
64. m g g kg m 70 b h 20 kN m 1 3 4 1 0 828 0 480 0 360 0 132 94 31 77 00 72 76 62 78 20 kN m 1 3 4 2 0 815 0 480 0 360 0 146 94 31 74 00 67 33 57 87 20 kN m 1 3 4 3 0 838 0 480 0 360 0 137 82 37 74 50 67 44 58 23 20 kN m 75 17 69 17 59 63 40 kN m 1 3 5 1 0 823 0 480 0 360 0 118 98 71 74 47 65 96 55 83 40 kN m 1 3 5 2 0 823 0 480 0 360 0 124 93 55 70 13 61 69 53 90 40 kN m 1 3 5 3 0 840 0 480 0 360 0 121 90 71 69 14 61 14 54 28 40 kN m 71 249 62 93 54 67 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Onza Restspannung nach 24 Stunden 20 Rest spannung nach 120 Stunden Restspannung nach 480 Stunden Mittelwert aus den betreffenden Werten 9 2 3 2 Eingespannte HD Weizenballen os 10 und 20 kN m Es wurden je drei hochkant liegende seitlich eingespannte unverputzte Weizenballen ei nem Langzeit Relaxationstest bei einer Start spannung von 10 bzw 20 KN m unterzogen Tabelle 5 14 listet physikalische Balleneigen schaften und Testergebnisse auf Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 16 zeigt Sowohl bei den 10 kN m als auch bei den 20 kN m Proben ist ein ausgepr gter Zusammenhang zwischen Trockendichte und Restspannung Relaxation erkennbar Bei etwa gleichen mittle 10 ren Trockendichten weisen die 10 kN m Zeitt Tage Proben eine h here Relaxation auf x 10 kN m 1 3 7 1 92 kg m a 10 kN m 1 3 7 2 100 kg m 10 kN m 1 3 7 3 98 kg m
65. nach welchem 64 Strohballen getestet wurden schlossen sich an Spannungs Stauchungstests mit den Kombipr fst nden an Diese Relaxationstests 24 h bzw 72 h bei Grof ballen maximal einen Monat Diese Tests wurden an flach und hochkant liegenden Bal len mit einer Startspannung von 40 kN m an stehenden Ballen mit 20 kN m durchgef hrt Nach dem zweiten Verfahren Langzeittest wurden 35 HD Weizenballen flach und hoch kant liegend mit Startspannungen von 10 20 40 und 60 kN m getestet Bei diesem Verfah ren wurde bevor die eigentliche Relaxations messung begann die Spannung im Abstand von jeweils 10 Minuten sechs mal wieder auf den Wert der Startspannung erh ht Der Spannungsabbau wurde ber bis zu 83 Tage gemessen 5 6 1 Einfluss der Ballentrockendichte bei HD Weizenballen im Lang zeittest Pro Startspannung Ballenorientierung etc in den unterschiedlichen Test Setups wurden in der Regel drei Proben getestet Diese Proben wurden zuf llig ausgew hlt und zeigten zuf llig unterschiedliche Dichten Mit nur drei Proben l sst sich ein Einfluss der Dichte auf das Rela xationsverhalten schlecht nachweisen und erst recht nicht quantifizieren Davon abweichend wurden je sechs Tests bei Startspannungen von 40 kN m an flach und hochkant liegenden HD Weizenballen im Kombitest und an hochkant liegenden HD Weizenballen im Langzeittest durchgef hrt Auch mit sechs Proben ist kein statistisch exakter Nachweis zu f hren trotzde
66. ndach Betondach Faser steine zement wellplatten kursiv OG Wand aus 0 48 m Stroh kursiv fett OG Wand aus 0 70 m Stroh Sparrenabstand 1 m 134 Sparrenabstand 0 53 m Spannweitenbegrenzung durch Sparren Teil III Konstruktionen aus Strohballen VVellfaserzementplatten 6 05 m VVand dicke Betondachsteine 5 18 m h 25 Gr ndach 3 49 m gt saslar INN na 5 B 2461 sesi E Essl has Gr ndach 2 62 m Wand dicke Betondachsteine 3 88 m Stroh 0 36 m Wellfaserzementplatten 4 54 m N b N TT amp A SSS I 00 0 A aaa a KTIKKKKKKKKKS N A a 5 N m 5 EH 5 40 ZH Era l N N S i SE N 2 Abbildung 5 1 M gliche Spannvveiten von zvveiseitig aufgelegten und Decken auf lasttragenden Stroh ballenkonstruktionen unter den in Abschnitt 5 1 erlauterten Annahmen Aus Tabelle 5 3 kann entnommen vverden dass f r lasttragende eingeschossige Strohbal lengebaude schon bei der Verwendung hoch kant liegender HD Ballen Strohanteil der VVanddicke 36 cm und einer leichten Dach konstruktion aus Faserzementwellplatten pra xisrelevante Spannweiten m glich sind Wird eine Dachkonstruktion gew hlt bei der alle vier W nde zum Tragen der Dachkonstruk
67. osz40 kN m Tests an eingespannten flach liegenden HD VVeizenballen im Kombitest Lasteinleitung in den Strohballen indirekt belasteter Putz os 40 KN m inkl der Simulation eines VVasserscha dens und eines Garnausfalis Tests an eingespannten flach liegenden HD VVeizenballen im Kombitest Lasteinleitung direkt in den Putz o z40 kN m inkl der Simulation eines VVasserschadens und eines Garnausfalls Tests an eingespannten hochkant liegenden HD VVeizenballen im Kombitest Lasteinleitung in den Strohballen indirekt belasteter Putz os 40 KN m inkl der Simulation eines VVasserscha dens und eines Garnausfalis Tests an eingespannten hochkant liegenden HD VVeizenballen im Kombitest Lasteinleitung direkt in den Putz os 40 kN m inkl der Simulation eines Wasserschadens und eines Garnausfalls Tests an HD VVeizenballen oz20 kN m Tests an HD Weizenballen oz60 kN m Test an einem HD Switchgrasballen 60 kN m Test an einem HD Miscanthusballen 60 kN m Test an einem HD Weizenballen mit Simulation eines Wasserschadens Tests an HD Weizenballen 20 kN m Tests an HD VVeizenballen 60 kN m Test an einem HD Weizenballen mit Simulation eines Wasserschadens Konstruktionstests von unverputzten W nden aus flach liegenden HD Weizenballen Konstruktionstest einer unverputzten Wand aus hochkant liegenden HD Weizenballen Konstruktionstest einer verputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen Spannungs Stauchungs
68. peIyse SSOUOS D I XEIN ya lz esnz u ssojuoSs Bui u uol yniu ul u uonynu u qeBuv ul y NIS WId UOSIIL IAA suowu equo11S liy SUONU lEQUO NS ys a aqs unysH ll isnegi old uajjeg bl q ll q u qolduos 9602 HM ybnu n OS Z N M 9661 01 91 961 661601 2 9661 1020 5 pus eunse unsny 4 pinog Z91109 ulld OosonL ul 956 ll lsneg osd v lleg biq ll q G u qo dyonsS NL 24 211 lu lpu lled UN ujebu qoud j od PO 1 9 2 aqyapa SIE 4 SS Q 49151 5 osneu 6 U UUOY INS USBUNIFPAIOJUEISAPUIY u luueu D poo ui 05 li unsny 4110 8POQ jeg mens nsny G661 USSSEULEYOF SpooAA po eg mes EluloHEO 1861 4 pinog Jo 4110 jeg mens Jep nog Jo AO 7661 z lioO JO 9poO9 leg mes z Ho Jo 9661 osoni Jo IIpgunoo 412 pue Auno ewid oson DU UOT D A yasuejlsqel s poo Bulpiing ajeg mers 1 Syeyuj 1 915 Bueyuy s s lq s po durping req MENS q srueyLr ury sn III Sueyuy UC Tucson Pime Cortez Boulder Califrornia Austin Verbindung Methode 1 Holzd bel min 15 8 mm dick vverden durch L che
69. r W nde aus flach liegenden HD Weizenballen ab einer Trockendichte von 92 kg m wird vorgeschlagen E amp h 1490 F r W nde aus hochkant liegenden HD Weizenballen ab einer Trockendichte von 98 kg m wird vorgeschlagen g h 10 Dabei ist ev Vorkomprimierung m ho Ausgangsh he der Wand m 104 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden VVt5FLu 95 kg m5 a VVt6HLu 98 kg m Wt7flv 104 08 kg m Wt8flu 107 44 kg m o x b D 0 7 o x Zeit t Tage Abbildung 5 33 Relaxationsverhalten der untersuchten W nde bei einer Startspannung von 40 kN m 5 9 5 Zum Kraft Verformungsverhalten unter Horizontallast der unter Wt7 FL v 104 kg m mm suchten VVande Abbildung 5 34 zeigt das Verformungsverhal ten der untersuchten VVande unter Horizontal last Zu beachten ist dass der Weg bei der unverputzten VVand in cm bei der verputzten VVand in mm aufgetragen ist VVahrend sich die unverputzte Wand bei einer am VVandkopf aufgebrachten Horizontallast von ca 5 kN m um 18 cm verformt sind es bei der verputzten Wand bei 15 kN m nur 6 mm Bei dem Test der verputzten Wand verformte sich der Pr frahmen stark das der Druckzylinder mehr fach umgesetzt werden musste Daraus folgt eine Entlastung und anschlie ende Wiederbe lastung der Wand Bei einer Verformung von Weg mm cm ca 18 mm kommt es zum Bruch
70. u 410 7 u 0 0305 25 9 1 10 7 o 9 7 0 00066 9 40 0 00346 9 40 1 l o 1 24 0 25 2 a Switchgras 18 9 1 11 2 9 10 2 g Miscanthus u 0 027 Fe 1 o 1 17 0 18 o 7 0 00038 0 40 0 00644 9 40 1 dabei ist u Massebezogener Feuchtegehalt g g o Relative Luftfeuchte im Stroh 9 Temperatur im Stroh CC 2 5 Diskussion und Folgerungen 2 5 1 Vergleich der untersuchten Strohsorten und Pflanzen Bei der Betrachtung von Abbildung 2 12 f llt zun chst auf dass alle Sorptionsisothermen nah bei einander liegen es also keine signifi kanten Unterschiede zwischen den untersuch ten Pflanzen gibt was nicht weiter verwunder lich ist da alle Pflanzen au er Hanf und Boh nenstroh zur Familie der S f gr ser geh ren und daher Ahnlichkeiten nahe liegen Bei niedrigeren Luftfeuchten liegen die Iso thermen n her zusammen Die Unterschiede nehmen mit steigender Luftfeuchte zu 30 Auff llig ist der hohe Feuchtegehalt von Gers tenstroh bei h heren Luftfeuchten Dieser stimmt mit den Untersuchungen von Ashour 2003 berein der bei Gerstenstroh eine h here Gleichgewichtsfeuchte feststellte als bei Weizenstroh Miscanthus weist die niedrigsten der darges tellten Gleichgewichtsfeuchten ber das ge samte untersuchte Spektrum auf Bei Miscan thus wurde eine h here Dichte festgestellt als bei den anderen Proben Dies impliziert eine kleine
71. uluuep uiBA l i neg uu m z pu m fue 1uolu Hep SZ i jneg 19B5nuocliuoScsiu ui HpuelsJapIms ue ys4AnpsuneN q p Inz UI 151 5 nz 9269 OSI N3 NIG u seq 9r69 OSI N3 NIG y9eu u uonyunuasuoypue 4A 9u 9p lu5SSi A MH NANA n pun ty s p bunmuusq Y 6600 2900 E20 0 Nzw M N IU9Iz1 904sBue ys npaunem 2692 090 sy el N MzW 4 puejsisp ms ue ysinpaunem 10 10 0 ISMZ SM JyIYISYNT linl q 070 00 0 0 070 070 070 0080 21 1 0052 0611 LEZI 060 9761 0 0 290 0 1 8 1 2 llequons 900 900 900 0080 21 L 0 10 10 Sy u uul pue si pixwsBueBi qn uuBAA M Yzw uu y lp w y lp u 44914909S MM 149198 H Mw M V 1491499 2 2 I 26 BunjeyssdinIs zind W93 OEL 06 0 Iy9sayuas yoys waorzind YzW M 1210 Nzw M N IU9Iz1 904SBue ys npaunem MMN zW 994 M MzW 4 Puejsiop ms ue ysinpsunem voo ssy u gne G0 0 008 0 z nduyo 057 09800 920 58 ANZ 5 4 6011 0110 2100 Z OUI PEN g0 0 0080 0 0 21 210 S
72. verputzen Ballen bei denen der Lehmputz indirekt belastet wurde Lastein tragsplatte lag nicht auf dem Lehmputz auf und verputzten Ballen bei denen die Last di rekt in den Lehmputz eingeleitet wurde Der m hochkantliegend flach liegend 2 S N nz b G Q o x ohne Putz indirekt direkt Abbildung 5 25 Einfluss des Lehmputzes auf die Relaxation nach 24 Stunden bei seitlich einges pannten HD Einzelballen im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40kN m Testablauf ist unter 3 4 2 1 beschrieben Hochkant und flach liegende Ballen verhalten sich analog flach liegende Ballen weisen da bei eine geringere Restspannung auf als hoch kant liegende Ballen Die Probengruppe bei welcher der Lehmputz direkt belastet wird weist die hochste Rest spannung auf die indirekt belasteten Ballen die niedrigste niedriger als die unverputzten Ballen Dies kann durch eine geringere Stau chung der indirekt verputzten Ballen gegen ber den unverputzten Ballen und einem nach lassenden Verbund zwischen der tragenden Putzschicht und dem belasteten Stroh erklart werden Zu den Daten siehe Tabelle 5 16 Tabelle 5 15 Trockendichten und Testergebnisse zum Einfluss des Lehmputzes auf das Relaxations verhalten eingespannter HD Ballen im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Anzahl Dichte Proben bereich kg m Proben gruppe OR24 Ptr kg m
73. werden Aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Dissertation kommt der Verfasser zu dem Schluss dass nicht lasttragende Strohballen bausysteme lasttragenden unter den in Deutschland gegebenen Bedingungen kono misch wie kologisch berlegen sind Da eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung f r lasttragende Geb ude in Deutschland nach der Einsch tzung des Verfassers innerhalb der n chsten Jahre auch mit erheblichem For schungsaufwand nicht zu erwarten ist liegt es nahe zun chst auf eine Erweiterung der bauaufsichtlichen Zulassung f r nicht lasttra gende Strohballenkonstruktionen hinzuarbeiten um die Verbreitung des Strohballenbaus zu f rdern Abstract Stravv Bale Building is said to be a promising vvay of building both under ecological and eco nomical aspects But its spread in Germany is slovved dovvn by a lack of knovvledge This PhD thesis vvants to make a contribution in speed ing up the spreading of Stravv Bale Building by increasing the knowledge about it VVithin the framevvork of this thesis the charac teristics of the hydroscopic sorption of different sorts of stravv vvere tested Based on those tests equations to specify the equllibrium mois ture content according to the BE T theory vvere set The use of stravv bales containing highly dam aged stravv fibers should be avoided respec tively only used in non load bearing construc tions Combine harvesters vvith an axial thresh ing machine should
74. zeitliche Abfolge von Parametern wie der Tro ckendichte der Belastungsh he der Halm orientierung und dem Vorhandensein einer Putzschicht und deren Eigenschaften abh ngt 1 Rapider Spannungsabbau Steil abfallende Kennlinie in den ersten Minuten nach dem Aufbringen der Last 2 Sich verz gernder Spannungsabbau All mahliches Abflachen der Kennlinie 3 Geringer Spannungsabbau Flache im weiteren Verlauf nur noch wenig weiter ab flachende Kennlinie die klimaabh ngige Schwankungen aufweist Restspannung Or Drei Proben unverputzt hochkant liegend mit seitlicher Einspannung Startspannung 40 Zeit kN m wurden ber einen Zeitraum von 83 Tagen getestet Die Relaxation kam bei diesen Tests nach ca 55 Tagen zum Erliegen Abbildung 5 18 Prinzipielles Relaxationsverhalten der untersuchten Strohballen 92 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 5 6 Einfl sse auf das Relaxationsverhalten von Einzelballen Das Relaxationsverhalten von Strohballen wurde im Rahmen dieser Dissertation in 99 Tests untersucht Es fanden Tests mit flach und hochkant liegenden sowie stehenden HD Ballen unterschiedlicher Strohsorten mit und ohne Einspannung verputzt und unverputzt statt Drei Tests wurden an hochkant liegenden Grof ballen durchgef hrt Zum Einsatz kamen zwei unterschiedliche Testverfahren welche unter 3 4 beschrieben sind Die Tests nach dem ersten Verfahren Kombi test
75. zitiert aus Murphy et al 1999 die spezifische W rmekapazit t von Stroh liege wie die von Zellulosed mmstoff bei 2000 Wimmer Hohensinner Drack 2006 16 geben die spezifische W rmekapazit t ebenfalls mit 2000 J kgK an Tabelle 7 1 stellt die spezifischen W rmekapa zit ten Rohdichten und die W rmespeicherf higkeit eines Kubikmeters verschiedener Stoffe dar Es wird deutlich dass z B ein Kubikmeter Wasser aufgrund seiner hohen spezifischen VVarmekapazitat eine h here W rmespeicher f higkeit besitzt als ein Kubikmeter Stahl ob wohl dieser um ein vielfaches schwerer ist Unter den VVarmedammstoffen weist Stroh aufgrund seiner hohen spezifischen W rmeka pazit t und seiner hohen Dichte eine ver gleichsweise hohe W rmespeicherf higkeit auf Tabelle 7 1 Spezifische W rmespeicherf higkeit Rohdichte und W rmespeicherf higkeit verschiedener Bau stoffe je Kubikmeter Baustoff Spez W rme Rohdichte kapazit t c p kg m 3 kgK Stahl 450 7500 Glas 750 2500 Beton 1000 2000 Kalksandstein 1000 2000 Vollziegel 1000 1800 Mineralvvolledammplatten 1030 149 Polystyrolschaum XPS 1450 45 Zellulosefasern 1900 55 Strohballen 2000 115 Holzfaserdammplatten 2100 170 VVasser 4182 1000 Warmespeicher f higkeit C kJ K eines m 3375 1875 2000 2000 1800 153 65 105 230 357 4182 Willems Schild Dinter 2006 Kuchling 2001 Waltjen et al 1999 Murphy et a
76. 1 2 4 3hl 40 kN m 98 68 kg m Abbildung 6 4 Gesamtstauchung hochkant liegen der HD Ballen Tabelle 6 2 Physikalische Balleneigenschaften und Stauchungen hochkant liegender HD Ballen Proben nummer Abmessungen x b h 1 2 3 1 1 2 3 2 1 2 3 4 20 kN m 1 2 4 1 1 2 4 2 1 2 4 3 40 kN m u gg kg m EK20 EG20 kN m 2 06 6 64 3 24 7 13 10 76 13 41 1 63 6 28 2 45 15 75 8 40 11 13 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte o Testspannung Kriech stauchung nach 20 Tagen szo Gesamtstauchung nach 20 Tagen Mittelwert aus den betreffenden VVerten Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 81 7 Kombinierte Relaxations Kriechtests zur Simulation eines Was serschadens Da ein Wasserschaden nur an je einem flach und hochkant liegenden Ballen durchgef hrt wurde werden die Ergebnisse gemeinsam mit der Diskussion in Teil II Abschnitt 5 8 4 darge stellt Der Testablauf wird in Teil II Abschnitt 3 4 2 5 Simulation eines Wasserschadens Kriechen dargestellt Tabelle 7 1 listet die physikalischen Balleneigenschaften auf Tabelle 7 1 Physikalische Balleneigenschaften und Stauchungen hochkant liegender HD Ballen Proben Abmessungen m u Dir nummer b h g g kg m FL 1 5 8 1 10 673 0 480 0 363 0 10 105 HL 1 5 9 1 10 653 0 372 0 471 0 11 106 FL Ballen flach liegend HL Ballen hochkant l
77. 1290 HDP HDP quer zur Wand gebunden und nur zweimal H chst Druck Presse vorgestellt das laut erster Fahrberichte Wilmer 2005 30f Land amp Forst Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften A 12 2005 74 Ballen mit einer Dichte von bis zu 220 kg m herstellen kann Ab 90 cm Kanalh he werden serienm ig Doppelknoter eingebaut alle Knoter werden automatisch druckluftgerei nigt Abbildung 2 4 zeigt eine Krone BiG Pack Tabelle 2 3 k nnen die Kenndaten der Krone Gro packenpressen entnommen werden Abbildung 2 4 Krone Gro packenpresse BiG Pack Krone 2003 Tabelle 2 3 Kenndaten Krone Gro ballenpressen BiG Pack Modell Ballengr e Dichte Durch Anzahl Preis Kraftbedarf HxBxL cm kg m3 satz Knoter Maschine Zapfvvelle kW t h 890 80 x 90 x 100 720 150 4 102 370 65 kW 1270 70 x 120 x 100 270 150 20 6 118 401 69 kW 1290 90 x 120 x 100 270 150 25 6 119 352 77 kW 1290 HDP 90x 120 x 100 320 220 25 6 176 320 110 kVV 12130 130 x 120 x 100 270 150 36 6 143 492 90 kVV 1 Krone 2003 Telefonat mit Krone Mitarbeiter Hr Deimel am 09 06 05 Krone 2004 Preis inkl MwSt Wil mer 2005 Auch sind diese Modelle mit dem Rotocut bzw 2 2 3 CLAAS Die deutsche Traditionsfirma CLAAS wurde 1913 gegr ndet und mischte von Anfang an bei Entwicklung und Vertrieb von Strohballen pressen mit 1921 erhielt sie ein erstes Patent auf einen Knote
78. 3 Untersuchung unverputzter HD VVeizenballen im Langzeittest Im Langzeittest wurde das Relaxationsverhal ten von 14 flach liegenden HD VVeizenballen untersucht Zwei Tests wurden ohne Einspan nung bei einer Startspannung von 40 KN m durchgef hrt je drei Tests an eingespannten Ballen mit Startspannungen von 10 20 40 und 60 kN m Zum Testablauf siehe Teil Il Kapitel 3 4 4 Tests mit den Relaxationspr fst nden 9 1 3 1 Nicht eingespannte HD Weizenballen os 40 kN m Es wurden insgesamt zwei flach liegende seitlich nicht eingespannte unverputzte Wei zenballen einem Langzeit Relaxationstest unterzogen Tabelle 5 5 listet physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse auf oe 40 kN m 1 3 0 1 103 04 kg m 0e 40 kN m 1 3 0 2 92 66 kg m Restspannung or 10 Zeitt Tage Abbildung 5 6 Relaxationsdiagramm flach liegen der unverputzter HD Weizenballen ohne seitliche Einspannung im Langzeittest os 40 kN m Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 6 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 68 samten Messbereich Die Kennlinien unter schvvankungen geschuldet wobei nicht geklart scheiden sich deutlich Die der Probe 1 3 02 werden konnte ob die Probe selbst oder die mit der geringeren Trockendichte weist eine Messtechnik auf die Schwankungen reagiert h here Relaxation auf Die Wertschwankungen Beide
79. 374 0 502 0 123 91 43 68 08 1 4 9 2 0 835 0 369 0 489 0 120 85 26 63 48 1 4 9 3 0 857 0 374 0 481 0 112 107 12 65 12 1 5 2 1 0 856 0 360 0 480 0 121 103 49 67 53 1 5 2 2 0 834 0 367 0 480 0 108 109 85 70 96 1 5 2 3 0 882 0 367 0 481 0 102 106 10 67 51 Ballen 0 855 0 369 0 486 0 114 100 54 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden Mittelwert aus den betreffenden Werten Messungen im Rahmen der Diplomarbeit von Struwe 2007 durchgef hrt Roggen Gersten und Dinkelballen Es wurden je drei hochkant liegende seitlich eingespannte unverputzte HD Roggen und Dinkelstrohballen sowie zwei Gerstenstrohbal len einem Relaxationstest unterzogen Diese Tests wurden von Struwe 2007 im Rahmen seiner Diplomarbeit durchgef hrt Die Daten wurden in der vorliegenden Dissertation neu interpretiert Tabelle 5 9 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf Restspannung or Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 10 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Ein Zusammenhang zwischen Trockendichte und H he des Span 0 4 9 14 19 24 Zeit t h nungsabbaus ist nicht evident Die Roggen I R 1 4 10 1 87 01 kg m R 1 4 10 2 88 02 kg m proben weisen die geringste die Gerstenpro R1 4 10 3 82 98 kg m 1 4 11 1 77 76 kg m ben die h chste Relaxation auf G 1 4 11 2 89 90 kg m
80. 4 10 3 Roggen G 1 4 11 1 G 1 4 11 2 G 1 4 11 3 Gerste D 1 4 12 1 D 1 4 12 2 D 1 4 12 3 2 Dinkel u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am m g g kg m 10 Oe E40 Ep E Modul kN m kN m kN m 19 56 14 48 0 53 405 04 28 37 16 27 1 67 300 65 23 35 14 57 2 09 355 35 1 431 18 61 18 83 0 86 372 54 18 98 18 53 1 44 467 65 27 23 17 05 0 45 346 09 21 607 18 137 0 919 395 426 469 77 26 10 17 54 2 16 321 28 19 89 19 58 1 53 353 41 381 487 Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten R Roggen G Gerste D Dinkel 2 2 3 Spannungs Stauchungstests an HL verputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung Es wurden insgesamt sechs hochkant liegen de seitlich eingespannte verputzte Weizenbal len einem Spannungs Stauchungstest unter zogen Bei je 3 Weizenballen erfolgte die Last einleitung direkt 1 5 5 1 3 bzw indirekt 1 5 4 1 3 in den Putz zur Erl uterung siehe Teil 2 Abschnitt 3 4 2 6 Spannungs Stauchungstests an verputzen Strohballen Tabelle 2 9 listet physikalische Balleneigen schaften sowie Testergebnisse auf Beobachtungen Das Spannungs Stauchungsdiagramm Abbildung 2 13 zeigt die ermittelten Kennli nien ber den gesamten Messbereich Un schwer lassen sich die Kurven der Ballen mit direkter und indirekter L
81. 4 4 Weitere Messinstrumente v s s s s s s s ss sis s si sisi3isasi 79 4 4 1_ Hygrometer Thermometer a 79 44 2 GELME S E b 79 1 100000 00 uyum s a uuu 79 5 Diskussion und Schlussfolgerungen a da aa m 80 5 1 Prinzipielle Betrachtungen zum Spannungs Stauchungs verhalten von Einzelballen 80 5 2 Einfl sse auf das Spannungs Stauchungsverhalten von Einzelballen unter IXU ZZ LLUELASILTO nan a b li 61 5 2 1 Einfluss der Halmorientierung bei nicht eingespannten HD VVeizenballen 61 5 2 2 Einfluss der Halmorientierung bei seitlich eingespannten HD VVeizenballen 82 5 2 3 Einfluss der seitlichen Einspannung bei flach und hochkant liegenden HD Weizenballen 0000005000 0000 82 5 2 4 Diskussion zum Einfluss der Halmorientierung und der seitlichen Einspannung bei HD Welize nballa fi uu unu aaa aaa aaa E aska aaa a aaa 83 5 2 5 Einfluss der Ballentrockendichte bei seitlich eingespannten flach und hochkant liegen den FID Weizenballeryu uu u u tee un 83 EintlUSS der STONA nase ei 84 9 27 Eintlussder Baleyat en lee 85 5 2 8 Vergleich des Verhaltens von halbierten und ganzen Strohballen
82. 40 kN m2 listet physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse auf Alle Kennlinien liegen relativ dicht beisammen In der Tendenz scheinen die halbierten Ballen einer geringeren Relaxation unterworfen zu sein als die zusammengesetzten mit Zwi schenlage Tabelle 5 11 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen hochkant flach liegend mit seitlicher Einspannung halbiert und zusammengesetzt Probennummer Abmessungen u Dir OR24 m g g kg m 70 b h 1 4 16 1 0805 0 183 0 460 0 110 106 52 65 61 H 1 4 16 2 0805 0 183 0 460 0 110 106 52 62 66 Halb 64 14 A 1 4 17 1 0 623 0 362 0 478 0 110 103 25 164 00 A 1 4 17 2 0 878 0 366 0 475 0 112 99 37 65 70 2 Aufeinander 64 85 Z 1 4 18 1 0834 0 370 0 483 0 114 97 41 62 54 Z 1 4 18 2 0 651 0 370 0 482 0 106 103 54 163 23 Zwischenl 0 843 0 370 0 483 0 110 100 50 62 88 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspan nung nach 24 Stunden H Halbe Ballen A Aufeinandergesetzte Ballen Z mit Zwischenlage 2 Mittelwert aus den betreffenden Werten physikalische Balleneigenschaften und Tester 9 2 4 Untersuchung verputzter HD gebnisse auf Weizenballen im Kombitest Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 13 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge Es wurde das Relaxationsverhalten von insge samten Messbereich Die Ballen bei denen samt sechs hochkant liegenden verputzten der Putz direkt belastet wurde ze
83. 5 7 3 104 24 kg m Beobachtungen Das Spannungs Stauchungsdiagramm Abbildung 2 13 zeigt die ermittelten Kennli nien ber den gesamten Messbereich Un schwer lassen sich die Kurven der Ballen mit direkter und indirekter Lasteinleitung in den Putz unterscheiden Die Kennlinien beider Gruppen weisen eine hohe Linearit t auf je doch sind die Kurven der Ballen bei denen die Last direkt in den Putz eingeleitet wird deutlich steiler d h der E Modul ist h her als bei den Abbildung 2 8 Spannungs Stauchungsdiagramm verputzter Kleinballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Innerhalb der Gruppe indirekte Lasteinleitung ist deutlich zu erkennen dass die Kennlinien umso steiler verlaufen je h her die Trocken Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 51 dichte ist vvahrend bei der Gruppe direkte Lasteinleitung dieser Effekt nicht erkennbar ist Bei Probe 5 6 1 sind nach dem Erreichen der Maximalspannung leichte Frakturen fest stellbar Proben 5 6 2 und 5 6 3 brechen mittig entzwei Die Lasteinleitungselemente dr cken sich deutlich in den Ballen ein I m en 4 i ee i P u ir N b z L m Fi Fi _ m Abbildung 2 9 Bruch des Putzes und Eindr cken der Lasteinleitungselemente nach dem Erreichen der Maximallast bei Probe 1 5 6 2 Bei der Probe 1 5 7 1 vvurde bevvusst auf den kraftschl ssigen Verbund durch Gips zvvisch
84. 536 519 100 1426 4 2 100 100 80 47 27 19 22 46 96 100 Dez 13 7 6 9 2028 115 536 100 1370 Jahr 82 14231 1374 62 1223 2177 4895 2208 430 0 61 5003 Summe spezif Angebot solar intern E spezif Heizw rmebedarf Summe spezif Verluste s 7 2 CAN 6 58 o 5 os g o T 4 gt 53 3 gt Q N o o 2 E N ET 1 o 0 pm Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizw rmebedarf Vergleich EN 13790 Monatsverfahren PHPP Heizperiodenverfahren Wert EnEV Strahl S d Strahl West Strahl Hori Thimm BodenTemp 5788 kWh a kWh m a Bezugsfl che ist die Wohnfl che kWh m a Bezugsfl che ist die Wohnfl che kWh m a Achtung andere Bezugsfl che Ay nach EnEV Anhang 11 8 Berechnung des Heizvvarmebedarfes der Beispielgeb ude 12 31 7 0 9 0 Ganzjahres wert Summe 365 9 0 357 m 760 585 962 0 7 10 6 kKh kKh kWh kWh kWh m kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh kWh m kWh 40 14 6 kwnme Heizperioden verfahren 225 4 4 140 220 370 230 A 147 Passivhaus Projektierung ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN auf dieser Seite dargestellt werden die Heizzeitsummen des Monatsverfahrens Klima Standard Deutschland Objekt NLT Strohballen Doppelhaus Geb udety
85. 6 7 Bei den durch U Profile seitlich begrenzten W nden Wt 5 6 siehe Anhang Il 2 Kapitel 8 5 und 8 6 weist die Wand aus flach liegenden Ballen Wandtest 5 eine niedrigere Relaxation auf als die der hochkant liegenden Wand de ren Wert zeitweise unter 30 des Ausgangs wertes liegt Der Grund f r die Relaxationstests war die Ermittlung einer Vorspannung die durch Rela xation nicht unter den Wert der Maximalspan nung im sp teren Belastungsfall f llt Unter der Pr misse dass die W nde nach dem Vorspannen verputzt werden wird auf grund der vorliegenden Ergebnisse folgende Vorspannung f r Maximalspannungen um 40 kN m empfohlen F r Strohballenw nde aus flach liegenden Strohballen Oy 2 F r Strohballenw nde aus hochkant liegenden Strohballen Oy O max 3 Dabei ist oy Vorspannung kN m Omax Maximalspannung im Belas tungsfall kN m F r die Praxis stellt es sich praktikabler dar anstatt einer Vorspannung eine Vorkomprimie rung anzugeben F r eine Maximalspannung im Belastungsfall von 20 kN m ergibt sich aus den Wandtests 5 und 6 Wt 5 6 und der oben genannten Empfehlungen f r W nde aus flach liegenden Ballen eine Vorkompression von 12 01 und f r W nde aus hochkant liegen den Ballen eine Vorkompression von 8 64 der Wandh he entsprechend einer Vorspan nung von ca 40 kN m bei W nden aus flach liegenden und ca 60 KN m bei W nden aus hochkant liegenden Strohballen F
86. 94 m wurden auf Lagerh lzern aufgebaut und bestanden aus 6 im Verband verlegten Lagen 3 String Ballen Eine Lage bestand aus 3 Ballen Ballenn gel und Fundamentanker wurden nicht verwendet Nach dem Aufbringen einer Vorspannung wur den die W nde mit einem polypropylenfase rarmierten Zementputz von 25 mm per Hand verputzt Eine weitere 25 mm starke Putzlage folgte 96 Stunden sp ter Die Last wurde ber einen Kastentr ger eingeleitet Der Putz wur de indirekt belastet und war oben seitlich ber den Kastentr ger gezogen Am Wandfu stand der Putz auf einer Seite auf den Lagerh lzern auf auf der anderen war er ber die Lagerh l zer gezogen Grandsaert 1999 7ff 1 Verwindungssteifes Element zusammengesetzt aus Kanth lzern und Holzwerkstoffplatten Bildet den oberen Abschluss einer Wand und dient zur Verteilung der vertika len Lasten Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 31 VVandaufbau 2 n Abvveichung von VVandauf bau 1 vvurde in den Putz anstatt der Polypropy lenfasern ein Polypropylennetz eingelegt und mit Rasenklammern sod staples arretiert Grandsaert 1999 8 10 Wandaufbau 3 Wie Wandaufbau 1 jedoch wurden 2 anstatt 3 string Ballen verwendet Breite 0 48 m Eine Ballenlage bestand aus 4 Ballen Grandsaert 1999 8 11 3 2 Ergebnisse Tabelle 3 2 gibt die durchschnittlichen Werte f r die Maximalkraft maximale aufgebrachte Kraft O
87. Abschnitte Entspricht Schichtfolge Fl che m Fl chenanteile W rmedurchgangswiderst der Schichtfolge m K W R r 1 f R f R fc RTc a Putz Stroh Schalung Schalung 3 2 3 2a fb 11 43 1 10 0 87 0 08 Rra Rrp 13 78 12 97 13 74 m K W Berechnung des unteren Grenzwertes R des W rmedurchgangswiderstandes Schicht Schichtdicke dmj m VVarmeleitvvert W mK VVarmedurchlassvviderst Raj da Az m K VV VVarmeleitvvert W mK VVarmedurchlassvviderst R dmj An M K W VVarmeleitvvert A W mK VVarmedurchlassvviderst R Amj Ap m K VV VVarmedurchlassvviderst Ri 1 fa Raj fb Rbj fc Rcj m K W VVarmedurchlassvviderstand innen R i Stark bel ftete Luftschicht Rse Rsi Rsi tR1 R2 R3 R4 R e W rmedurchgangswiderst R R R 2 W rmedurchgangskoeffizient U 1 R 1 Lehm Holz 2 Stroh Holz 0 04 0 08 0 800 0 052 0 05 1 54 0 800 0 110 0 05 0 73 0 110 0 052 0 36 1 54 R4 R2 0 05 1 41 0 13 m K W 0 13 m K VV 13 66 m K VV 13 70 m K W 0 073 W m K Anhang IIl 5 Zu den W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen b Putz Holz Stroh c Holz Stroh Schalung 3 2b fe 0 67 0 05 Rrc 14 28 3 Stroh 0 62 0 052 11 92 0 052 11 92 0 052 11 92 R3 11 92 Kontrolle 4 Lehm R4 13 20 1 00 0 01 0 800 0 01 0 800 0 01 0 800 0 01 0 01 A 134 G V u uonynuialsuoyu l eq
88. Ankerpunkte gilt dann das gleiche wie f r die beschriebene Methode Schutz vor aufsteigen Zwischen Ok Fundament und 1 Ballenlage eine Wassersperre aus entweder 1 Wasserdichtem zement sem berzug 2 der Feuchte Bitumenschicht auf Haftgrund 3 Metalleinlage an den Ankerpunkten versiegelt 4 andere erprobte Abdichtungen Mindestens einen volle Ballen von der n chsten Au enecke entfernt Min einen Wie Tucson Pime Wie Tucson Pime SBC vollen Ballen Abstand zur Au enwand Max 50 der VVandlange bezogen auf das 5 jedoch ohne jedoch ohne berschrei Wandinnenma d rfen ffnungen sein Lastabtrag Verteilung ber der ffnung berschreitung der tung der max zul ssigen durch tragende Rahmen oder St rze doppelt so lang wie das Fenster breit ist Diese max zul ssigen Spannung im Auflagerbe m ssen min 0 609 m auf beiden Seiten in die Ballen eingreifen Durch die Spannung im reich und ohne n here zus tzliche Last darf die Spannung im Auflagebereich 125 des maximal zul ssigen Auflagebereich Erl uterungen des Lastab Wertes nicht bersteigen trags aus St rzen Im Verbund min 0 305 m berlappung L cken zwischen den Ballen von max 0 152 m erlaubt werden mit Wie Tucson Pime SBC losem Stroh ausgestopft in lasttragenden Geb uden nur liegende Ballen in nichtlasttragenden auch jedoch 0 33 m ber stehende In lasttragenden Geb uden immer ganze Ballen an den Ecken lappung im Verbund Ballenn gel Klammern Methode 1 Na
89. Baustoffen setzen auch bei Strohballen Rottprozesse und Schimmelpilzbildungen ein wenn entspre chende Bedingungen wie hohe Luftfeuchte und beg nstigende Temperaturen vorliegen Schimmelpilze k nnen organische Materialien zersetzen und sich sch digend auf die Bau werksstruktur und deren Tragwerk auswirken Ein weiteres Risiko ist die Freisetzung toxi scher Substanzen durch Schimmelpilze die sich negativ auf die Gesundheit der Bewohner eines befallenen Bauwerkes auswirken kann Vgl Sedibauer 2001 19f k nnen Schimmel pilze Mykosen Mykotoxikosen und Mykoge ne Allergien verursachen Nicht alle Schimmelpilze sind gleich gef hrlich Sedibauer 2001 521 schl gt folgende Ge fahrdungsklassen vor A Pilz ist toxisch und darf in einem Wohn raum nicht auftreten B Pilz ist bei langer Expositionszeit gesund heitsgef hrdend C Pilz ist nicht gesundheitsgef hrdend f hrt aber zu wirtschaftlichen Sch den 3 2 Zu den Wachstumsbedingun gen von Schimmelpilzen Sedibauer 2001 22 32 gibt an dass Schim melpilze in einem Temperaturbereich von 0 C 50 C gedeihen k nnen Dabei ist die Ge schwindigkeit des Biomasseaufbaus von Pil zen temperaturabhangig und erreicht abhan gig von der Pilzart ihr Maximum zwischen 20 und 30 C In vielen F llen entscheiden Tempe raturdifferenzen von wenigen Kelvin dar ber ob eine Keimung der Schimmelsporen stattfin det oder nicht Nach der Keimung und einem anf nglichen
90. Bei gro en St tzweiten k nnen auch hier Elemente zur Anbindung der Strohballen an die St tzen n tig werden Horizontalaussteifung Die Aussteifung kann durch Windrispenb nder erfolgen Denkbar sind auch diagonale Verstrebungen durch Aussparungen in den Ballen Wandbekleidung Als Wandbekleidung bietet sich innen wie au en ein mehrlagiger Putz an 115 Die St tzen sollten mit Putztragern versehen werden Das Anbringen au enliegender Ver schalungen ist auf einer Unterkonstruktion vvelche an den Strohballen oder den St tzen fixiert ist m glich Eine Anordnung des Ske letts an der Au enseite beg nstigt das Anbrin gen einer Verschalung bedingt jedoch W r mebr cken bei der Einbindung der Decken bzw Dachkonstruktion Abbildung 3 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel f r das ballenb ndige Skelett Be 2 Wohnhaus in B sel Architekt Dirk Scharmer Fo tos Dirk Scharmer 3 1 3 Fugenorientiertes ballenb ndi ges Skelett Fo bb Skelett Abbildung 3 4 Prinzipskizze fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Das fugenorientierte ballenb ndige Skelett Abbildung 3 4 ist eine Variante des ballenb ndigen Skelettes Als raumabschlie Rendes Element werden stehende Quaderbal len Abmessungen 0 7m x1 2 m x1 0 2 7m empfohlen Anwendungen dieser Bauweise sind nicht bekannt Die Idee dazu wurde im Rahmen dieser Dissertation entwickelt Das Skelett kann sowohl an der In
91. Bou Ali 1993 Straw Bales and Straw Bale Wall Systems 28 1 1 Maternal ada aa l araya l sb 28 1 2 ELECE aaa al araban ola l ab kau aaa 28 1 2 1 EINZEIDAIEN k uuu ee aba maa dad BU daaa 28 1 2 2 z qoz een ea ee een nenne Een 0000 29 2 Thompson Watts Wilkie Corson 1995 Thermal and Mechanical Properties of Straw Bales As They Related to a Straw House nnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnne nennen 31 3 Grandsaert 1999 A Compression Test of Plastered Stravv Bale VValis 31 3 1 31 1 1 SILOHD LERN U 2 uuu l 31 3 1 2 lp ll ee es ee 31 3 2 F ji SO nee ee m i 32 4 Slepheris Bun ding6er ban 33 5 Zh q 2000 2002 m b nb r na 33 5 1 Fils ll i uuu ee et ii in 33 5 1 1 bit isi 33 5 1 2 Testablauf Beobachtungen Ergebnisse 33 5 2 VVandelemente verputzt Ballen flach liegend 35 5 2 1 NI orasscescce e66660 35 5 2 2 Testablauf Beobachtungen a 35 9 2 3 IQ a osa ay ya 36 5 3 VVandelement verputzt Ballen hochkant liegend
92. Bou Ali 1993 39 63 89 Belastung in der Wandebene 3 Testw nde In Plane Lateral 3 Testw Abbildung 1 5 Test o Simulilert wurde eine Windbelastung von 100 mph Meilen pro Stunde entspre chend 161 km h auf eine senkrecht zur Wand stehende Fl che von 3 3 m Dies entspricht einem Winddruck von 9 5 KN o Die betrachtete Wand dient also zur Aussteifung der windbelasteten Fl che o Die Last wurde ber eine Sperrholzplat te eingeleitet Ergebnisse o Unter der Belastung von 9 5 kN wurde eine spontane Verformung der Wand um maximal 152 mm beobachtet o Nach 24 Stunden betrug die Kriechver formung 25 4 mm o Eine weitere Verformung war nicht messbar vgl Bou Ali 1993 40 66 91 x mn x Erg l m un Verformung mini E Spannung Yerformung senkrecht zu Wandebene Abbildung 1 4 Spannung Verformung senkrecht zur Wandebene eigene Darstellung Daten aus Bou Ali 1993 89 Kraft F r I 20 0 Verformung mm E Spannung Werormung in VVandehane Abbildung 1 5 Spannung Verformung in der Wandebene eigene Darstellung Daten aus Bou Ali 2003 91 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 30 2 Thompson Watts Wilkie Corson 1995 Thermal and Mechanical Properties of Stravv Bales As They Related to a Stravv House Untersucht vvurden je sechs fla
93. Dabei stellen die harten Bestandteile Epi dermis Sklerenchymring und Sklerenchymleis ten sowie die Sklerenchymverst rkung der Leitb ndel die Stahlarmierung dar die Paren chymschichten die Betonf llung vgl Abbildung 1 4 Die auftretenden Kr fte werden in erster Linie durch diese Verst rkungen aufgenommen die F llung verbindet diese Verst rkungselemente und wirkt so als zus tzliche Aussteifung vgl z B Ahlgrimm 1977 zitiert in Struwe 2007 19 W hrend der Strohhalm im Wachstumssta dium eine hohe Flexibilit t aufwei t l sst diese infolge der Lignin Inkrustierung und der Was serabnahme in den Zellen im Verlauf des Rei fens zugunsten einer h heren Steifigkeit nach Dies hat weitreichende Auswirkungen auf das Verhalten des Halms unter Belastung 24 Der gr ne Halm verformt sich unter Last stark aber elastisch d h nach dem Entfernen der Last kehrt er in seine Ausgangsposition ZU r ck Im Gegensatz dazu verformt sich der trockene gelbe Halm bei gleicher Last zu n chst weniger stark er ist also steifer wird aber gleichzeitig spr der und neigt bei gr er werdender Belastung zum Bruch Es tritt eine plastische also irreversible Verformung ein Dieses Spr dbruchverhalten nimmt mit ab nehmendem Wassergehalt und zunehmendem Reifegrad zu vgl Brumistrova et al 1963 zitiert in Struwe 2007 11 11 d 6 Markhh hle T RN 1 5 Leitb ndel NL 4 Inneres Parenchymge
94. Der Arbeitsaufwand zur Erstellung des Rahmen systems liegt zwar ber dem des Gew lbes jedoch unter dem der Systeme E 36 und Lt K 36 Der Eso Wert ist aufgrund der W rmebr ckenwirkung des Holzes beim Rahmensystem am h chsten Bei den lasttragenden Systemen schneidet das Gew lbe am besten ab Jedoch liegt es sowohl hinsichtlich des Arbeitsaufwan des als auch des Energiebedarfes ber 50 Jahre hinter den zwei besseren nicht lasttra genden Konstruktionen Der h chste Arbeits aufwand ist zur Erstellung des Systems E n tig Demgegen ber konnte der Arbeitsauf wand des neu eingef hrten Systems Lt K 36 gesenkt werden trotzdem ist zu dessen Erstel lung der zweith chste Arbeitsaufwand n tig Hinsichtlich des Energiebedarfes ber 50 Jah re belegen die beiden lasttragenden W nde die vorletzten Pl tze Aufgrund der dargestellten Ergebnisse kommt der Verfasser dieser Dissertation zu dem Schluss dass entgegen der Annahme in der Einleitung lasttragende Strohballenbausysteme nicht lasttragenden Strohballenbausystemen unter den in Deutschland gegebenen Bedin gungen weder konomisch noch kologisch berlegen sind Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen co N o o O Q gt Q N Q 2 Ss e o lt o o z q 5 o 02 lt lt LO LLI E Arbeitsaufwand E50 k
95. Entfernung vom Feld zum Hof tig gebildet Der Mittelwert aus diesen Szena Je geringer die Entfernung zum Hof Hers rien wird als Rechenwert f r den PEI von HD tellerwerk umso geringer der Transport bzw Q Ballen angenommen energieaufwand umso effizienter die Hers Zus tzlich wurde ein Szenario bei dem Stroh tellung das Hauptprodukt und das Korn das Nebenp rodukt darstellt betrachtet Bei allen Szenarien wurde ein ebener mittelschwerer Boden an 5 3 3 Methode genommen Zwischen einzelnen Stroharten wurde nicht unterschieden Tabelle 5 1 zeigt die Eingangsgr fsen der un terschiedlichen Szenarien Ziel ist die Gewinnung von Rechenwerten f r den Prim renergieinhalt von HD Ballen und Q Ballen Dazu wurden unter Ver nderung der Tabelle 5 1 Eingangsgr en der unterschiedlichen Szenarien Spezifikationen HD Ballen Q Ballen Szenario 1 Szenario 2 Szenario 3 Szenario 4 Szenario 5 ung nstig g nstig ung nstig g nstig Stroh Haupt produkt Ballenabmessungen h xl x b m 0 36x0 24x0 75 0 7x1 2x2 2 Ballenmasse m kg 13 255 Ballendichte p kg m 100 138 Schlaggr e A ha 2 20 2 20 Schwadabstand m 2 75 4 15 5 6 8 Strohmasse Mg ha Aufladen der Ballen Einfache Transportentf zum Hof km Abladen der Ballen KTBL 2004 569 2 Stroh aus kologischem Anbau inkl Getreidekultivierung jedoch ohne Prozesse 2 Ordnung bei der Getreide per Ballenschurre Frontlader 4 1 per Hand Fr
96. Faine 2003 9ff Siehe hierzu auch Abbildung 5 5 o O co gt O lt z x b 60 5 Q 0 N 4 6 8 10 Stauchung Kalkzementputzvvand Lehmputzvvand Abbildung 5 5 Spannungs Stauchungs Diagramm verputzter VVande aus flach liegenden Strohballen Daten aus Zhang Faine 2002 107 5 3 Wandelement verputzt Ballen hochkant liegend 2005 wurde im Projekt Preliminary Discusson of Bale on Edge Wall Test das elastomecha nische Verhalten von Wandkonstruktionen aus hochkant liegenden Strohballen anhand einer Testwand untersucht Testaufbau und Ablauf hnelt dem aus Zhang Faine 2003 Spezifikationen VVandh he 5 Ballenlagen 2 21 m VVandlange 7 2 m VVandbreite 0 39 m ohne Putz bzw 0 47 m mit Putz 3 Vorkompression Aufbringen von insgesamt 40 mm Lehm putz in 2 Lagen Der Lehmputz wurde komplett mitbelastet Beobachtungen Ergebnisse Der Putz war schwerer aufzubringen als bei den W nden aus flach liegenden Ballen Die Wand ist deutlich steifer als die Ver gleichswand aus flach liegenden Ballen was sicherlich zu Teilen daran liegt dass der Lehmputz direkt durch die obere Last einleitungsplatte mitbelastet wurde Anm d Versagen der VVand durch horizontales Brechen des Putzes bei F 89 52 kN ent sprechend o 85 kN m Anm d Vf Zhang Faine 2005 res mieren La
97. Getreidearten A 6 Anhang 1 2 Zum Experiment Sorptionsisother men 1 Sorptionsisotherme von VVeizenstroh F r VVeizenstroh stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 1 1 Tabelle 1 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Weizenstroh relative Massebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 3 Sorptionsisotherme von Roggenstroh F r Roggenstroh stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 3 1 Tabelle 3 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Roggenstroh relative Massebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 052 0 050 0 044 0 40 0 070 0 068 0 060 0 56 0 093 0 093 0 080 0 70 0 129 0 122 0 105 0 85 0 183 0 168 0 151 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 051 0 048 0 040 0 40 0 068 0 066 0 055 0 56 0 089 0 090 0 074 0 70 0 124 0 116 0 097 0 85 0 171 0 156 0 137 F r c Um n und die Referenztemperatur wur den gew hlt um gg rer C 40 0 036 10 40 2 Sorptionsisotherme von Gerstenstroh F r Gerstenstroh stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 2 1 Tabelle 2 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Gerstenstroh relative mMassebezogener Feuchtegehalt u g g Luftteu chte
98. HD VVeizenballen im Kombitest os 40 kN m Tests an nicht eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 20 kN m Tests an nicht eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 40 kN m Tests an eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 10 kN m Tests an eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 20 kN m Tests an eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 40 kN m Tests an eingespannten HD Weizenballen im Langzeittest os 60 kN m Tests an nicht eingespannten HD Weizenballen im Kombitest 0s 20 kN m 64 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Summe Relaxation 1 5 Kriech verhalten konstant 1 h y m _ putzten HD Weizenb 1 4 4 Relaxati onstests an hochkant liegen den un verputzten Q VVeizenballen 1 4 5 Relaxati onstests an ver putzten HD Weizenballen Summe 1 5 1 Kriechver halten flach lie gender HD Ballen mit Einspannung Summe 1 5 2 Kriechver halten hochkant liegender HD Ballen mit Ein spannung Summe Summe Kriechverhalten Summe Einzelballen 2 Wandelemente 2 1 Konstruktionstests mit Wand elementen aus HD Weizenballen Summe Konstruktionstests 2 2 Spannungs Stauchungstests mit Wandelementen aus HD Weizenballen 12 102 A 1 1 1 10 3 3 1 17 207 Tests an eingespannten Q Weizenballen im Kombitest
99. Mehrbedarf an Pri marenergie nicht durch die Einsparungen am bewerteten Transmissionsw rmebedarf amor tisiert Da der E o Wert der Strohballenkonstruktionen hauptsachlich von Qr und damit vom U VVert der entsprechenden VVandkonstruktion ab h ngt ergibt sich f r den Eso Wert ein hnli ches Bild wie f r den U VVert Am besten schneidet ein fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett aufgrund der hohen Dammstoffstarke mit einem Gesamtenergiebedarf von 390 kWh ab Ein Auto Diesel 7 1 100 km k me mit dieser Energie insgesamt 325 km weit pro Jahr des betrachteten Zeitraums von 50 Jah ren w ren das 6 5 km Der h chste Energie bedarf wurde f r das System Gagne mit ber 3 3 GWh berechnet Die lasttragenden Kons truktionen liegen im oberen Mittelfeld 8 Arbeitsaufwand zur Herstellung von Strohballenkonstruktionen Der Arbeitsaufwand zur Herstellung der unter suchten Strohballenkonstruktionen wurde durch Fuchs lmhoff 2007 Scharmer 2007 und dem Verfasser qualitativ abgeschatzt Konstruktionsunabh ngig wurden vorbereiten de Arbeitsschritte und das Verputzen flach und hochkant liegender sowie stehender Ballen bewertet Stehende Ballen schnitten dabei leicht besser ab als flach und hochkant lie gende die in der Summe gleich bewertet wur den Dabei sinkt der Aufwand f r die vorberei tenden Arbeiten mit der Ballengr e Bei den konstruktionsabh ngigen Vergleichen schnitt das ballenb ndige Skelett am schlech test
100. NZ 711 Sueuuv MW D mmplatten 0 149 17 5 4861 VValtien 1999 209 EPS D mmplatten 0 018 95 26389 VValtien 1999 200 1 3 Stahl und Eisenteile Bauteilname Werkstoff Dichte PEI PEI Im b m h m Masse PEI Bauteil Quelle bezeichnung Mg m3 MJ kg KkVVh Mg m Mg kWh Nagel 3 8x100 Stahl n l 7 85 43 11944 0 1 0 0038 8 90E 06 0 1063 Waltjen 1999 268 Nagel 5 5x160 Stahl n l 7 85 43 11944 0 16 0 0055 2 98E 05 0 3564 Waltjen 1999 268 Nagel 2 5x60 Stahl n l 7 85 43 11944 2 12E 06 0 0253 Waltjen 1999 268 e U Nagel 1 8x50 Stahl n l 7 85 43 11944 0 05 0 0018 9 99E 07 0 0119 Waltjen 1999 268 e U Tackerklammer Stahl n l 7 85 43 11944 0 005 0 001 3 08E 08 0 0004 VValtien 1999 268 Lochplatten 60 140 Stahl n l 7 85 43 11944 0 06 0 14 0 002 1 32 04 1 5752 Waltjen 1999 268 Vormann 1998 11 Winkel 65 90 Stahl n l 7 85 43 11944 1 96E 04 2 3388 Waltjen 1999 268 e U VVindrispenband 2 40 m Stahl n l 7 85 43 11944 1 0 04 0 002 6 28 04 7 5011 Waltjen 1999 268 e B Schraube 3 5x25 Stahl n l 7 85 43 11944 1 11E 06 0 0132 Waltjen 1999 268 e U Schraube 3 5x30 Stahl n l 7 85 43 11944 1 33E 06 0 0158 Waltjen 1999 268 e B Schraube 4 5x50 Stahl n l 7 85 43 11944 3 29E 06 0 0393 Waltjen 1999 268 e B Schraube 4 5x60 Stahl n l 7 85 43 11944 3 95E 06 0 0472 Waltjen 1999 268 e U Schraube 6x80 Stahl n l 7 85 43 11944 9 63E 06 0 1151 Waltjen 1999 268 e U Schraube 6x100 Stahl n l 7 85 43 11944 1 16E 05 0 1387 Waltjen 1999 268 e
101. Stauchung Abbildung 3 4 zur rechnerischen Ermittlung von E und epin aus der Spannung o Soll aus einer Spannung bei bekanntem E Modul die Stauchung errechnet werden so gilt folgende Formel o 100 g Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenwanden 69 3 3 13 Relaxation Die Relaxation wird als zeitabh ngige Abnah me der Spannung bei konstanter Stauchung definiert Sie dr ckt die Differenz zvvischen Startspannung und Restspannung in Prozent aus 100 o Dabei ist ox Relaxation 96 On Restspannung 90 mit O Op 100 Os Dabei ist On Restspannung o Restdruckspannung kN m Os Start Druckspannung kN m 3 3 14 Standardabweichung Die Standardabweichung ist ein Ma daf r wie weit sich die jeweiligen Werte um einen Mittelwert streuen Die Standardabweichung wird hier ausgehend von der Grundgesamtheit 3 4 Versuchsdurchf hrungen 3 4 1 Tests mit dem Pr fstand Toni Technik Nach dem Folgend beschriebenen Verfahren wurden die Ballen mit den Probennummern 1 1 1 1 bis 1 1 2 6 gepr ft Die Versuche wur den an der Materialpr fanstalt der Universit t Kassel durchgef hrt Der zu pr fende Ballen wurde mit den un ter 4 4 beschriebenen Hilfsmitteln gewogen in seiner L nge gemessen und mittig in die un ter 4 3 1 beschriebene Pr feinrichtung Toni Technik eingebracht Die Lasteinleitungsplatte der Pr feinricht
102. Stauchungskennlinien oberhalb von 20 kN m wieder Auff llig ist dass die Kurven der drei Gerste ballen trotz des gro en Dichteunterschiedes von fast 20 kg m Trockenmasse vor dem Abknicken der Kennlinie sehr dicht zusammen liegen Dinkel Bei den Dinkelballen schreibt Struwe 2007 65 bleibt nur Ballen Dinkel 1 unverzerrt Ballen 2 wird leicht Ballen 3 stark deformiert wie auch aus den Kennlinien ersichtlich Die Din kelballen verhalten sich bez glich der Dich te Steilheit der Kennlinie regelkonform wobei das Kennlinienfeld auch im Bereich vor dem Abknicken relativ weit auseinander gezogen ist Abbildung 2 17 Hochkant liegender Testballen nach dem Aufbringen der Last Stauchung RF 1 410 131 97 01 m G 1 4 11 1 776 kg m D 1 4 12 1 55 25 kg m F 1 4 10 2 58 02 kg m 5 1 4 11 2 09 90 kg m 14122 79 423 kg fm 1 4 10 5 6296 kg m G 1 4 11 3 9597 kg m D 1 4 12 3 00 93 kg m Abbildung 2 18 Spannungs Stauchungskennlinien unverputzter Roggen Gerste und Dinkelballen unverputzt hochkant liegend mit Einspannung Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 56 Tabelle 2 8 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen hochkant liegend verschiedener Strohsorten unverputzt mit seitlicher Einspannung Proben nummer Abmessungen u Dir b R 1 4 10 1 R 1 4 10 2 R 1
103. Strohballen 82 8 2 Wandtest 2 Aufbau einer unverputzten Wand aus flach liegenden Strohballen 82 8 3 Wandtest 3 Aufbau und Spannungs Stauchungstest einer unverputzten Wand aus flach liegenden Strohballen mit seitlicher Einspannung 2 84 8 4 VVandtest 4 Verbesserung des Pr fstandes a 85 8 5 Wandtest 5 Spannungs Stauchungs Relaxations und Horizontalkrafttest an einer unverputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen ar 8833388 8333333333 86 8 6 Wandtest 6 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest an einer unverputzten Wand aus hochkant liegenden HD Weizenballen 87 6 7 VVandtest 7 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest sowie Horizontallasttest an einer verputzten Wand aus flach liegenden HD VVeizenballen 87 8 8 Wandtest 8 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest an einer unverputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen a a 89 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 45 1 Zu den physikalischen
104. Strohballen mit durchschnittlichen Abmessun gen von 0 352x0 462x0 788 m einer durch schnittliche Masse von 13 4 kg und einer durchschnittlichen Dichte von 102 6 kg m eigene Berechnung auf Basis der Daten aus Zhang 2000 4 Anm d Vf Es wurden keine Angaben zu Strohart und Feuchte gemacht Getestet wurden 5 Einzelballen ohne Putz davon drei flach liegend und zwei hochkant stehend Drei dieser Ballen wurden zyklisch belastet 6 Einzelballen mit Putz davon 3 mit Lehmputz und 3 mit Zementputz Getestet wurden die Ballen mit aufstehendem Putz einseitig aufstehendem Putz und nicht aufste hendem Putz 5 1 2 Testablauf Beobachtungen Er gebnisse Unverputzte Strohballen Die Ballen wurden in eine Universalpr fma schine eingebracht und belastet Kraft und Stauchung wurden aufgezeichnet Abbildung 5 1 Bei 3 Ballen wurde in drei Zyklen be und entlastet Zhang 2000 4 kg m Die Ballen wurden hochkant liegend belastet und zeigten ein lineares Verhalten bis zu einer Spannung von 120 kN m bei einer Stauchung von lediglich 13 mm Der Elastizi tatsmodul wurde mit E 6 84 MN m errechnet Stephens Budinger 2000 zitiert in King 2005 72 Flach liegende Strohballen Zhang 2000 5f identifiziert vier aufeinander folgende Verfor mungsphasen 1 Phase 0 4 Stauchung initial pre compaction Der Ballen verh lt sich weich die Spannungs Stauchungskurve verl uft flach 2 Phase 4 12 Stauchung linea
105. Systeme entspricht der D mmstoffst rke in cm Bei allen 48 cm starken D mmschichten verl uft der W rmestrom parallel zur Faser Az 0 08 VV mK HD Ballen flach liegend bei den 36 cm HD Ballen hochkant liegend oder ste 126 hend und 70 cm Q Ballen hochkant liegend oder stehend starken D mmschichten verl uft der W rmestrom senkrecht zur Faser A 0 052 VV mK Die VVarmedurchgangskoeffizienten der Kons truktionen liegen um 0 15 VV m K mit Aus nahme des Systems Gagne mit einem ber die Skala hinausgehenden durch den hohen Zementanteil bedingten U Wert von 0 7 VV m K und des ballenb ndigen fugenorien tierten Skeletts Fo bb 70 welches durch die Teil III Konstruktionen aus Strohballen verwendeten 70 cm dicken Ballen einen U Wert von nur 0 07 VV m K aufweist F r Passivhauser vvird oft ein maximaler U VVert von 0 15 VV m K genannt Dieser VVert ergibt sich aus der VVarmeenergie die ber die L ftungsanlage des Passivhauses unter den Kriterien Behaglichkeit und Hygiene einge bracht werden kann Dieses Passivhauskrite rium wird durch keine der Konstruktionen in denen flach liegende HD Ballen verwendet werden erf llt Aufgrund ihres hohen Holzan teils erf llt auch die Rahmenkonstruktion die ses Kriterium nicht Nach der AbZ f r Bau strohballen ist eine additive Dammschicht zum Schutz der Strohballen vor dem Au enklima vorgeschrieben Durch diese zus tzliche D mmschicht er
106. Tempera VV Leitfahig W Leitf hig tierung m kg m turdiff keit keit A K W mK VV mK Pr fvv Rechenvv VVimmer et al 3 0 106 100 8 10 0 0380 0 0456 Wimmer et al 4 0 106 100 8 19 5 0 0394 0 0456 28 7 0 0408 0 0456 Wimmer et al 5 0 106 100 8 2 FASBA 2003 Tests an Strohproben Die Untersuchungen wurden vom Fachver band Strohballenbau Deutschland e V in Auf trag gegeben und vom FIW M nchen durchge f hrt Die Pr fungen wurden nach DIN 52612 durch gef hrt Trocknung bei 70 C bis zur Masse konstanz Ausgleichsfeuchte Das Stroh wur de in einen Holzrahmen eingebracht Es kann Tabelle 2 1 FASBA 2003 davon ausgegangen werden dass die Halme dabei berwiegend gegen die W rmestrom richtung orientiert wurden Beim Test nach EU Norm wurde mit unterschiedlichen Probenmit teltemperaturen getestet Auch hier nimmt die W rmeleitf higkeit mit der Ballenmitteltempe ratur zu Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur W rmeleitf higkeit von Stroh A23 Test Orien P dickeb P dichtep Tempera VV Leitfahig VV Leitfahig tierung m kg m turdiff keit 10 tr keit A K VV mK VV mK Pr fvv Rechenvv FASBA 1 0 10 90 10 6 0 0380 0 045 FASBA 2 0 10 90 23 5 0 0401 FASBA 3 0 10 90 36 8 0 0419 3 DIBt 2006 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Am 10 Februar 2006 erteilte das Deutsche Institut f r Bautechnik auf Antrag des FASBA die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung AbZ
107. Testergebnisse HD VVeizenballen flach liegend mit seitlicher Finspannung Proben 1 Abmessungen u Dir OR24 nummer m g g kg m 96 b h 5 0838 0 480 0 360 0 126 110 87 63 98 2 0838 0 480 0 360 0 126 90 58 62 98 207 0 821 0 481 0 370 0 129 92 62 63 17 1 0 847 0 480 0 360 0 124 94 55 64 95 2 0 852 0 480 0 360 0 140 89 41 64 95 1 5 1 3 0 839 0 480 0 360 0 118 89 47 62 80 Ballen 0 839 0 480 0 362 0 127 94 58 63 81 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Or24 Rest spannung nach 24 Stunden 2 Mittelvvert aus den betreffenden VVer ten Messungen im Rahmen der Diplomarbeit von Struvve 2007 durchgef hrt Gersten und Dinkelballen Es vvurden je 3 flach liegende seitlich einge Bohnen Hanf und Svvitchgrasballen Es wurden drei flach liegende seitlich einges spannte unverputzte HD Gersten und Dinkel strohballen einem Relaxationstest unterzogen Diese Tests wurden von Struwe 2007 im Rahmen seiner Diplomarbeit durchgef hrt die Daten wurden in der vorliegenden Dissertation neu interpretiert Tabelle 5 2 listet physikali sche Balleneigenschaften sowie Testergebnis se auf 100 95 4 90 85 80 75 70 65 Restspannung or 60 55 50 Zeit t h G 1 4 3 1 72 37 kg m G 1 4 3 2 69 30 kg m G 1 4 3 3 88 60 kg m 1 4 4 1 84 52 kg m D 1 4 4 2 80 68 kg m D 1 4 4 3 82 50 kg m Abbildung 5 2 Relaxationsdiagramm flach l
108. Trockendichte Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen Tabelle 5 4 Vergleich der E Module von hochkant liegenden HD Ballen mit seitlicher Einspannung der unter schiedlichen Stroharten Strohart Ptr F Modul Trockendichte kg m kN m Dinkel 82 2 381 79 86 Weizen generiert 82 2 293 Roggen 86 0 354 83 88 Weizen generiert 86 0 309 Gerste 87 9 395 78 96 Weizen generiert 87 9 318 bereich kg m Proben auf E Modul auf Anzahl der Basis von der Basis von VVeizen 100 Weizen 0 100 0 100 0 100 0 Or Trockendichte Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen 5 2 7 Einfluss der Ballenart Neben den bisher diskutierten HD Kleinballen wurden auch drei Quaderballen untersucht Diese Quaderballen unterscheiden sich von den HD Ballen durch ihre Abmessungen die untersuchten Q Ballen ma en ca 0 85x1 2x 2 3 m und durch die Anzahl der Schn rungen Folgend werden hochkant liegnde seitlich eingespannte unverputzte HD Kleinballen und Quaderballen anhand durchschnittlicher Span nungs Stauchungskennlinien Elastizit tsmo dule und Nullpunktverschiebungen verglichen siehe hierzu Abbildung 5 9 und Tabelle 5 5 Abbildung 5 9 zeigt dass hochkant liegende Q Weizenballen einen deutlich h heren Elasti zit tsmodul bei gleicher Dichte aufweisen als hochkant liegende HD Weizenballen Der Elas tizitatsmodul der Q Ballen liegt um 52 16 h her als der von HD Ba
109. U EAA 2170 Gt0 0 2 9101 TE 2002 JepIauysg L Z 009 1 2 612 6661 U h EAA 70 0110 ZIOUI PEN 9002 1810 L 1 0 60 0 ZS0 0 JOSE 1 2 u llequons 9002 1810 1 1 0 60 0 080 0 Anz U llequons 781 6661 uellem Z L 00870 z nduuu urD5m luS d Yw M V Holsneg 15 4 1 DU AM A G G Je uozuoy SIE 0 BunBI N s ul nz 510 IB wosawiem ug 6 900 1 1uIG pl uOS Suu llIAA YO 0 v00 sy u sjnv 612 900 1 uIG pl uo S SUu IllIAA 2 70 L O L 0 S4 u uul Wu AV3k Uu SUEMINE AVYizuu suuemge 240214 500 0115 s p Dumuol pue si pixsbueDBi qn uleA L Z H A pun u leqQ l DU AM A 6 M M W Puels1sp ms ue ys unpsuueN y MzW M Jue zysoysbue ysinpeunem n 4S l qep N Ius z ysoys ue ysinpeuuneM t I Sand 0 7 Waltjen 1999 171 2 3 Bevvertung hinterl fteter St lpschalungen und Dacheindeckungen Der Luftraum zvvischen VVand und St lpschalung bzvv Dach und Dacheindeckung vvird als stark bel ftete Luftschicht gesehen In diesem Fall ist der aufsere VVarme bergangsvviderstand gleich dem inneren VVarme bergangsvviderstand Di
110. Wohnbereich 27 16 m ein Schlafzim mer 13 93 m und ein Bad 4 7 m Die last tragenden Strohballenvvande sind im System E errichtet und innen mit Lehmputz au en mit einer St lpschalung verkleidet Der Fu bo den ist mit Strohballen 36 cm auf Paletten ged mmt und mit einem Anhydritestrich verse hen Das Dach besteht aus 36 cm hohen im Abstand von 53 cm verlegten Sparren die mit Strohballen ged mmt sind und ist mit Wellfa serzementplatten gedeckt Die Innenwande sind in Trockenbauvveise errichtet Das Ge baude verfehlt die Anforderungen an ein Pas sivhaus deutlich Tabelle 6 1 k nnen weitere Daten zu dem entvvorfenen Gebaude entnom men vverden Abbildung 6 1 zeigt Ansicht Schnitt und Grundriss des Geb udes 137 Tabelle 6 1 Daten zum beschriebenen lasttragenden eingeschossigen Gebaude EBF berbaute Bruttovolumen First Traufh Bevvoh Q m Fl che m V m h he m he m ner kVVh m a 59 76 79 21 263 4 3 3 28 2 40 2 Energiebezugsfl che nach PHPP Jahresheizw rmebedarf nach dem Monatsverfahren des PHPP 2007 Abgesehen von Einbauw rmebr cken der Fenster wurden keine W rmebr cken ber cksichtigt Aufgrund der hohen Wandst rken ist zu erwarten dass sich durch die geometrischen W rmebr cken ein insgesamt negativer W rmebr cken Verlustkoeffizient ergibt Details zu den Berechnungen siehe Anhang lll 8 6 2 Hybridgebaude zweigeschossig Baubeschreibung Das zweigeschossige Geb
111. Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 33 140 120 No 2 on edge No 3 on flat one flat No 5 on edge 80 Spannung kN m 60 40 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Stauchung 76 Abbildung 5 1 Spannungs Stauchungs Diagramm Kleinballen ohne Lehmputz verandert nach Zhang 2000 8 Verputzte Strohballen Es vvurden sechs flach liegende Ballen je drei mit Lehm und Zementputz getestet In allen F llen wurde 2 lagig jeweils ca 20 mm zu einer Gesamtst rke von 40 mm aufgetragen Um die Interaktion zwischen Putz und Ballen zu untersuchen wurde mit 3 unterschiedlichen Belastungsarten getestet 1 Lasteinleitung unten und oben in Putz und Ballen 2 Lasteinleitung unten in Putz und Ballen oben nur in den Ballen 3 Lasteinleitung ausschlie lich in den Ballen Lasteinleitung oben und unten in Putz und Ballen siehe hierzu Abbildung 5 2 Bel verputzten Ballen bei denen die Last einleitung oben und unten sowohl in den Putz als auch in den Ballen erfolgte k n nen die oben beschriebenen Phasen ana log zu unverputzten Ballen identifiziert wer den Verglichen mit unverputzten Ballen verhal ten sich die verputzten Ballen deutlich stei fer In den Phasen 1 und 2 k nnen keine we sentlichen Unterschiede zwischen Lehm und Zementverputzten Ballen festgestellt werden Danach weisen die Proben jedoch deutliche Unterschie
112. abgenommen das wiederum ein Zahnrad treibt welches mit einer Taktscheibe verbun den ist Die Bewegung dieser Scheibe wird durch eine Lichtschranke Typ Sharp 1 A 71R aufgenommen Die maximale Aufl sung betr gt 0 05 mm Beschreibung der Speicher programmier baren Steuerung SPS Bei der SPS handelt es sich um eine Entwicklung von Jonathan Blanz und des Verfassers speziell f r diesen Pr fstand Sie basiert auf der C Control M Unit 2 0 max 20 000 Instruktionen s 10 kByte Programm speicher 8 A D 24 1 O Ports Die Verst rkung der Signale der Kraftmessdo se wird ber einen INA 141 Prazisionsinstru mentenverst rker mit einstellbarem Offset und Gain realisiert Die A D Wandlung erfolgt ber einen der 8 Bit Wandler der C Control M Unit Referenz und Versorgungsspannung von 5 0 Volt werden ber einen Pr zisions Low Drop Spannungsregler Typ LT 1086 5 CT Span nungskonstanz 0 015 bereitgestellt Die Programmierung und Bedienung erfolgt ber ein USB Interface mit einem PC sowie ber ein externes Tastermodul 8 Abbildung 4 2 HD Kombipr fstand 4 3 2 2 Q Ballen Kombipr fstande Die Versuche mit den Proben 1 6 1 1 1 6 1 3 wurden mit dem im Rahmen dieser Dissertati on entwickelten Kombipr fstand durchgef hrt Da erheblich mehr Tests geplant waren wur den 2 identische Q Ballen Pr fst nde gebaut Mit den Q Ballen Kombipr fst nden k nnen unter Verwendung der aktuellen Softwarever sion der SPS
113. aus den Durchschnittswer Strohart wird nicht ervvahnt ebenso nicht die ten der drei Messstellen ermittelt Zitiert in Strohballenfeuchte dichte und Temperaturdif Stone 2003 5 ferenz sowie Putzart und dicke Die Messung Tabelle 7 1 Tests Watts et al 1995 vgl Stone 2003 Test Orien B dicke b B dichte p Temperatur R Wert R VVert W Leitf hig tierung m kg m differenz K mK W total keit A m K W VV mK Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur W rmeleitf higkeit von Stroh A 25 Watts et al 0 47 k A 10 65 4 98 0 094 8 Stone 1997 Tests an beidseitig verputzten Strohballenvvanden Getestet vvurden fe eine beidseitig verputzte VVand aus flach liegenden und hochkant lie genden 3 string Ballen Die Strohart wird nicht erw hnt ebenso nicht die Strohballendichte Temperaturdifferenz sowie Putzart und dicke Die Messung erfolgte mit einem Heizkasten Tabelle 8 1 Tests Stone 1994 vgl Stone 2003 Test Orien B dicke b B dichte p tierung m kg m Stone 1 0 58 Stone 2 verfahren und musste aus organisatorischen Gr nden durchgef hrt vverden als der Putz noch nicht komplett durchgetrocknet vvar Zi tiert in Stone 2003 5 Auch bei Stone ist der W rmeleitwert in Faserrichtung h her als jener gegen die Faserrichtung Temperatur R Wert R VVert W Leitf hig differenz K mK W total keit A m K VV VV mK 7 80 4 98 0 128 14 23 4 98 0 07 9 ORNL 1998 Tests a
114. bis 40 KN m war mit blofsem Auge nicht zu erkennen Durch den Horizontallasttest wurde der Pr f rahmen stark verzogen Da die Verformungs messung unabh ngig vom Pr frahmen statt fand wurden die Messergebnisse nicht ver falscht Das Versagen der Wand in horizonta ler Richtung erfolgte durch eine Zerst rung des Putzes im Bereich der Lasteinleitung 1 in Ab bildung 8 8 Bei dem sich anschlie enden Spannungs Stauchungstest brach der Putz im Bereich der Lasteinleitungsplatte und der durch den Horizontallasttest entstandenen Putzbesch digungen 2 in Abbildung 8 8 Abbildung 8 8 Putzbr che infolge von Horizontal spannung 1 und Vertikalspannung 2 Ergebnisse Durch das Vorspannen wurde eine Spannung von etwa 10 kN m erreicht Dabei wurde die Wand um 95 5 mm entspre chend 4 4 gestaucht Die Stauchung der verputzten Wand betrug bei 40 kN m 0 375 mm entsprechend 0 018 Die Restspannung betrug nach 485 Stunden noch 32 3 des Startwertes Bei dem anschlie enden Horizontallasttest wurde eine Kraft von maximal 25 14 kN er reicht Die Wand versagte beim finalen Span nungs Stauchungstest durch den Bruch des Putzes im Bereich der Lasteinleitung bei einer Spannung von ca 57 kN m Abbildung 8 7 Aufbau der Testvvand 6 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 88 8 8 Wandtest 6 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest an einer unverputzten Wand aus flach
115. darstellt und die Struktur von Strohhalmen stark sch digt Hybride Systeme B Strohballenbausysteme bei dem sovvohl Strohballen als auch additi ve Tragelemente statische Funktionen bernehmen hygroskopisches Verhalten B Die Eigen schaften eines Stoffes VVasser aus der Luft aufzunehmen und abzugeben 158 Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen A ndirekte Belastung Innenskelett B Skelettbausystem bei dem die St tzen innerhalb der Strohballenvvand lie gen Innensk A Innenskelett J J Abgeleitete Einheit der Energie Arbeit und VVarmemenge Joule 1 J 1 Nm 1 Ws dahresheizvvarmebedarf Q B Nach EnEV 66 Hr Hv 0 95 Qs Q kWh dahresheizvvarmebedarf Q B Flachenbezo gener Jahresheizw rmebedarf nach EnEV Q Ax KVVh m dahrestransmissionsvvarmebedarf Qr B Warmeenergie die in Anlehnung an die EnEV in Jahresfrist durch einen Quadrat meter Wandfl che transportiert wird kWh m a Jumbo Bale B Englische Bezeichnung f r Quaderballen K K E Grundeinheit der Temperatur Kelvin K F Kolbenhub kg E Kilogramm 1 kg 1000g 0 001 Mg Kleinballen B Siehe Hochdruck Kleinballen Kleinballenpresse B Siehe Hochdruck Kleinballenpresse Knoter B Bauteil in Strohballenpressen wel ches Strohballen mit Ballengarn abbindet Kolben B Bauteil das in Strohballenpressen das Stroh im Presskanal komprimiert
116. den Putz erfolgt indi rekte Belastung die Lasteinleitungsplatte also nicht auf dem Putz aufliegt kommt es zu Ris sen im Putz und zu einem niedrigeren Elastizi tatsmodul als bei direkt belastetem Putz Wird der Putz direkt belastet Lasteinleitungsplatte liegt auf dem Putz auf ergeben sich h here Elastizit tsmodule und damit niedrigere Stau chungen Die vorliegenden Ergebnisse sprechen damit f r eine direkte Belastung des Putzes Ein wesentliches Element bei lasttragenden Strohballenkonstruktionen ist der Ringanker welcher die Lasten aus der Dachkonstruktion oder evtl aus Zwischendecken gleichm ig auf die W nde verteilt Mit zunehmender Wandst rke wird dieser Ringanker aufw ndi ger und damit teurer Durch eine Teilbelas 147 tung von flach und hochkant liegenden Ein zelballen vvurde untersucht vvle sich eine Ver ringerung der Breite des Ringankers auf das Spannungs Stauchungsverhalten ausvvirkt Es vvurde festgestellt dass die Stauchung durch die Verringerung der Lasteinleitungsbreite zunimmt Besonders deutlich ist dies bei hoch 3 2 Relaxationsverhalten Fine Abhangigkeit der Relaxation von der Tro ckendichte konnte f r flach liegende Ballen nicht nachgewiesen werden Hochkant liegende Ballen und VVande aus hochkant liegenden Ballen unterlagen im Langzeittest einer h heren Relaxation als flach liegende Ballen und VVande aus flach liegen den Ballen Dieses Ergebnis spricht f r den Aufbau lasttrage
117. der Pickup zum Raffer bef rdert Quaderballen B Gro formatige von Quader ballenpressen hergestellte Strohballen mit 4 6 Garnbindungen und Abmessungen von bis zu 1 2x1 3x3m Quaderballenpresse B Landvvirtschaftliche Maschine zur Herstellung von Quaderballen R R F VVarmedurchlassvviderstand R d A R F Bestimmtheitsma Raffer B Bauteil vvelches in Hochdruck Kleinballenpressen das Stroh vom Querf r derer in den Presskanal einbringt Rahmensysteme B Nicht lasttragende Stroh ballensysteme deren Tragstruktur auf die Ballenabmessungen abgestimmt ist Die St tzen sind dabel in der Regel vvandbreit Rahmensysteme vverden in der Regel mit hochkant liegenden oder stehenden Ballen verf llt Rahmen A Rahmensystem rH F Relative Luftfeuchte relative humidity 70 Rs F Aufserer W rme bergangswiderstand m K W Rs F Innerer W rme bergangswiderstand m K W R F Oberer Grenzwert des W rmedurch gangswiderstandes m K VV R F Unterer Grenzwert des W rmedurch gangsvviderstandes m K VV R F VVarmedurchgangsvviderstand Rr Rsi Rs m K VV S s E Grundeinheit der Zeit Sekunde 1 s 1 60 min 1 3600 h S s A Ballen stehend Siehe Ballenorientie rung Scheibentragwerke B Nicht lasttragende Strohballenbausysteme bei denen Stroh ballen als Warmedammung vor einer tra genden Scheibe angeordnet werden Scheibe A Scheibentragwerke Sch
118. der Strohart Der Einfluss der Strohart auf das Kriechverhal ten konnte in dieser Dissertation nicht gekl rt werden da jeweils nur eine Switchgras und Miscanthusprobe getestet wurden Auf dieser Basis geben Abbildung 5 28 und Tabelle 5 17 einen Hinweis welchen Einfluss die Strohart haben kann Zu erkennen ist dass der Miscan thusballen eine h here der Switchgrasballen eine geringere Stauchung aufweist als die Weizenballen im Durchschnitt Miscanthus 1 2 0 3 kg m Weizen Mittelw 92 kg m 6 Zeit t Tage Abbildung 5 28 Kriechverhalten flach liegender HD Switchgras Miscanthus und Weizenballen bei 60 kN m Tabelle 5 17 Testwerte der Switchgras und Miscanthusballen und durchschnittliche Werte der Probengruppe Weizenballen flach liegend 60 kN m Probengruppe Ptr u 20 2020 kgim g g S FL 60 kN m 107 0 15 M FL 60 kN m 108 0 09 5 7 34 0 W FL 60 kN m 92 0 12 7 7 36 0 Anzahl Proben Nummern Proben 1 2 0 2 1 2 0 3 1 2 1 1 1 2 1 3 S Switchgras M Miscanthus W Weizen u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendich te Ex20 Kriechstauchung nach 20 Tagen c20 Gesamtstauchung nach 20 Tagen Mittelwert aus den betreffenden VVerten 5 8 2 Einfluss der Spannung und der Halmorientierung Abbildung 5 29 und Tabelle 5 18 zeigen die Kurvenverl ufe bzw Daten der in Kriechtests untersuchten Weizenproben im Durchschnitt Deutlich sichtbar ist dass die grau gezeichne
119. des Putzes im Bereich der Lasteinleitung z lt LL Ya S o N o Abbildung 5 34 Verformungsverhalten der unter suchten Wande unter Horizontallast 5 10 Vergleich der elastomechanischen Eigenschaften von HD Weizenballen und Wandkonstruktionen aus Strohballen Das Testen von Wandkonstruktionen aus ren Tests an Einzelballen auf das Verhalten Strohballen ist aufwandig und teuer In diesem von Wandkonstruktionen geschlossen werden Abschnitt soll geklart werden in wie weit von kann Tabelle 5 20 zeigt die Kenndaten der zu deutlich weniger aufvvandigen und preisvverte vergleichenden Einzelballen und VVande Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 105 Tabelle 5 20 Kennwerte der zu vergleichenden Einzelballen und W nde Wand Ballen E Modul OR24 VVt3flu HD VV Ballen fl 92 256 1 1 16 7 65 8 Wt 5 fl u 95 417 0 8 8 8 72 1 HD W Ballen fl 95 261 1 1 16 4 66 2 Wt 6 hl u 98 661 0 4 5 6 68 1 HD W Ballen fl Dr Trockendichte 49 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m or24 Restspan nung nach 24 Stunden fl Ballen flach liegend hl Ballen hochkant liegend u unver putzt 5 10 1 Vergleich des Spannungs Stauchungsverhaltens von ein zelnen HD Weizenballen und Wandkonstruktionen aus HD Weizenballen Verglichen werden die E Module mit den da zugeh renden Nullpunktverschiebungen von u
120. die ber alle Konstruktio nen gemittelte prozentuale Verteilung des Arbeitsaufwandes auf die einzelnen T tigkeits gruppen Den gr ten Einzelaufwand stellt der nnenputz dar gefolgt von den Holzarbeiten In dieser Kategorie sind zudem die Schwankun gen zwischen den einzelnen Konstruktionen am gr ten zwischen 8 f r die Gew lbe konstruktion hier geht der Bau der Schalung mit ein und 26 f r die Rahmenkonstruktion Die eigentlichen Stroharbeiten kommen zu sammen auf ca ein Drittel des Gesamtauf wandes Abbildung 4 10 Durchschnittliche prozentuale Verteilung des Arbeitsaufwandes 130 Der ermittelte Arbeitsaufwand wird in Abbildung 4 11 f r ausgew hlte Konstruktio nen Putz innen Schalung au en visualisiert Mit dem geringsten Arbeitsaufwand zur Her stellung kommt das Scheibentragwerk aus Hier kann die vorgefertigte Holzkonstruktion sehr schnell aufgestellt werden und es entf llt vor allem der Innenputz An zweiter Stelle steht das fugenorientierte ballenb ndige Skelett dessen Holzkonstruktion schnell erstellt wer den kann Au erdem wird durch die Verwen dung von Gro ballen weniger Zeit zum Vorbe reiten der Ballen und zum Ausstopfen von Fugen ben tigt Bei der mit stehenden Ballen verf llten Rahmenkonstruktion gestalten sich der Strohballeneinbau und das Komprimieren unkompliziert Die lasttragenden Konstruktio nen inklusive des Gew lbes schneiden auch hier entgegen der urspr nglichen Anna
121. die VVarmeleitfahigkeit A zun chst ab stagniert und steigt schlie lich Abbildung 6 1 VVarmeleitfahigkeit in Abhangigkeit von der Halmorientierung Teil 1 Stroh als Baustoff 51 Bei dem Gedankenmodell eines Ballens mit nur vereinzelten Halmen vvare der Konvektionsanteil sehr hoch Die thermi sche Energie vv rde ber die Luft barrie refrei durch den Ballen transportiert Gleiches gilt f r die W rmestrahlung Mit Erh hung des Halmanteils wird die Kon vektion gebremst ohne dass die W rme leitung ber die Halme in gleichem Ma e steigt Das andere Extrem ist ein sehr dichter Ballen der kaum noch Lufteinschl sse aufweist Nun ist der Konvektionsanteil gering w hrend eine hohe W rmeleitung vorliegt Zwischen diesen Extremen gibt es ein Optimum in dem die Halme die Konvekti on behindern ohne jedoch zu viel W rme hindurch zu leiten Dieses Optimum lag bei den Untersuchungen von Ashour bei Weizenballen unabh ngig von der Tem peratur zwischen p 110 und 130 kg m siehe hierzu Abbildung 6 2 W rmetransport ECHT GEN Abbildung 6 2 Leitf higkeit in Abh ngigkeit von der Dichte 3 Mit zunehmender Temperatur erh ht sich die W rmeleitf higkeit der Proben Laut VDI 2006 steigt die W rmeleitf higkeit von Luft bei zunehmender Tempe ratur Da Strohballen zu einem gro en Teil aus Luft bestehen erh ht sich auch die W rmeleitf higkeit des Ballens bei steigender Temperatur Zus tzlich k n
122. die Messungen bei 30 und 40 C mit allen relativen Luftfeuchten wie derholt Die Messungen dauerten insgesamt 71 Tage Ta Abbildung 2 3 Sorptionsproben im Klimaschrank 2 3 4 Verwendete Formeln Ermittlung des massebezogenen Feuchte gehaltes Der massebezogene Feuchtegehalt wurde nach der in DIN EN ISO 12571 2000 enthal tenen Formel f r jede Probe in jedem Gleich gewichtszustand berechnet _ m ma Mo dabei ist u Massebezogener Feuchtegehalt kg kg m Masse des feuchten K rpers mo Masse des trockenen K rpers F r alle weiteren Betrachtungen wurde das arithmetische Mittel der massebezogenen Feuchtegehalte aus den 3 Proben einer Stroh sorte herangezogen Ermittlung der Sorptionsisotherme nach der BET Theorie Die BET Theorie wurde von Brunauer Emmet und Teller vgl Kolpfer 2002 348 Lohse 2002 43 zur Erkl rung und Berechnung von Sorpti onsisothermen entwickelt Die Sorptionsiso therme wurde danach wie folgt ermittelt co 1 n D n l 14 c 1 o c o m 27 dabei ist u Massebezogener Feuchtegehallt g g Um Der Feuchtegehalt der ausreicht um die gesamte innere und u ere Oberfl che des Baustoffes mit einer monomolekula ren Wasserschicht zu belegen bestimmt die H he der Isotherme nicht aber ihre Form g g c Beschreibt die Energie mit der die erste VVassermolek llage an die Baustoffober fl che gebunden ist bestimmt die Stei gung der Sorption
123. dienten sie Landarbeitern als Unterkunft und stellten sich als dauerhaft und behaglich heraus Aus diesen ersten Bau ten entwickelte sich um die Wende vom 19 zum 20 Jahrhundert der Nebraska Style In dieser Bautechnik werden die Strohballen als lasttragendes Element eingesetzt d h die Strohballen selbst tragen die Last des Daches in den Untergrund ab Bei lasttragenden Strohballengeb uden ist es wichtig dass die Lasten aus der Dachkonstruktion gleichm ig auf alle W nde verteilt werden Aus diesem Grund sind Pyramidend cher typisch f r den Nebraska Style Die Gr e der Geb ude wird beim Nebraska Style durch die Tragf higkeit der Strohballen begrenzt die H user blieben vergleichsweise klein vgl Abbildung 1 1 en L ET Saa rz Ze Eu iT Abbildung 1 1 Burke House 1903 im Nebraska Style errichtet seit 1956 nicht mehr bevvohnt Minke 2004 10 In den zwanziger Jahren des letzten Jahrhun derts wurden gr ere und reprasentativere Bauten aus Strohballen errichtet Bei diesen trugen im Gegensatz zum Nebraska Style nicht mehr nur die Strohballen die Last aus dem Dach sondern zudem ein Holzstandervverk oder wie bei dem Louis Gagn entwickelten Mortared Bale Matrix System auch Gagn Technik genannt Mortelfugen zwischen den Ballen Ein Beispiel f r ein nicht lasttragendes Gebaude ist Burrit Mansion siehe Abbildung 1 2 in Huntsville Alabama welches 1938 errichtet wurde und als eines der ersten zwei
124. erh ht die Ballendichte um etwa 4 pro Zentimeter Enger Kanal Ballen ge nial 4 Mit m glichst hoher konstanter Geschwin digkeit bei Normdrehzahl ber einen m g lichst gro en Schwad fahren Schnelle Fahrt Ballen hart 5 Die Pick Up soll immer voll sein Pick Up voll Ballen toll Gleichm iger Schwad Gutes Resultat Kurbel fest Gul gepresst Schnelle Fahrt Ballen hart Abbildung 4 12 Faustregeln f r das Herstellen dichter Ballen Teil 1 Stroh als Baustoff 4 3 Einfluss der Halmbeschaffenheit auf die Festigkeit von Strohballen Laut Ashour 2003 King 2006 Struvve 2007 und Hansen VVarmuth 2004 hat die Strohbeschaffenheit einen Einfluss auf die Ballenfestigkeit Dabei vverden Ballen mit ei nem hohen Antell langer intakter Halme eine h here Festigkeit beigemessen als Ballen mit hohem Anteil an Kurzstroh Sonnenberg unter suchte in seiner Dissertation den Einfluss ver schiedener Strohaufbereitungstechniken auf die Tragf higkeit von Festmistmatratzen Er kommt zu dem Schluss dass die Tragf higkeit der Festmistmatratzen umso h her ist je lan geres und unbesch digtes Stroh eingestreut wurde vgl Sonnenberg 2002 105f 130f 150 Diese Feststellung ist vermutlich auf Strohballen bertragbar 4 4 M hdrescher und ihr Einfluss auf die Balleneigenschaften Kabine DOreschwerk Schneidwerk Vorsatzqerafe AS J Meoturieririe
125. flach liegenden Proben in Abh ngigkeit von der Spannung Zus tzlich wurde der Mittelwert der unterschiedlichen Dichtegruppen gebildet und aufgetragen N Z x b O 5 G o N Querdehnung 4 A fl1 1 1 1 76 96 kg m fl1 1 1 2 69 71 kg m e f1 1 1 1 3 71 16 kg m fl1 1 1 4 117 73 kg m fl 1 1 1 5 111 08 kg m fl1 1 1 6 107 41 kg m fl locker 70 77 kg m fldicht 107 118 kg m Abbildung 3 1 Spannung Querdehnung flach liegender HD Weizenballen ohne Einspannung Deutlich erkennbar ist dass die Proben der Gruppe h herer Dichte eine deutlich geringere Querdehnung aufweisen als jene der Gruppe geringerer Dichte Die Datenpunkte der lockeren Ballen brechen unterhalb von 150 kN m ab da in diesem Bereich der maximal fahrbare Weg der Pr f einrichtung erreicht wurde Kennlinien der Mittelwerte beider Gruppen weisen in ihrer Querdehnung ein hnliches Verformungsbild auf wie in ihrer L ngsstau chung Zun chst erfolgt ein steiler Anstieg der in einer zweiten Phase abflacht und in einer dritten deutlich ansteigt Ab einer Spannung von ca 160 kN m ist bei der Gruppe der dich ten Ballen keine weitere Querdehnung zu re gistrieren Abbildung 3 2 zeigt die Querdehnung aller hochkant liegenden Proben in Abh ngigkeit von der Spannung Zus tzlich wurde der Mit telwert der unterschiedlichen Dichtegruppen gebildet und aufgetragen lt z lt b
126. flach und hochkant liegenden HD Ballen mit und ohne Einspannung 5 2 5 Einfluss der Ballentrockendichte bei seitlich eingespannten flach und hochkant liegenden HD Weizenballen Elastizitatsmodul in Abh ngigkeit von der Trockendichte In Abbildung 5 8 sind die Elastizitatsmodule der in Anhang 1 2 Kapitel 2 1 2 und 2 2 2 be schriebenen HD Weizenballen in Abh ngigkeit von ihrer Trockendichte aufgetragen Es ist sichtbar dass dichtere Ballen in der Tendenz h here E Module aufweisen Bei den hochkant liegenden Ballen ist diese Tendenz st rker ausgepr gt Die Datenreihen wurden mit dem Programm Microsoft Excel analysiert und mit Gleichungen beschrieben Die besten Ergeb nisse wurden bei beiden Orientierungen mit Exponentialgleichungen erzielt Die jeweiligen Gleichungen gelten nur f r den entsprechen den Dichtebereich Zur Berechnung des Elastizitatsmodules in Abh ngigkeit von der Dichte wurden folgende Gleichungen ermittelt Flach liegende HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung Dichtebereich zwischen 90 und 110 kg m R 0 384 E 134 22 g Pr E Modul kN m N N Q Trockendichte py kg m VVeizen flach liegend VVeizen hochkantliegend VVeizen flach liegend Gleichung VVeizen hochkantliegend Gleichung Abbildung 5 8 Elastizitatsmodul von flach und hochkant liegenden HD VVeizenballen mit seitlicher Finspannung in Abhangigkeit von der Trock
127. her vorragend f r die Anbringung einer Wetter schale Das Verputzen ist wegen der au en liegenden St tzen aufwendiger Abbildung 3 9 Beispiel Doppelskelett Waisenhaus bei Kaliningrad Architekt Gernot Minke Einbau der Strohballen unterhalb einer Fenster ffnung 1 fertiges Geb ude 2 Fotos Minke Wandbekleidung Das System eignet sich f r eine Bekleidung mit Putzen ebenso gut wie zur Montage einer Verschalung F r W nde aus Strohballen mit einem be stimmten Wandaufbau in einer Rahmenkons truktion mit einem Rasterabstand kleiner einem Meter liegt eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vor 3 2 1 Hochkant liegend verf llte Rahmen systeme Abbildung 3 10 Prinzipskizze hochkant liegend verf llte Rahmensystem Bei hochkant liegend verf llten Rahmensyste men Abbildung 3 10 Beispiel Abbildung 3 11 sind Ballenl nge und Rasterma aufeinander 117 abgestimmt Daher ist die Ma haltigkeit der Ballen bei diesem System besonders vvichtig Ist die Ma haltigkeit nicht gegeben m ssen zu lange Ballen entsprechend gek rzt werden Im ung nstigsten Fall m ssen bei diesem System bei einer Wandh he von 2 75 m pro Rahmen sechs Ballen gek rzt werden 7 w as 3 Abbildung 3 11 Beispiel hochkant liegend verf ll tes Rahmensystem Geb ude des NABU Leiferde Architekt Dirk Scharmer Fotos und Fotomontage Dirk Scharmer 3 2 2 Stehend verf llte Rahmensysteme Abbildung 3
128. ist dieser Effekt nicht zu beobach ten Selbst bei einem U Wert von 0 04 VV m K entsprechend einer D mmstoffst rke Teil III Konstruktionen aus Strohballen von 1 3 m Stroh bei VVarmestrom senkrecht zur Faser amortisiert sich der geringe Mehr aufvvand durch den niedrigen Primarenergie bedarf des Dammstoffes Stroh durch den Min derbedarf im Betrieb 4 4 Arbeitsaufwand zur Herstellung von Strohballenkonstruktionen 4 4 1 Methode Der Arbeitsaufvvand zur Herstellung von Stroh ballenkonstruktionen vvurde mit Hilfe einer Befragung mittels Frageb gen abgeschatzt An der Befragung nahmen Scharmer 2007 und Fuchs Imhoff 2007 und der Verfasser teil W hrend die Angaben von Scharmer und dem Verfasser vergleichbar waren bedurften die von Fuchs lmhoff zur Verf gung gestellten Daten einer Interpretation um eine Vergleich barkeit herzustellen 4 4 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse Konstruktionsunabh ngige Arbeiten Der Arbeitsaufwand f r die konstruktionsunab h ngigen Arbeiten Rasieren der Ballen Aus stopfen von Fugen in der aufgeschichteten Wand und Verputzen der W nde wurde von Scharmer und dem Verfasser differenziert nach der Ballenausrichtung abgeschatzt Scharmer und der Verfasser kommen im We sentlichen zu gleichen Ergebnissen nur bei der Bewertung des Ausstopfens gibt es leichte Differenzen In Abbildung 4 9 ist der Arbeitsaufwand f r das Rasieren Ausstopfen und Verputzen in Ab h ng
129. k nnen sogar mit hochkant liegenden HD Ballen errichtet werden Kommen Quaderbal len und leichte D cher zum Einsatz sind auch zwei und dreigeschossige lasttragende Stroh ballengeb ude theoretisch m glich Eine viel versprechende M glichkeit weit gespannte Tragwerke mit Strohballen zu realisieren k nnten in Zukunft Tonnengew lbe sein Als Rechenwerte f r den Primarenergieinhalt von Quaderballen k nnen 50 kVVh Mg f r HD Ballen 63 kVVh Mg angesetzt werden Beson ders g nstige Prim renergieinhalte weisen lasttragende Tonnengew lbe ballenb ndige fugenorientierte Skelette und Doppelskelette auf Die Primarenergieinhalte von Strohballen konstruktionen liegen bei gleichen U Werten deutlich unter denen konventioneller Konstruk tionen Es konnte gezeigt werden dass mit der Ver wendung von Strohballen der Passivhausstan dard zwar nicht impliziert ist jedoch bei der Verwendung von hochkant liegenden bzw stehenden Q Ballen gute M glichkeiten beste hen diesen Standard zu erreichen Hinsichtlich des Arbeitsaufwandes zur Erstel lung schneiden nicht lasttragende verschalte Konstruktionen bei denen stehende Ballen zum Einsatz kommen am besten ab F r den nicht lasttragenden Strohballenbau wird der Einsatz stehender Strohballen emp fohlen F r lasttragende Konstruktionen sollten unter der Pr misse des Einsatzes seitlicher Einspannungen und horizontaler Stabilisierun gen hochkant liegende Strohballen verwendet
130. kam 5 22 109 55 kg m 1 5 2 3 106 10 kg m Abbildung 2 16 Spannungs Stauchungsdiagramm Weizenballen hochkant liegend unverputzt mit seitlicher Einspannung Tabelle 2 7 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach liegend mit seitlicher Ein spannung Proben Abmessungen u Ptr 040 Oe 240 E Modul nummer m g g kg m kN m kN m kN m b h 24 20 18 56 16 95 0 65 258 11 25 52 26 96 15 13 0 61 272 69 25 53 34 68 17 88 1 74 212 86 29 49 24 86 12 75 2 14 386 91 20 89 28 76 24 74 0 23 210 29 39 88 28 00 9 98 1 77 528 61 27 25 16 39 14 58 1 04 341 83 40 26 33 47 9 58 0 95 479 89 27 73 40 21 13 93 0 94 309 48 5 9 34 10 20 28 11 25 0 23 397 02 Ballen 29 486 27 217 14 678 0 636 339 769 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten Messungen im Rahmen der Diplomarbeit von Struwe 2007 durchge f hrt Roggen Gerste Dinkel Bohnen 2 8 listet zusammengefasst physikalische Bal Die Messungen wurden im Rahmen der Dip leneigenschaften sowie Testergebnisse auf lomarbeit von Struwe 2007 durchgef hrt und Abbildung 2 18 visualisiert die Kennlinien Ab in dieser Dissertation neu interpretiert Tabelle Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastome
131. kg m HL oE 40 kN m 10 121 94 301 71 24 HL 40 kN m 0096 96 59 74 64 FL oE 40 kN m 10 123 97 66 66 51 FL 40 kN m 0 125 94 24 77 00 120 Anzahl Proben Dichtebereich kg m 62 93 3 91 99 66 50 3 90 103 54 10 2 93 103 66 80 3 92 101 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte oxza Restspannung nach 24 Stunden 0x120 Restspan nung nach 120 Stunden HL hochkant liegend oE ohne Einspannung FL flach liegend 5 6 3 Einfluss der Startspannung und der Ballenorientierung bei HD Weizenballen im Langzeittest Abbildung 5 21 zeigt dass anhand der zitierten Tests keine eindeutige Tendenz zur Abh ngig keit des Relaxationsverhaltens von der Start spannung festgestellt werden konnte Im Be reich 40 und 60 kN m weisen die hochkant liegenden Probengruppen eine h here Rest spannung auf im Bereich 10 und 20 kN m die flach liegenden Bei den flach liegenden Probengruppen er reicht die Restspannung bei einer Startspan nung von 20 KN m ihr Maximum f llt zu 40 kN m um zu 60 kN m wieder zu steigen Die durchschnittliche Trockendichte der verschie denen Probengruppen liegt dabei in einem Bereich zwischen 91 und 103 kg m Vermut lich hat diese relativ hohe Dichteschvvankung einen Einfluss auf das Relaxationsverhalten Bei den hochkant liegenden Ballen steigt die Restspannung mit Zunahme der Startspan nung zun chst bis 40 kN m an und geht dann bei 60 kN m leicht zur ck Die durchschnittl
132. liegen bei E 350 kN m f r den nicht eingespannten bzw bei E 622 kN m f r den eingespannten flach liegenden Ballen Der Unterschied zwischen den hochkant liegenden Kleinballen mit und ohne Einspannung ist signi fikant Die E Module liegen bei E 309 kN m f r den nicht eingespannten bzw bei E 996 kN m f r den eingespannten hochkant liegenden Ballen Der eingespannte hochkant liegende HD Ballen ist steifer als der flach liegende eingespannte Bei nicht eingespannten Ballen sind die Unterschiede marginal Es f llt besonders auf o Die sehr hohen E Module der eingespannten HD Ballen o Das schlechte Abschneiden der Quaderballen gegen ber den HD Ballen o Die marginalen Unterschiede zwischen dem eingespannten und dem nicht eingespannten Qua derballen auch im Vergleich mit den diesbez glichen Unterschieden bei den HD Ballen m l E m s un 10 15 20 Stauchunq Ballen fl 21 Q Ballen fl mit Einsp HD Ballen fl HD Ballen fl rr Einsp HD Balleri hl HD Ballen hl ri Einsp Abbildung 8 1 Spannungs Stauchungs Diagramm Daten aus Schmidt 2003 4ff Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 41 9 Vardy MacDougall 2006 Compressive Testing and Analysis of Plastered Stravv Bales Die Autoren f hrten Untersuchungen an der Queen s Uni
133. liegenden Ballen besonders deutlich Siehe Abbildung 6 1 und Abbildung 6 2 F bh 71 E pen un 50 Stauchunq 61 30 72 1 60 1 ka m ezen p 81 90 BE 1 75 7 kg m Gerste Abbildung 6 1 Spannungs Stauchung Kennlinien flach liegender Weizen und Gerstestrohballen un terschiedlicher Dichten Daten aus Ashour 2005 206 F 1 Spannung T kN m 0 Stauchunq 01 30 72 1 80 1 kg m Weizen 1 p 81 90 BE 1 Z5 7 kg m Gerste S1 100 51 39 kg m Weizen kg m Gerste Abbildung 6 2 Spannungs Stauchungs Kennlinien hochkant liegender Weizen und Gerstestrohballen unterschiedlicher Dichten Daten aus Ashour 2005 206 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 37 6 3 Elastizitatsmodul Ashour bedient sich f r die Ermittlung des Elastizitatsmoduls des Hooke schen Gesetzes und vvendet es auf den gesamten ermittelten Spannungsbereich an G ltigkeit hat das Hoo ke sche Gesetz in der oben dargestellten Form jedoch ausschlie lich im Bereich der Hoo ke schen Geraden Aus diesem Grund werden die bei Ashour ermittelten Werte f r Elastizi tatsmodule hier nicht dargestellt 6 4 Querdehnung Die Querdehnung wird bei Ashour anhand der Poisson Zahl nach der Gleichung p S E beschrieben Ashour 2
134. liegenden HD Weizenballen Ablauf Beobachtungen Aufbau und Testab lauf erfolgten analog zu 8 7 Es wurde Glei ches beobachtet Die Wand wurde jedoch nicht verputzt Nach dem Vorspannen und einer Relaxationszeit von einem Monat wurde die Wand bis 40 kN m belastet und die Verfor mungskennlinie aufgenommen Ab ca 30 kN m beulte die Wand einseitig sehr stark aus Es schloss sich ein Relaxationstest an In die Auswertung der Relaxationsergebnisse gehen nur die Werte eines der beiden Kraft sensoren ein da der andere vermutlich auf grund der Beule in der Wand sehr niedrige Werte aufwies Ergebnisse Durch die Vorspannung wurde die Wand bei einer Spannung von 13 8 KN m um 4 6 gestaucht Nach dem anschlie en den Relaxationstest war die Spannung nach 573 Stunden auf 35 7 des Ausgangswertes gesunken Im Spannungs Stauchungstest wurde die Wand nochmals um 2 9 bei 40 4 kN m ge staucht Nach weiteren 788 Stunden Relaxati on war die Spannung auf durchschnittlich 18 73 gesunken Dabei lag der Wert der einen Messstelle bei 10 5 der der anderen bei 41 Abbildung 8 9 Ausbeulen der Wand aus Test 8 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 89 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 90 Anhang 11 1 Prinzipielle berlegungen zu Vor spannsystemen f r lasttragende Strohballen w nde 1 bersicht zu m glichen Vorspannsystemen
135. nutzten Bedeutung im Be reich des Bauens erlangte Stroh vor allem als Zuschlagstoff in Lehm und als Material zum Decken von D chern Die Industrialisierung des Bauens machte preiswerte andere Baustoffe verf gbar der Lehmbau wurde zur ckgedr ngt und mit ihm verlor auch das Stroh als Baustoff an Bedeu tung Minke 2001 13ff Schrader 1998 53 f hrt im Bezug auf den R ckgang der Ver wendung von Stroh als Dacheindeckung zu s tzlich an 1 Die Versch rfung bzw Einf h rung von Brandschutzbestimmungen in St d ten ab dem 13 Jahrhundert 2 Das Aufkom men von dampfgetriebenen Dreschmaschinen ab dem 18 Jahrhundert die das Stroh in sei ner Struktur soweit sch digten dass es sich nicht mehr zur Dacheindeckung eignete Traditionell werden sieben Getreidearten un terschieden Weizen Roggen Gerste und Hafer werden vor allem in gem igten Klima zonen angebaut Mais Reis und Hirse stam men urspr nglich aus den hei en Klimazonen Dinkel ist eine Weizensorte Es ist denkbar auch andere Faserpflanzen wie z B Hanf Miscanthus oder Bohnenstroh zu Ballen zu pressen und als Baumaterial zu verwenden Siehe hierzu 1 3 3 1 2 Anatomischer und morphologischer Aufbau von Getreidepflanzen Getreide geh rt zur Familie der S gr ser Poaceae Der Aufbau ist innerhalb der Fami lie einheitlich und wird durch die Gliederung des Halmes in Nodien Knoten die den Halm durch eine horizontale Scheibe teilen und r hrenf rm
136. o o 77 10 15 20 25 Querdehnung 4 hl 1 1 2 2 70 76 kg m hl 1 1 2 3 71 64 kg m hl locker 71 72 kg m A hl 1 1 2 4 101 99 kg m hl 1 1 2 5 112 14 kg m hl 1 1 2 6 113 71 kg m hl dicht 102 114 kg m Abbildung 3 2 Spannung Querdehnung hochkant liegender HD Weizenballen ohne seitliche Einspan nung Deutlich erkennbar ist die geringere Stauchung der Ballen der Gruppe mit h herer Dichte im Vergleich zu der Gruppe der Ballen mit gerin gerer Dichte Auff llig sind zwei Dinge 1 Die mittlere Querdehnung aus der Gruppe der weniger dichten Ballen ist linear 2 Bei zwei Proben der Gruppe der Proben hoher Dichte ist die Querdehnung im Bereich zwischen 20 und 60 kN m negativ Es liegt also eine Quer stauchung infolge einer L ngsstauchung vor Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 63 4 Tests zum VViederausdehnungsverhalten von HD VVeizenballen Um Hinweise auf das Verhalten von Strohbal len nach dem Entfernen der Last im Anschluss an eine Kurzzeitbelastung bis zu einer Span nung von 40 kN m zu erhalten wurden je drei Tests mit hochkant und flach liegenden seit lich eingespannten HD Weizenballen wie in Teil II Abschnitt 3 4 2 10 Wiederausdehnungs tests mit dem HD Ballen Kombipr fstand be schrieben durchgef hrt 4 1 Tests zum Wiederausdehnungsverhalten von flach liegenden Ballen Abbildung 4 1 zeigt das Prolongationsverha
137. odAb m od h m Werkstoff Dichte Masse PEI PEI Bauteil kWh St ck m od V m bezeichnung Mg m5 Mg kVVh Mg Fl che m m kWh St ck Volumen m kVVh m Lasteinleitungsplatten 6 4 72 0 04 0 06 Kantholz t g 0 45 0 031 1306 39 9 Kanth lzer Lasteinleitungsplatten 4 4 72 0 03 0 05 Kantholz t g 0 45 0 013 1306 16 6 Kanth lzer Lasteinleitungsplatten 9 8 0 02 Bau Funiersperrt 0 49 0 096 2681 257 5 Sperrholz Schraube 4 5x60 254 Stahl n l 0 001 0 047 12 0 Lasteinleitungsplatten 2 4 72 0 14 0 06 Holzvveichfaserpl 0 17 0 013 4167 56 2 D mmung Seitl Begrenzung Sperrh 2 2 75 0 02 0 7 Bau Funiersperrt 0 49 0 038 2681 101 1 Seitl Begr Dachlatte 4 2 75 0 03 0 05 Bau Funiersperrt 0 49 0 008 2681 21 7 Leiterrahmen Kanth lzer 8 4 72 0 03 0 05 Kantholz t g 0 45 0 025 1306 33 3 Schraube 4 5x50 96 Stahl n l 0 039 3 8 Leiterrahmen Sprossen 1 12 0 02 Bau Funiersperrt 0 49 0 011 2681 29 5 Schraube 6x80 36 Stahl n l 0 0003 0 12 4 1 Schraube 6x100 36 Stahl n l 0 0004 0 14 5 0 lasttragende Strohballen 1 4 72 0 36 2 55 HD Ballen 0 1242 0 538 63 33 9 Anhang 11 4 Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 124 G L V u uonnuqsuou rlequo s u 1lu352nsi lun u l euul 81 u leuulid nz t lll gueyuy 2 912 zw yUmM Z 82 9 0 0 Go Yensqnszueiki 510 Yensanszueid LY ei vl ONd uyegs unysig IAd 81 9061 1000 gro 210 1 6 0 0 G0 0 Z syelydeq y 69 26070 9110
138. relative Luftfeuchten von gt 0 95 In der Pra xis kann davon ausgegangen werden dass unter relativen Luftfeuchten von lt 0 7 kein Schimmelpilzwachstum erfolgt Generell gilt die Sporenkeimung bedarf einer h heren Feuchtigkeit als das Myzelwachstum Dadurch ist sichergestellt dass der Pilz nach der Kei mung auch wachsen kann Vgl Sedlbauer 2001 24 32 Sedibauer Krus 2002a Die oben genannten minimalen VVerte f r das Wachstum von Schimmelpilzen gelten nur unter optimalen Temperaturbedingungen Bei Abweichungen vom Optimum in beide Rich tungen findet bei den minimalen Werten f r die Feuchtigkeit kein Wachstum statt Alle bisher genannten Werte f r Auskeimung und Wachstum von Schimmelpilzen in unter schiedlichen Klimata beziehen sich auf das Wachstum auf einem optimalen N hrmedium unter Laborbedingungen Die meisten Baustof fe sind als N hrmedium weniger gut geeignet als das im Laborversuch verwendete Substrat Je mehr ein Substrat vom optimalen N hrme dium abweicht umso h her ist die minimale Auskeimungsfeuchte bei optimaler Tempera tur Vgl Sedlbauer 2001 26f 55 60 In Sedlbauer 2001 55 60 wird eine Eintei lung von Baustoffen in vier Substratgruppen 0 II vorgenommen Der Substratgruppe opti maler N hrboden geh ren biologische Voll medien an Zur Substratgruppe biologisch verwertbare Substrate geh ren Bauprodukte aus gut abbaubaren Rohstoffen z B Tapeten und Gipskarton Substratg
139. renergieinhalt von Strohballen 44 51 GUAGE ee energie 44 52 Z m Stand der laya adada axa aii 44 5 3 Ermittlung des Prim renergieinhaltes von Strohballen 44 5 3 1 Annahmen und Umfang der Untersuchungen 45 59 2 Einillissifaklorem u LL a a u rn Helen ein 45 02 1000 ee o n 46 002 Ergebnisse a R d ana ai 46 5 4 Vergleich der Ergebnisse mit fr heren Untersuchungen und anderen Baustoffen 47 5 4 1 Vergleichbarkeit mit fr heren Untersuchungen 47 Inhaltsverzeichnis 9 5 4 2 Vergleich mit anderen Baustoffen 48 6 Zur W rmeleitf higkeit von Strohballen und W nden aus Strohballen 49 0 1 o o mu ua s 49 6 2 berlegungen zur W rmeleitf higkeit von Strohballen und Strohballenw nden 50 6 2 1 VVarmeleitfahigkeit von Strohproben und ballen VVarmestrom parallel zur Faser 50 6 2 2 VVarmeleitfahigkeit von Strohproben und ballen W rmestrom senkrecht zur Faser 50 6 2 3 VVarmeleitfahigkeit von Strohballenwanden
140. stand Die Spannungs Stauchungs Kennlinien von VVanden verlaufen nicht analog zu denen von Einzelballen Die Steifigkeit der Wand nimmt mit zuneh mender Last ab Die Kriechverformung vvurde dokumentiert Sie betrug nach 5 VVochen ca 6 mm und kam dann zum Stillstand Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 29 N N Z x b O G o O 4 6 Stauchung a Wall 1 Wall 2 Wall 3 Abbildung 1 3 Spannungs Stauchungs Diagramm vertikal belasteter W nde aus flach liegenden Strohballen eigene Darstellung Daten aus Bou Ali 1993 Anhang C Horizontal belastete W nde 6 Testw nde Belastung senkrecht zur Wandebene Out of Plane Lateral 3 Testw nde Abbildung 1 4 Test o Simulilert wurde eine VVindbelastung von 100 mph Mellen pro Stunde entspre chend 161 km h Dies entspricht einem VVinddruck von 1 1 kN m o Es wurden Sperrholzplatten auf der vvindabgevvandten Seite der Wand platziert An diesen vvurden Zugelemen te befestigt die durch die VVand gef hrt und unter Spannung gesetzt wurden Ergebnisse o Unter der Belastung von 1 23 kN m wurde eine spontane Verformung der Wand um maximal 25 4 mm beobachtet o Nach 18 Stunden betrug die Kriechver formung 1 6 mm o Eine weitere Verformung war nicht messbar vgl
141. stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 8 1 Tabelle 8 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Miscanthus relative mMtassebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 040 0 037 0 031 0 40 0 058 0 055 0 044 0 56 0 078 0 078 0 062 0 70 0 115 0 104 0 082 0 85 0 160 0 137 0 112 F r c un n und die Referenztemperatur vvur den gevvahlt Brer CC um g g 10 2 40 18 0 027 Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften 1 Hochdruck Kleinballenpressen HD Ballenpressen 1 1 Allgemeines Hochdruck Kleinballenpressen gelten als aus gereift d h die Technik kann unter betriebs vvirtschaftlichen Gesichtspunkten f r ihre origi nare Aufgabe nicht vveiter verbessert vverden Die Pressen vverden seit den spaten siebziger dahren nahezu unverandert gebaut HD Ballenpressen sind heute noch vveit ver breitet Sie werden vor allem von kleinen und mittleren Betriebe benutzt Von Vorteil sind die geringen Abmessungen der Ballen und der Maschinen vor allem bei beengten Verh ltnis Tabelle 1 1 Typische Kenngr f en von HD Ballenpressen bliche Ballengr en Dichte Durch Anzahl cm Kg m3 satz Khnoter t h 36 x 46 49 x 30 130 Bis 120 bis 20 Tabelle 1 3 Tabelle 1 4 Preis inkl MwSt Grundmodell Pressen der Ballen sen auf Feld
142. t obwohl sie die Probe mit der geringsten Trockendichte ist Abbildung 2 5 Abbildung 2 5 Spannungs Stauchungskennlinien unverputzter Roggen und Gerstenballen flach lie gend mit Einspannung Spannung o kN m Dinkel Struwe 2007 51 schildert eine leichte 10 20 30 VVinkelverzerrung aller Dinkelballen vvahrend Stauchung des Tests Dies dr ckt sich im Abknicken der H 1 4 6 1 114 04kglm 1 4 6 2 105 73 kg m Kennlinien zwischen 25 und 30 kN m aus M 1 4 7 1 84 40 kg m 5 1 4 8 1 88 01 kg m W hrend sich die Kurven bez glich ihrer Steil heit in Abh ngigkeit von der Trockendichte erwartungsgem verhalten sackt die Kennli nie von Dinkel 3 nach dem Abknicken unter die Abbildung 2 7 Spannungs Stauchungskennlinien unverputzter Hanf Switchgras und Miscanthus ballen mit seitlicher Einspannung Kennlinie des leichteren Ballens Dinkel 2 Miscanthus Abbildung 2 6 Auch der Versuch mit dem Miscanthusballen ist bei Struwe nicht dokumentiert Auch hier Bohnenstroh Laut Struwe 2007 53 treten lassen sich kein linearer Bereich und damit bei den Tests mit flach liegenden Ackerboh kein Elastizit tsmodul feststellen Abbildung nenballen keine Winkelverzerrungen ein Die 2 T Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 50 Switchgras Struwe 2007 55 stellt bei dem getesteten Switchgrasballen eine leichte Winkelverzer rung bei hoher S
143. teurere Kons truktionen erforderlich um das hohe Gewicht der Quaderballen sicher abzutragen Unter Umst nden k nnten die Einsatzm glichkeiten von Q Ballen durch das Schneiden von Q Ballen verbessert werden Es scheint loh nenswert den im Rahmen der Dissertation entwickelten S geprototypen f r HD Strohballen so weit zu vergr ern dass auch Quaderballen geschnitten werden k nnen um den Einsatzbereich dieser Ballen zu erweitern 3 Zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Stroh ballenw nden 3 1 Spannungs Stauchungsverhalten Das elastomechanische Verhalten von Stroh ballen verschiedener Stroh bzw Pflanzenar ten und Strohballenw nden aus Weizenstroh wurde im Rahmen dieser Dissertation in mehr als 200 Tests untersucht die bis zu 84 Tage dauerten Alle folgenden Angaben zu Elastizi t tsmodulen Stauchungen zum Relaxations und Kriechverhalten von Strohballen und W nden aus Strohballen beziehen sich so nicht anders erw hnt auf Weizenstroh 146 Es wurden Unterschiede im Spannungs Stauchungsverhalten von HD Ballen unter schiedlicher Stroh bzw Pflanzenarten ermittelt Aufgrund der geringen Probenzahl und der unterschiedlichen Produktionsbedingungen der Ballen konnten jedoch nur Tendenzen aufge zeigt werden Besonders geeignet scheinen Ballen aus Weizen Roggen und Dinkelstroh bei hochkant liegender Orientierung Ballen aus Gerstenstroh zu sein Um hier belastbare Er gebnisse zu erzielen sol
144. und Hof sowie der niedrige Kraft bedarf der Pressen F r HD Ballenpressen sprechen sowohl der moderate Anschaffungspreis als auch die leichte Handhabbarkeit der Ballen Trotz dieser Vorteile haben viele Hersteller die Produktion zugunsten von Quader und Rundballenpres sen eingestellt In Tabelle 1 1 sind typische Kenngr en von HD Ballenpressen zusam mengestellt Kraftbed Preis Preis Zapfwelle Maschine Ballen kW 30 50 16 500 25 500 0 27 0 41 KTBL1 Preis inkl MwSt bei Lohnproduk tion f r das 1 2 berblick Hersteller von HD Ballenpressen Ausvvahl Unter den vvenigen Firmen die noch Hoch druck Kleinballenpressen produzieren sind das Traditionsunternehmen VVelger der John Deere Konzern und die zur AGCO Corporati on geh rende Massey Ferguson 1 2 1 Welger Tabelle 1 2 enth lt einen historischen ber blick ber die Fa Welger Tabelle 1 2 Historischer berblick Fa Welger Bauer 2003 welger com Zugriff am 11 07 2007 Jahr Ereignis 1865 Gr ndung durch Franz und Gustav Welger 1901 Patent auf die weltweit erste automatisch bindende Ballenpresse 1928 Erste Versuche mit Aufsammelpressen 1951 Markteinf hrung der ersten Hochdruck Kleinballenpresse AP 15 1972 Beginn der Produktion von stationaren Pressen zur Verdichtung von Abfallstoffen 1974 Patenterteilung auf die erste Rundballen presse der Welt 1985 Markteinf hrung der ersten Welger Gro ballenpresse 1990 Mark
145. unverputzten Wand aus hochkant liegenden HD Weizenballen Ablauf Aus Sperrholzplatten 22 mm vvurden U f rmige seitliche Begrenzungselemente hergestellt und auf der unteren Lasteinlei tungsplatte aufgerichtet Auf der unteren Last einleitungsplatte wurden Dachlatten gegen das Verrutschen der Ballen aufgeschraubt Die ersten drei Lagen aus hochkant liegenden Ballen wurden analog zu den vorigen Tests zwischen den U Profilen eingebaut 1 Anstatt einer Bohle wurde auf dritte Ballenlage ein Leiterelement bestehend aus vier Dachlatten als Leiterholme und Sperrholzstreifen als Sprossen gelegt In die Sprossen wurden L cher zur Aufnahme der Ballenn gel gebohrt Pro Ballen wurden nun zwei 13 cm lange Bal lenn gel eingeschlagen 2 E Ad Abbildung 8 6 Aufbau der Wand zu Wandtest 6 Die ersten drei Ballenlagen sind zwischen die U ir Profile eingebaut 1 Leiterrahmen und Ballennagel auf der dritten Lage 2 Die nachste Ballenlage vvurde eingebracht und genagelt Dabei wurde darauf geachtet dass die Ballennagel nicht die Sprossen trafen Mit der f nften Lage vvurde analog verfahren An schliefsend vvurde die mit Dachlatten gegen das seitliche Verrutschen der Ballen ausger s tete obere Lasteinleitungsplatte aufgebracht und der Spannungs Dehnungstest begonnen Der Testablauf gleicht dem aus Test 3 Das Oberjoch wurde bei 25 93 KN m umgesetzt und der Test bis zu einer Spannung von 40 kN m fortgesetzt
146. vorliegende Dissertation mit dem Ziel an durch Detailforschung und durch das Verf gbarmachen von vorhandenem Wissen aus unterschiedlichen Disziplinen einen Bei trag zur anstrebenswerten Erweiterung der bauaufsichtlichen Zulassung zu leisten Damit soll zur Verbreitung des Strohballenbaus und letztlich zum Klimaschutz beigetragen werden 15 Einf hrend werden die Grundlagen zu Getrei de und Getreldestroh zur VVarmeleit und Speicherfahigkeit zur Gefahrdung von Stroh durch Schimmelpilze und zur Herstellung von Strohballen dargestellt Untersuchungen zu dem Primarenergieinhalt von Strohballen zu den hygroskopischen Sorptionseigenschaften von Stroh und zur Optimierung der Strohbal lenherstellung hinsichtlich ihrer Vervvendung im Strohballenbau mit markt blichen Maschinen sollen die qualitative Eignung von Stroh und Strohballen als Baustoff f r hochvvertiges energiebevvusstes und kologisches Bauen belegen Teil 1 Da die lasttragende Bauweise im Vergleich zur nicht lasttragenden Bauweise als konomisch 16 wie kologisch berlegen gilt wird ein beson derer Schwerpunkt auf das elastomechanische Verhalten von Strohballen und W nden aus Strohballen sowie auf die Untersuchung stati scher M glichkeiten und Grenzen lasttragen der Strohballenkonstruktionen gelegt Teil Il Teil III ist dem Strohballenbau gewidmet Nach der Beschreibung verschiedener Strohballen konstruktionssysteme werden verschiedene Konstruktionssy
147. welcher der Spannung von 40 kN m entspricht bis zu der das Spannungs Stauchungsverhalten ge testet wurde Dieser Wert wurde mit Hilfe des externen Tas taturinterfaces der SPS Speicherprogram mierbare Steuerung in die Steuerung einge geben und der Test gestartet Der Ballen wurde nun bis zu einer Spannung von 40 kN m bei stehenden Ballen bis 20 40 kN m HH kN m belastet 1 in Abbildung 3 5 Dabei wurde f r jeden Millimeter die Verformung und die dazugeh rige Kraft in Digits automatisch in der SPS gespeichert Vor dem Start und nach Erreichen der Endspannung sowie bei Bedarf dazwischen wurden Fotos gemacht Beobachtungen wurden w hrend des Tests notiert Die Tests dauerten je nach dem wie viel die Ballen zusammengedr ckt wurden zwischen 1 5 und 4 Minuten Direkt nach Erreichen der Endspannung schal teten die Motoren ab und hielten so die Stau chung konstant Es schloss sich der Relaxati onstest an Abbildung 3 5 Schematischer Ablauf der Tests mit dem HD Ballen Kombipr fstand 3 4 2 2 Relaxationstest Die Relaxationstests 2 in Abbildung 3 5 schlossen sich nahtlos an die Spannungs Stauchungstests an Bei konstanter Stauchung wurde die Spannung st ndlich ber 24 bzw 72 Stunden gemessen 3 Anschlie end wurden die aufgezeichneten Daten aus der SPS gela den und mittels einer Excel Tabelle weiter bearbeitet 3 4 2 3 Simulation eines Garnausfalls Relaxation Zur Simulation eines Garnausf
148. werden Wie unter 5 1 beschrieben kommt es bei der Belastung von hochkant liegenden HD Ballen zu einem Aufspreizen der Halme an den Oberfl chen der Ballen Aus diesem Aufsprei zen an den R ndern resultiert eine Einschn rung in der Ballenmitte siehe Abbildung 5 15 Abbildung 5 15 Querstauchung infolge von L ngs stauchung Bei den folgend diskutierten Werten und Kenn linien handelt es sich um die arithmetischen 90 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Mittelwerte aus den Ballen des jeweiligen Dich tebereiches Abbildung 5 16 zeigt das Verh lt nis von L ngsstauchung zu Querdehnung Poisson Zahl flach und hochkant liegender HD Weizenballen verschiedener Dichtegrup pen in Abh ngigkeit von der Spannung Abge sehen von den hochkant liegenden Ballen der Gruppe der Proben mit hoher Dichte liegen die Poisson Zahlen im betrachteten Bereich zwi schen 0 und 80 kN m zwischen 1 9 und 3 1 Die hohe Abweichung der dichten hochkant liegenden Ballen m 2495 bei 35 5 kN m resultieren aus dem oben beschriebenen Ef fekt der Einschn rung W hrend die Poisson Zahlen von flach liegen den Proben zun chst kleiner und ab ca 55 kN m wieder gr er werden nehmen die Poisson Zahlen der hochkant liegenden Pro ben zun chst zu und ab ca 38 kN m wieder ab Tabelle 5 9 listet die durchschnittlichen Pois son Zahlen m der verschiedenen Probengrup pen mit ihren Trockendicht
149. wirkende Kraft F stellt eine u ere Belastung dar Diese Kraft ruft eine gleich gro e entgegengesetzte innere Kraft hervor Die Kraft F wirkt gleichm ig verteilt ber alle Punkte der Querschnittsfl che Diese Kraft pro Fl che ist der Druck der die Span nung o in einem Bauteil hervorruft Wie gro die Spannung ist h ngt von der u eren Kraft F und der Querschnittsfl che A ab vgl Abbildung 1 2 gerade Bauteilachse ungekr mmt prismatisch keine Querschnittsanderungen im Bauteil z B VV rfel Zylinder Abbildung 1 2 Kraft pro Flache dabei ist Spannung N mm kN m F Senkrecht auf die Fl che wirkende Kraft N kN Ao Querschnittsfl che in unbelastetem Zu stand mm m Unter zunehmender Spannung stellen sich Verformungen des Bauteils ein Es wird zu sammen gedr ckt gestaucht Dieser Vorgang wird durch die Stauchung beschrieben indem die L ngen nderung des Bauteils AL durch die Anfangsl nge Lo dividiert wird vgl Abbildung 1 3 Abbildung 1 3 Stauchung AL Lo vgl L pple 2006 Dietmann 1982 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 57 1 2 Werkstoffverhalten unter Druckbeanspruchung Unterschieden vverden duktile z B Stahl und spr de z B Keramik Werkstoffe die ein unterschiedliches Verformungsverhalten auf weisen 1 2 1 Duktile Werkstoffe Beim Druckversuch wird in einem Spannungs Stauchungsdia
150. zeigt dass der Prim renergieinhalt der mit Kalk bzw Zement verputzten Konstruktionen deutlich h her liegt als der mit Lehm verputzten Kons truktion Dabei liegt der Mehrbedarf an Prim r energie f r den Putz schon beim Kalk ber dem Mehrbedarf f r eine Holzschalung Einfluss der Dammstoffdicke bzw des U VVertes auf den Primarenergieinhalt von Strohballenkonstruktionen im Vergleich mit einer konventionellen Konstruktion Verglichen vverden die Primarenergieinhalte des fugenorientierten ballenb ndigen Skeletts Fo bb und des Systems E mit einem W r med mmverbundsystem in Abh ngigkeit vom Teil III Konstruktionen aus Strohballen VVarmedurchgangskoeffizienten Bei den Strohballenkonstruktionen vverden die Damm stoffdicken entsprechend der verf gbaren Strohballenabmessungen varitert Die U VVerte des VVarmedammverbundsystems entspre chen dabei denen des Systems E bei den verschiedenen D mmstoffdicken E 36 cm lt o lt o l o a o G m o o Yo D Li an 0 14 W m K E 70 cm U 0 08 W m K E 90 cm U 0 06 W m K E 130 cm U 0 04 60 VV m K Die Strohballensysteme sind dabei f r eine Last ausgelegt die einer Spannung 40 von 20 kN m bei der jeweiligen Wanddicke entsprechen 20 W hrend aus Abbildung 4 5 der Anstieg des Prim renergieinhaltes beim fugenorientierten 9 ballenb ndigen Skelett kaum sichtbar ist wird Lehm Lehm Lehm Lehm
151. ztu N1 ui y ll no H luy Sejuney lplu lu s l neg Y L ZZ PSPUSYIEAZIOH H ul seju y g 4 1 p Bunwa 2 yselu lurT 402 So9 1E uozuOU 156 9 9 822 022 ul 6900 2 9 G Y rS ul G 0 u 91suS5epuo 1 g G r vg e 994 ul 6900 u52epuni5 r SLZ oz ul u9eplu uu9Zz1 9SepJiI A 2 12 862 ul ul su epuol q 1966 0S ul u9epuni5 L 9661 Jepieuyas 9 G y Z 1 ELO 210 L 9 20 0 SNeId ISO 9661 JepIeuyss 9 G y LE O 620 9170 G gE 0 8L 9XZ 9 S 1600 6 0 88 0 VI gE 0 u llequo ns 9661 JepIeuyas 6211 LL O LLO 900 G 960 981 9xZ 201 0770 1600 6 0 VI gE 0 u llequo ns 9661 1 pl uuosS 9562 620 120 gl G O O 6e uosuuu 1 9661 9 t g 20 0 20 0 V0 G 0 0 pejyoeq g 9661 19pl uuoS 9 5 62 20 0 20 0 uuequueEds lun 92 9002 14914 9 E LZ O 02 0 2 916 9661 Jepleuyas 562 6S 0 99 0 Bunye7 T y ru sul 2 66 866 JepIeuyss p 9170 910 Bunyys pgeysegq 82 0002 XUliN t L c6 080 L 21 910 3ensqns rZ 966 9 7 6 6 0Z S09 NNN W 00r III 9U0Z 156 2000 VW I s 21402110 ul 15 ztu N1 1S
152. zu den verschiedenen Systemen Eine Aussteifung durch Innenw nde ist in allen F llen m glich und wird daher nicht angef hrt 3 1 Skelettbausysteme Skelettbausysteme sind nicht lasttragende Strohballenbausysteme Das Skelett besteht in der Regel aus Holz jedoch sind auch Materia lien wie Beton Stahlbeton Stahl oder Bambus denkbar Die Horizontalaussteifung kann durch biegesteife Anschl sse Einspannungen dia gonale Verstrebungen oder Innenw nde erfol gen Nach Kolb 1995 108 sind bei Holzske letten die Rasterma e St tzenabst nde 1 2 m 1 25 m 3 6 m oder 4 8 m blich 3 1 1 Innenskelett Abbildung 3 1 Prinzipskizze Innenskelett Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Beim Innenskelett Abbildung 3 1 liegen die lasttragenden St tzen innerhalb der Ballenebene Die Ballen werden zur Aufnahme der St tzen ausgeklinkt Das Ausklinken ist nur zwischen den Ballenbindungen m glich Der Einsatz hochkant liegender Strohballen ist daher ausgeschlossen Der Einbau stehender HD Ballen ist nicht ratsam da die Wand ohne weitere Aussteifungselemente zu instabil wird Ein Verlegen der Strohballen im Verband ist zwischen den St tzen m glich Da St tze und Ballenende stets zusammenfallen m ssen eingesetzte Ballen h ufig geteilt werden Das h ufige Teilen kann durch eine sorgf ltige Ballenauswahl oder den Verzicht auf das Ver legen im Verband verringert werden In diesem Fall m ssen jedoch horizontale Verst
153. zwischen den Transmissi onsverlusten ber die Bilanzperiode und dem U Wert dar Streng genommen ist der damit unterstellte lineare Zusammenhang von U Wert der Au enwand und Prim renergiebedarf des Geb udes nicht gegeben Der U Wert der Aufsenbautelle wirkt nicht nur ber QT auf den Heizw rmebedarf unterschiedliche Bauteilauf bauten haben unterschiedliche W rmebr ckenverluste zur Folge der Nutzungsgrad interner und solarer Gewinne h ngt vom W r meschutzniveau ab die Anlagenaufwandszahl wird ebenfalls durch den W rmeschutz be stimmt Aus dieser Aufz hlung wird die Schwierigkeit einer pauschalen Angabe der Heizgradstunden deutlich Insbesondere dann wenn nur eine Teil III Konstruktionen aus Strohballen Au enwand und nicht ein ganzes Geb ude betrachtet werden soll Genaue Werte f r den Jahrestransmissionsw rmebedarf sind nur durch dynamische Simulationen f r ein be stimmtes Geb ude zu generieren Um den Berechnungsaufwand in einem angemessenen Rahmen zu halten werden die Heizgradstun den hier pauschal angenommen Anzumerken ist jedoch dass die ermittelten Gr en auf grund der gew hlten Methode nur orientieren de Werte darstellen k nnen Die W rmeschutzverordnung 1995 verwendet Heizgradstunden in H he von 84 kKh a glei ches gilt f r das PHPP des Passivhaus Institu tes in welchem jedoch eine Korrektur der Heizgradstunden ber eine W rmegewinn verlustrechnung implementiert ist Die EnEV
154. 0 relativer Luftfeuchte hnlicher sind als die in Abbildung 2 13 dargestellten Iso thermen der gleichen Strohart aus unterschied lichen Untersuchungen Abbildung 2 14 vergleicht die Sorptionsiso thermen von Gerstenstroh von Ashour 2003 und die Isotherme Straw von King 2006 mit der in dieser Arbeit ermittelten Isotherme von Gerstenstroh Die Isothermen verhalten sich zueinander hn lich wie die von Weizenstroh Bei Gerstenstroh stellen sich h here Gleichgewichtsfeuchten ein als bei Weizenstroh Dies ist im Vergleich der jeweiligen Sorptionsisotherme mit der in bei den Abbildungen vorhandenen Isotherme Straw aus King 2006 gut zu erkennen 31 2 5 G lt o o z Relative Luftfeuchte o m Krick 2008 23 C di Ashour 2003 25 C 6 Minke Mahlke 2004 25 C x King 2006 Straw Abbildung 2 13 Sorptionsisothermen von Weizen stroh VVassergehalt u g g o 0 50 Relative Luftfeuchte m Krick 2008 23 C Ashour 2003 25 C King 2006 Straw Abbildung 2 14 Sorptionsisothermen von Gersten stroh Abbildung 2 15 vergleicht die Sorptionsiso thermen von Roggenstroh von Minke Mahlke 2004 die Isotherme Straw von King 2006 mit der in dieser Arbeit ermittelten Isotherme von Roggenstroh Auff llig ist dass die Roggenstrohisothermen aus den unterschiedlichen
155. 0 KN m 108 11 kg m 1 2 1 3f1 60 kN m 87 46 kg m Abbildung 6 2 Gesamtstauchung flach liegender HD Weizen Miscanthus M und Switchgras S Ballen Tabelle 6 1 Physikalische Balleneigenschaften und Stauchungen flach liegender HD Ballen Proben nummer Abmessungen m b 0 36 0 36 1 2 0 25 1 2 0 3M 1 2 1 1 1 2 1 2 1 2 1 3 60 kN m 1 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 3 1 2 2 4 20 kN m 0 77 0 81 S Switchgras M Miscanthus u Massespezifischer Feuchtegehalt p r Trockendichte o 0 48 0 48 EK20 u Ptr G g g kg m kN m 0 15 0 09 106 72 160 108 11 160 5 70 11 20 1 36 5 87 7 65 3 49 0 37 2 94 3 84 3 42 EG20 34 03 34 88 35 66 36 55 35 99 12 97 10 50 6 71 16 01 11 95 Testspannung k20 Kriechstauchung nach 20 Tagen 2 20 Gesamtstauchung nach 20 Tagen Mittelwert aus den betreffenden Werten ohne 1 2 2 2 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 80 6 2 Untersuchung des Kriechverhaltens an hochkant liegenden Ballen Es wurden 6 hochkant liegende VVeizenballen mit seitlicher Einspannung getestet Tabelle 6 2 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf Abbildung 6 3 zeigt die Stauchung der einzel nen Proben ber maximal 30 Tage Auff llig ist dass die Proben gleicher Belas tung nicht beieinander liegen sondern sich durchmischen Die
156. 0 x 90 250 150 25 4 87 480 77 D6006 70 x 120 x 90 250 150 32 6 98 805 92 1 Welger 2 Czok 2005 Welger 2005 inkl MwSt Grundmodell geschn rt ist scheint jedoch nicht zum Bauen 2 2 2 Krone mit Strohballen geeignet Die Firma Krone vvurde 1906 von Bernd Krone in Spelle im Emsland als Hufbeschlags schmiede gegr ndet Erst 1978 stieg Krone ins Strohpressengesch ft ein Angeboten wurden zun chst nur Rundballenpressen ab 1994 auch Quaderballenpressen bei Krone packenpressen Krone ist eine Firma mit ho her Innovationskraft 2001 erhielten Gro pa ckenpressen mit dem VFS System Variables F ll System die M glichkeit auch bei unter schiedlich gro en Schwaden und alternieren der Fahrgeschwindigkeit gleichm ig dichte Ballen zu pressen Das Stroh wird in einer Vorkammer vorkomprimiert und gelangt erst in die Hauptkammer wenn die Vorkammer voll st ndig gef llt ist siehe Abbildung 2 2 Seit 2004 steht f r die BiG Pack 1270 das MultiBale Modul zur Verf gung welches bis zu sechs kleinere Ballen in einen Gro ballen ein bindet Erm glicht wird dies durch eine geteilte Nadelschwinge Die Unterteilungen der Gro Abbildung 2 3 Krone MultiBale 6 kleine Ballen in ballen werden mit je zwei Schn ren das Ge einem gro en geteilte Nadelschwinge ver ndert samtpaket mit vier Schn ren gebunden nach Krone 2003 10 11 Abbildung 2 3 Ein 120 cm langer Ballen der 2005 wurde das Modell
157. 003 131 Ashour trifft folgende Aussagen Die Querdehnung steigt mit steigender Last Die Querdehnung ist umso geringer je h her die Dichte der Ballen ist Die Querdehnung f llt bei hochkant liegen den Ballen geringer aus als bei flach lie genden Ashour 2003 221 225 gibt zur Berechnung der Querdehnung folgende Formeln an Weizen P 0 153 0 0016 p 0 029 F R 0 43 P 0 146 0 0011 p 0 062 F R 0 77 Gerste P 0 023 0 003 o 0 016 F R 0 36 P 0 303 0 00006 p 0 0212 F R 0 28 dabei ist Poisson Zahl f r hochkant liegende Ballen Pr Poisson Zahl f r flach liegende Ballen p Ballendichte kg m F Last kN R Bestimmtheitsma 6 5 Weitere Ergebnisse Alle Ballen aus Weizenstroh nahmen eini ge Minuten nach dem Entfernen der Last ihre urspr ngliche H he an Die Belastung lag also im elastischen Bereich Ashour 2003 203 Alle Ballen aus Gerstenstroh nahmen nach dem Entfernen der Last ihre urspr ngliche H he an Dies dauerte jedoch l nger als bei den Strohballen aus Weizenstroh und war abh ngig von der Ballendichte Wenig dich te Ballen brauchten 13 dichte Ballen 10 Minuten um ihre urspr ngliche Form zu er reichen Ashour 2003 203 f 7 Smith 2003 Creep in Bale Walls Untersucht wurde das Kriechverhalten von W nden aus unterschiedlich gro en Ballen hochkant und flach liegend unterschiedlicher Stroharten mit verschiedene
158. 083 0 70 0 144 0 134 0 108 0 85 0 220 0 179 0 152 F r c un n und die Referenztemperatur wur den gew hlt rer CC um gg n 10 5 40 28 0 0365 6 Sorptionsisotherme von Hanffasern F r Hanffasern stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 6 1 Tabelle 6 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Hanffasern relative Massebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 055 0 050 0 041 0 40 0 072 0 069 0 057 0 56 0 096 0 095 0 078 0 70 0 139 0 129 0 103 0 85 0 220 0 180 0 147 F r c un n und die Referenztemperatur wur den gewahlt c Um g g 28 0 035 1 rer C 0 6 40 Anhang 1 2 Zum Experiment Sorptionsisotherme 7 Sorptionsisotherme von Switchgras F r Switchgras stellten sich bei den unter schiedlichen Temperaturen und Luftfeuchten folgende Gleichgewichtsfeuchten ein Tabelle 7 1 Tabelle 7 1 Ermittelte Gleichgewichtsfeuchten von Switchgras relative Massebezogener Feuchtegehalt u g g Luftfeu chte 15 C 23 C 40 C 0 00 0 000 0 000 0 000 0 25 0 056 0 048 0 036 0 40 0 071 0 065 0 052 0 56 0 093 0 090 0 070 0 70 0 130 0 119 0 090 0 85 0 186 0 156 0 123 Dabei wurden f r c un n und die Referenz temperatur gew hlt un g g Oret C 25 0 0305 9 7 40 8 Sorptionsisotherme von Miscanthus F r Miscanthus
159. 09 GHL piwe jod qneuuoSsuo411S uu BIW u u uN po in q po ppo BWuA J y riN ew Biw I ineg jJd sseW 0 134 2 15 ulpull ledg FZ 6661 U HEM gS 6886 rL 100 1 0 140 2 2 822 6661 u lleAA 00 0 299 v2 0 0 lul suS epuol g ul lsuS epuol g 092 666 1 u lleAA 2 171 22 71 eg 10070 IsbunySsIQ IAd uyeqs unlysigq IAd 152 666 1 uallem ZES 1912 18 220000 Jueg u l od ll0 44 8 6661 U HEAA LLS 99952 Z6 20000 5 Bunui luuei sejse o 8 6661 U HEM 68 8E 6886 rL 100 1 Q lV 6 1 Q lN JeJaulyN 292 6661 uelleM 89 8 29 61 6000 0 1 idedneg 1 idedneg 992 6661 ualleM 9S L 222 82 200070 6unu luuezlnd CUurBIN UMA Bwvumm yN ys me Bunuuobl z q ll nO 134 13d I3d 1 HO1SYH AA aweujlojneg i neg pun Ho1s bnsuos SL 192 6661 U HEM 82 10 Go Yensanszueid G S 2002 4 pl uU S 22 0002 10 6 1 sr iba Ul spUESYIEN Y S 2002 4 pl UUoS 981 666 1 UelljeM 686 y z 21 7 681 666 ueleM 7 ge I zindzieyjsuny 081 6661 ueleM LF GL Z L z ndy ey Y81 6661 U HEM 661 Go Zi z ndwy97 N UMM y TIN elU DiN l no Id Id lu lq f unuu l z qu os 15 T 2
160. 1 ME KM38 Pr fstand Generation 2 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 77 Abbildung 4 4 Relaxationspr fstande der ersten und zvveiten Generation 4 3 4 Kriechpr fstand Der im Rahmen dieser Dissertation vom Ver fasser entvvickelte Kriechpr fstand vvurde f r die Testreihe Proben 1 2 0 1 1 2 4 2 insge samt 16 Proben verwendet Er besteht im VVesentlichen aus einer Halte rung vvelche den zu testenden Strohballen aufnimmt und einem Hebel der auf der einen Seite fixiert auf der anderen mit einem variab len Gevvicht beaufschlagt den Strohballen in seiner Halterung unter Spannung setzt Zvvi schen dem Hebelarm und der oberen Lastein leitungsplatte befindet sich ein Kraftsensor Typ Global Weighing PR 6051 005 zur Mes sung der aktuell wirkenden Kraft In L ngsrich tung wird der Strohballen durch Lasteinlei tungselemente und Gewindestangen in seiner L nge fixiert seitliche Einspannung Die Wegmessung erfolgte bei den Proben 1 2 0 1 1 2 2 3 manuell mittels einer Schiebleh re siehe 1 1 1 bei den Proben 1 2 2 4 1 2 4 2 mittels einer Wegmessung welche dem un ter 4 3 2 2 beschriebenen System entspricht Abbildung 4 5 Kriechpr fstand 4 3 5 Wandpr fst nde 4 3 5 1 Wandpr fstand 1 Der Wandpr fstand 1 besteht aus oberer und unterer Lasteinleitungsplatte jeweils 3 m lang und 0 5 m breit welche ber ein System aus Jochen und Hilfsjochen sowie variabel eins
161. 1 1 1 1 18 00 15 00 32 19 3 57 137 34 1 1 1 2 14 00 11 00 36 67 1 76 134 80 1 1 1 3 14 00 10 00 37 02 1 82 137 49 1 1 1 4 30 00 19 00 15 97 1 48 272 16 1 1 1 5 24 00 22 00 20 05 2 28 201 82 1 1 1 6 33 00 20 00 14 42 0 93 332 78 2 Ballen 7261 1533 1200 3529 238 136 54 locker 5 112 07 29 00 2033 1681 1 56 268 92 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten 2 1 2 Spannungs Stauchungstests an FL unverputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung Es wurde das Spannungs Stauchungsverhalten von insgesamt 28 flach liegenden unverputzten Kleinballen mit seitli cher Einspannung getestet Elf davon bestan den aus Weizenstroh je drei aus Roggen Gerste Dinkel und Bohnenstroh zwei aus Hanffasern und je einer aus Switchgras und Miscanthus Ein Test wurde an einer teilbelas teten Probe durchgef hrt Zum Testablauf siehe Teil II Abschnitt 3 4 2 Tests mit dem HD Ballen Kombipr fstand Weizenballen Es wurden insgesamt 10 flach liegende seit lich eingespannte unverputzte Weizenballen einem Spannungs Stauchungstest unterzogen von denen drei im Rahmen der Diplomarbeit von Struwe 2007 durchgef hrt wurden Ta belle 2 2 listet physikalische Balleneigenschaf ten sowie Testergebnisse auf Beobachtungen W
162. 1 3 VVandaufbauten Gew hlt wurden beidseitig 4 cm dick verputzte W nde Die Wanddicke wurde zwischen 0 36 m und 1 3 m in insgesamt sechs nicht aquldis tanten Breiten die sich aus den Strohballen ma en ergeben variiert Tabelle 5 2 zeigt die Eigenlasten und maximalen Linienlasten bei einer Spannung von 20 kN m In allen F llen wird davon ausgegangen dass 1 3 der Wand l nge ge ffnet ist Detailliertere Angaben k n nen 11 7 entnommen werden Tabelle 5 2 Eigen und maximale Linienlasten der gew hlten Wandst rken Wanddicke Stroh cm Figenlast Maximale kN m Linienlast kN m 0 36 3 12 4 80 0 48 3 36 6 40 0 7 3 80 9 33 0 9 4 20 12 00 1 2 4 80 16 00 1 3 5 00 17 33 aufgebracht auf die VVandoberseite bei 1 3 Fenster ffnung 5 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse Die Ergebnisse der Berechnungen der m glichen Spannvveiten von D chern und Decken auf lasttra genden Strohballenkonstruktionen sind in Tabelle 5 3 dargestellt Abbildung 5 1 visualisiert m gliche Spannweiten von zweiseitig aufgelegten D chern und Decken auf lasttragenden Strohballenkonstruk tionen N here Angaben k nnen Anhang 11 7 entnommen werden Tabelle 5 3 M gliche Spannweiten von D chern und Decken auf lasttragenden Strohballenkonstruktionen VVand breite Stroh Gr ndach Max Spannvveiten eingeschossig m Betondach Faser steine zement wellplatten Max Spannweiten zweigeschossig m Gr
163. 1 503 0 037 369 340 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches ao Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten H Probe ist ein halber Ballen A Probe sind zwei aufeinander gestapelte halbe Ballen E Probe sind zwei aufeinander gestapelte halbe Ballen mit einer Einlage aus Blech 2 2 5 Spannungs Stauchungstests an HL unverputzten Quaderballen aus Weizenstroh mit seitlicher Einspannung Es wurden drei Spannungs Stauchungstests an hochkant liegenden Quaderballen aus Wei zenstroh durchgef hrt Die Versuchsdurchf h rung erfolgte wie Teil II Abschnitt 3 4 3 Tests mit dem Q Ballen Kombipr fstand beschrie ben Tabelle 2 8 listet zusammengefasst phy Spannung o kN m sikalische Balleneigenschaften sowie Tester 2 00 4 00 gebnisse auf Abbildung 2 28 visualisiert die Stauchung aufgenommenen Daten Abbildung 2 29 zeigt 1 6 1 1 103 96 kg m 1 6 1 2 104 79 kg m einen Quaderballen vvahrend des Tests und 1 6 1 3 102 95 kg m das besch digte Joch s u Abbildung 2 28 Spannungs Stauchungskennlinien unverputzter Roggen Gerste und Dinkelballen unverputzt hochkant liegend mit Einspannung Beobachtungen Bei allen drei Proben wurde eine minimale optisch nicht auffallende Winkelverzerrung festgestellt Alle Kennlinien weisen eine gute L
164. 12 Prinzipskizze stehend verf lltes System 3 3 Scheibentragvverke Abbildung 3 14 Prinzipskizze Scheibentragwerke Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Unter die Kategorie Scheibentragwer ke fallen alle Konstruktionen bei denen die Strohballen lediglich der W rmed mmung dienen Statik und Raumabschluss werden von einer Scheibe bernommen die z B aus Mauerwerk Brettstapel oder Kreuzlagenholz bestehen kann Sinnvoller Weise wird diese Scheibe auf der Rauminnenseite angeordnet und bernimmt auch die Funktion der Luftdich theitsebene und der Horizontalaussteifung Die Strohballen m ssen an der tragenden Scheibe befestigt werden um Verformungen und ein Abl sen zu vermeiden Eine herausra gende Bedeutung k nnte dieses System bei 118 Der Hauptvorteil stehend verf llter Rahmen systeme Abbildung 3 12 Beispiel Abbildung 3 13 gegen ber hochkant liegend verf llten Rahmensystemen ist dass die Ballen in ihrer L nge weniger maf haltig sein m ssen Pro Rahmen werden zwei stehende Ballen nebe neinander eingebaut Wie oben beschrieben sind die Ballen in ihrer Breite deutlich ma hal tiger als in ihrer L nge und passen daher zu verl ssig in die Rahmen Im ung nstigsten Fall m ssen unabh ngig von der Wandh he ma ximal zwei Ballen pro Feld gek rzt werden wenn die Wandh he nicht mit den Ballenab messungen in bereinstimmung gebracht werden kann Abbildung 3 13 Testw nde in M nchen W rme leit
165. 128 ORNL 1998 VVeizen k A k A 0 100 Stone 2 k A k A k A 0 070 FASBA 2006 l k A 98 8 18 2 0 072 K gemessene Werte Temperaturdifferenz K Der W rmetransport durch den Ballen 6 2 4 Diskussion der beobachteten setzt sich aus Transmissions Konvekti Effekte ons und Strahlungsanteil zusammen Dabei erfolgt die W rmeleitung berwie 1 Bei einem W rmestrom parallel zur Fa gend durch den Mantel des Halms Strah ser ist die W rmeleitf higkeit h her als lung und Konvektion durch die Luft zwi bei einem W rmestrom senkrecht zur schen den und innerhalb der Halme Faser Mit der Anderung der Ballendichte ndert Ausgehend von einem Strohballen als Ob sich sowohl der Anteil der Ubertragungs jekt aus regelm ig ber bzw nebenei arten am W rmetransport als auch deren nander geschichteten Rohren Abbildung Summe 6 1 ist es leicht vorstellbar dass der W rmedurchgangswiderstand flach lie gender Strohballen liegende Rohre nied riger ist als der hochkant liegender Stroh ballen stehende Rohre Im liegenden Strohballen stehen die warme und die kal te Seite des Ballens in direkterem Strah lungsaustausch die W rmeleitung ber Stroh und Luft ist h her und Konvektions w ib H H H strome konnen sich innerhalb und zwi schen den Halmen besser ausbilden O Konvektion Transmission Strahlung 2 Mit steigender Ballendichte nimmt
166. 2 3 und 5 2 4 Hochkant liegende Strohballen weisen ab einer Rohdichte von ca 70 kg m einen h heren E Modul und damit eine geringere Stauchung bei gleicher Spannung auf als flach liegende Strohballen Bei eingespann ten Strohballen sind diesbez glich die Un terschiede gr er als bei nicht eingespann ten Strohballen siehe Abschnitt 5 2 1 5 2 2 und 5 2 4 Es wurde best tigt dass dichtere Ballen in der Tendenz h here E Module aufweisen Bei hochkant liegenden Ballen ist der Ein fluss der Ballendichte auf den Elastizit ts modul gr er als bei flach liegenden Ballen F r HD Weizenballen wurden f r beide Orientierungen Gleichungen gefunden die das Spannungs Stauchungsverhalten unter Ber cksichtigung der Nullpunktverschie bung in Abh ngigkeit von der Trockendich te beschrieben siehe Abschnitt 5 2 5 Es wurden z T signifikante Unterschiede im Spannungs Stauchungs Verhalten von Proben verschiedener Stroharten gefunden Diese Unterschiede sind in der Tendenz bei hochkant liegenden Strohballen gr er als bei flach liegenden Dabei scheinen unter schiedliche Stroharten f r unterschiedliche Orientierungen unterschiedlich gut geeignet zu sein siehe Abschnitt 5 2 6 Hochkant stehende Quaderballen weisen bei gleicher Trockendichte deutlich h here E Module auf als hochkant stehende HD Ballen siehe Abschnitt 5 2 7 Die Vermutung aufeinander gestapelte hochkant liegende Strohballen w rden bei Bel
167. 20 kN m 1 3 3 3 91 kg m Restspannung ok Abbildung 5 7 Relaxationsdiagramm flach liegen der unverputzter HD VVeizenballen mit seitlicher Einspannung im Langzeittest os 10 und 20 kN m Tabelle 5 6 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Probennummer Abmessungen u Dir OR24 OR120 480 m g g kg m b 10 kN m 1 3 6 1 0 833 0 360 0 480 0 101 100 62 184 17 55 00 10 kN m 1 3 6 2 0 790 0 360 0 480 0 128 102 07 83 89 65 11 10 kN m 1 3 6 3 0 817 _ 0 360 0 480 0 094 10590 80 83 59 92 10 kN m 82 964 60 00 20 kN m 1 3 3 1 0 813 0 360 0 480 0 146 92 56 81 50 70 55 20 kN m 1 3 3 2 0 845 0 360 0 480 0 125 89 22 80 70 70 35 20 kN m 1 3 3 3 0 836 0 360 0 480 0 125 89 223 83 000 71 23 20 kN m 0 831 0 360 0 480 0 130 90 92 81 73 70 71 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden Or120 Restspannung nach 120 Stunden Ohaso Restspannung nach 480 Stunden Mittelwert aus den betreffenden Werten Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 69 5 1 3 3 Eingespannte HD Weizenballen Os 40 und 60 kN m Es wurden je drei flach liegende seitlich ein gespannte unverputzte Weizenballen einem Langzeit Relaxationstest bei einer Startspan nung von 40 bzw 60 kN m unterzogen Alle Tests fanden im Keller des FEB statt Tab
168. 4 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten 2 2 4 1 Spannungs Stauchungstests an HL halbierten HD Ballen mit seit licher Einspannung Es wurden die Strohproben 1 4 16 1 1 4 18 2 in sechs Tests wie in Teil Il Abschnitt 3 4 2 8 Spannungs Stauchungstests mit halbierten und zusammengesetzten halbierten unver putzten Ballen mit seitlicher Einspannung beschrieben hinsichtlich ihres Spannungs Stauchungsverhaltens untersucht Tabelle 2 11 listet zusammengefasst physikali sche Balleneigenschaften sowie Testergebnis se auf Abbildung 2 27 visualisiert die Kennli nien Beobachtungen Alle Kennlinien weisen unabh ngig von den Testbedingungen eine hohe Linearit t und hnlichkeit zumindest im Bereich bis ca 17 kN m auf Bei allen Tests ist ein Knistern in den Proben zu vernehmen Bei Probe 1 4 16 2 die als halber Ballen ge pr ft wurde kam es im Testverlauf zu Winkel verzerrungen ber die Ballenl ngsachse Abbildung 2 24 in deren Folge die Span nungs Stauchungskennlinie dieses Ballens bei 20 kN m abknickt F Abbildung 2 24 Probe 1 4 16 2 vor und nach dem Test Die beiden Halften der Proben 14 17 1 und 2 wurden jeweils aufeinander gestapelt getestet Bei Ballen 1 4 17 1 kam es dabei zu Verze
169. 4 1 1 1 4 18 2 1 5 1 1 1 5 9 1 wurden mit dem im Rahmen dieser Dissertation entwickel ten Kombipr fstand durchgef hrt Der HD Ballen Kombi Pr fstand erm glicht es sowohl Spannungs Stauchungs als auch Re laxations und Kriechtests zu durchzuf hren Er verf gt ber einen elektrischen Antrieb der ber eine Speicherprogrammierbare Steue rung SPS die auch als Datenlogger einge setzt wird in Verbindung mit einer Kraftmess dose und einem Wegmesser angesteuert wird Beschreibung des Pr fstandes Im Wesent lichen besteht der Pr fstand aus der unteren und der oberen Lasteinleitungsplatte die ber ein Joch und 2 Gewindestangen M16 Festig keitsklasse 10 6 zusammengepresst werden k nnen Die untere Lasteinleitungsplatte ruht auf vier 70 cm hohen Beinen Die Gewindestangen werden durch 2 Rohrmo toren Typ Triton TEM 45 S 40 Nenndrehmo ment 40 Nm angetrieben Oberhalb des Jo ches sind zwei feststehende Muttern ange bracht die das Joch durch die Drehung der Gewindestangen nach unten auf die zwischen den Lasteinleitungsplatten liegende Probe pressen Zur Synchronisierung sind die Moto ren ber eine Kette miteinander verbunden Beschreibung der Kraftmessung Die Kraft wird ber einen Kraftsensor Typ ME KM38 der zwischen der oberen Lasteinleitungsplatte und dem Joch platziert ist gemessen Beschreibung der Wegmessung Die Weg messung erfolgt ber die Umdrehung der Ge windestangen Diese wird ber ein Zahnrad
170. 4 4 Arbeitsaufwand zur Herstellung von Strohballenkonstruktionen 129 dah B ee u 129 4 4 2 Darstellung und Diskussion der 1556 129 4 5 Tabellarische Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse 132 5 Statische M glichkeiten und Grenzen von lasttragenden Strohballenkonstruktionen 133 sl 6006 ab a 133 SeT io b bb 133 9 1 2 ZWISCHENdECKe b m ba 134 5 17 AVandavibauteh aa lb ob din 134 5 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse 134 6 Gestaltungsbeispiele 2 nennen nnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnennnnnnnnnn 137 6 1 Lasttragendes Geb ude eingeschossig a 137 6 2 Hybridgeb ude zweigeschossig nenne nnennennnnennnnnen 138 6 3 Nicht lasttragendes Geb ude zweigeschossig 139 Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungehn 143 1 Zu den hygroskopischen Sorptionseigenschaften von Stroh und der Gef hrdung durch SCHImMMEIBIlZE enek T Eee sss ana k Qaqa 32 145 2 Zur Herstellung von Baustrohballen
171. 4 439 2 830 348 847 H 1 4 6 1 10 705 0 323 0 498 0 122 114 04 11 43 22 91 H 1 4 6 2 0 834 0 341 0 509 0 135 105 73 19 73 24 05 0 Hanf 0 770 0 332 0 504 0 129 109 88 10 578 23 479 S 1 4 7 1 10 920 0 342 0 523 0 100 84 40 7 62 30 12 M 1 4 8 1 0 883 0 400 0 503 0 080 88 01 22 97 24 65 16 75 1 41 261 09 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten R Roggen G Gerste D Dinkel B Bohne H Hanf S Switchgras M Miscanthus Proben bei welchen die Lasteinleitung in den 2 1 3 Spannungs Stauchungstests an Putz indirekt erfolgt FL verputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung Es wurden insgesamt sechs flach liegende seitlich eingespannte verputzte Weizenballen einem Spannungs Stauchungstest unterzogen Bei je 3 Weizenballen erfolgte die Lasteinlei tung direkt 1 5 7 1 3 bzw indirekt 1 5 6 1 3 in den Putz zur Erl uterung siehe Teil 2 Ab schnitt 3 4 2 6 Spannungs Stauchungstests an verputzen Strohballen Tabelle 2 4 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Test ergebnisse auf N N O a Spannung o kN m ot 10 T 4 6 8 Stauchung 1 5 6 1 121 06 kg m 1 5 6 2 105 56 kg m 1 5 6 3 109 17 kg m 1 5 7 1 108 72 kg m 1 5 7 2 106 46 kg m 1
172. 4 5x60 mm suki TX 20 100 395 05 3 95 3 95E 06 Schraube 6 0x80 mm suki TX 25 50 481 61 9 63 9 63E 06 Schraube 6 0 100 mm suki TX 25 50 580 66 11 61 1 16E 05 Schraube 6 0x120 mm suki TX 25 10 137 16 13 72 1 37E 05 Ringschraube 20x10x3 3 suki 6 22 94 3 82 3 82E 06 mm Schlossschraube suki 1 169 26 169 26 1 69E 04 M12x160 mm mit Unterlegscheibe und Mutter Nagel 2 5x60 35 74 12 2 12 2 12E 06 Klemme f r 3 49 76 16 59 1 66E 05 Verpackungsband 16 D bel S 8 GK fischer 20 26 4 1 32 1 32E 06 Verpackungsband 12 mm 2 11 88 5 94 5 94E 06 m Verpackungsband 16 mm 2 21 57 10 79 1 08E 05 m Winkel 65 90 1 195 81 195 81 1 96E 04 Anhang lll 4 Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 126 JELV u uolb naysuoyu llequo S u luonsi lun s p 2 nz cili Bueyuy 9r69 OSI N4 NIQ ydeu li neg zs u boulouul Hq bnu lu slq ui M Mzw Puels1op ms ue ysinpauney E L M MzW u sJne pue si pixwsBueBi qn uuueBAA MU Jys yasjlejneg n q s p pug sJ p mssejyoNnpa wI M n M M W PueIslsp ms ue JlsgnsuneM Su MMzW pue si pixwsBueBuoS np uueA si 19qep At AHO At At M i jneg s u boulou s bnu lu s u ui M MzWw Puels1op ms ue ysinpauneM 211 Yw M Hoybi yeyisjsw iem w SyS pyys yas M MzW DUE1SH P AASSE UO IDD UL EAA I X lt ey 4S1 l qep
173. 40 2 23 37 0 85 0 97 0 89 0 98 Ung nstigste Werte Klasse A 0 85 0 97 0 82 0 97 Bipolaris sorokiniana B k A k A k A Cladosporium cladospo B 5 28 32 0 85 k A 0 84 0 96 rioides Scopulariopsis brevicai B 7130 37 k A 0 85 0 94 salis Scopulariopsis fusca B k A k A k A VVallemia sebi C 5 30 40 0 69 k A 0 70 k A Ung nstigste Werte Klasse B C 0 69 0 70 Cladosporium k A k A k A k A spezies Angabe im Original in 34 Teil 1 Stroh als Baustoff 4 Zur Herstellung von Strohballen 4 1 Stand der Technik 4 1 1 Arten von Strohballenpressen lt Abbildung 4 1 Einteilung von Strohballenpressen in kolbenlose Pressen und Kolbenpressen Ballenpressen lassen sich nach der Art der Pressgutverdichtung in Kolbenpressen und kolbenlose Pressen einteilen siehe Abbildung 4 1 Die Ballen kolbenloser Pressen fanden im Strohballenbau bisher keine direkte Anwen dung jedoch lassen sich Rundballen zu HD Ballen umpressen Kolbenpressen konnen in Strangpressen und Festkammerpressen einge teilt werden Festkammerpressen werden nicht mehr hergestellt Strangpressen stellen konti nuierlich einen durch den Presskolben verdich teten Strohstrang her der in einstellbaren Intervallen mit zwei oder mehr Garnbindungen abgebunden wird Niederdruckpressen werden nicht mehr hergestellt F r das Bauen mit Strohballen sind die Ballen von HD Kleinballenpressen und Quaderballenpressen i
174. 43 13 14 Inhaltsverzeichnis Einleitung Problemstellung und Zielsetzung Nicht erst seit der Ver ffentlichung des Berich tes des Weltklimarates des G8 Gipfels in Hei ligendamm und der Klimakonferenz auf Bali ist der Klimawandel in aller Munde Die anthropo gene Induktion des Treibhauseffekts ist zu mindest in Europa und in zunehmendem Ma e auch in den Vereinigten Staaten gesellschaft lich wie wissenschaftlich ebenso anerkannt wie die m glichen negativen Folgen auf Mensch und Umwelt Die Bundesregierung der Bun desrepublik Deutschland strebt daher f r das Jahr 2020 eine Reduktion der Treibhausgas emissionen von 40 der Basis von 1990 an Verursacher der Treibhausgasemissionen in Deutschland sind Industrie Verkehr und der Bausektor zu etwa je einem Drittel Im Baubereich wird Energie einerseits zum Erstellen andererseits zum Betrieb von Ge bauden ben tigt Um die ehrgeizigen Redukti onsziele zu erreichen ist es unabdingbar dass auch im Baubereich drastisch Energie einges part wird Die Bundesregierung hat dies er kannt und unterst tzt den Neubau energiespa render Geb ude z B mit dem Programm ko logisch Bauen und die energetische Sanie rung mit dem CO2 Sanierungsprogramm der KfW Bank Als ein Baustein zur Reduktion des Energie verbrauches im Bau und Geb udebereich kann der Strohballenbau genannt werden Stroh ist als landwirtschaftliches Produkt ein nachwachsender Rohstoff der bei der Getre
175. 43 5 Zum Primarenergieinhalt von Strohballen 5 1 Grundlagen F r die Produktion jedes Baustoffes wird Ener gie ben tigt Dabei gilt Je weniger hoch verar beitet ein Baustoff ist umso weniger Energie wurde zu seiner Herstellung eingesetzt So enthalten naturnahe Baustoffe wie Lehm Feldsteine oder Holz deutlich weniger Herstel lungsenergie als industriell verarbeitete Bau stoffe wie Metalle Kunststoffe oder Zement Die zur Herstellung eines Baustoffes ben tigte Energie wird als Primarenergieinhalt PEI bezeichnet und unter anderem zur Beschrei bung der Umweltvertr glichkeit von Baustoffen eingesetzt Der Prim renergieinhalt PEI nicht erneuerbar bezieht sich nach Kohler Klingele Hrsg 1995 zitiert in Waltjen 1999 11 auf alle Vor und Herstellungsprozesse bis zum auslieferungsfertigen Produkt Das Krite 5 2 Zum Stand der Forschung Es konnten nur zwei Quellen von PEI Untersuchungen der Strohballenproduktion recherchiert werden Diese gehen zudem von unterschiedlichen Ans tzen aus Richard Hoffmeister Auf zahlreichen Internetseiten z B Fachver band f r Strohballenbau www fasba de Zugriff am 14 06 2007 werden Untersuchungen von Richard Hoffmeister zum Prim renergieinhalt von Strohballen genannt die dieser an der Frank Lloyd Wright School of Architecture Scotsdale Arizona durchf hrte Hoffmeister berechnete den Prim renergiein halt von Strohballen mit 115 MJ Mg 32 kWh Mg Anm d Vf W
176. 5 Einfluss der Ballenart Im Kombiverfahren wurden sowohl hochkant liegende HD Ballen als auch hochkant liegen de Q Ballen aus Weizenstroh getestet Abbildung 5 23 stellt das Relaxationsverhalten von HD und Q Ballen dar Details k nnen Tabelle 5 13 entnommen werden Es konnte kein signifikanter Unterschied im Relaxationsverhalten von HD und Q Weizenballen festgestellt werden Kleine Unterschiede k nnen auf den etwas unterschiedlichen Testablauf und unter schiedliche Klimata w hrend der Tests zur ck zu f hren sein lt a5 nz b 5 Q o 0 nz Abbildung 5 23 Vergleich des Relaxationsverhal tens von hochkant liegenden unverputzten seitlich eingespannten HD und Q VVeizenballen ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m im Kombitest Tabelle 5 13 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse zum Einfluss des Testsetups bei HD VVeizenballen im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Anzahl Dichtebereich Proben kg m Probengruppe OR24 u Ptr g g kg m 7 HL HD VVeizenballen 0 11 101 67 91 110 HL Q Weizenballen 0 12 104 63 3 103 105 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden HL hochkant liegend 5 6 6 Einfluss der Strohart auf das Relaxationsverhalten Aufgrund der unzureichenden Datenlage konn te der Einfluss der Strohart nicht gekl rt wer den jedoch werden Tend
177. 77 00 58 99 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden 20 Restspannung nach 120 Stunden Ohaso Restspannung nach 480 Stunden Mittelwert aus den betreffenden Werten 9 2 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten von hochkant liegenden Bal len Es wurden insgesamt 52 Tests an hochkant kN m3 mit und ohne seitliche Einspannung liegenden Ballen durchgef hrt Untersucht ber einen Zeitraum von bis zu 80 Tagen un wurden verputzte und unverputzte einge tersucht spannte und nicht eingespannte Ballen aus Weizen Roggen Gersten und Dinkelstroh Tests mit verputzten und unverputzten Ballen 5 2 1 Untersuchung unverputzter HD und unterschiedlichen Strohsorten wurden mit Ballen im Kombitest Verfahren 1 28 HD Ballen und drei Q Ballen mit einer Startspannung von 40 kN m ber 24 bzw 72 und mehr Stunden untersucht Dabei wurden auch die Auswirkungen von Garnris Es wurde das Relaxationsverhalten von insge samt 16 hochkant liegenden unverputzten Kleinballen mit seitlicher Einspannung getes sen Wassersch den und Stapelung unter tet Sechs davon bestanden a VVeizenstroh l je drei aus Gersten und Dinkelstroh und einer sucht i l aus Hanffasern Zum Testablauf siehe Teil Il 21 HD VVeizenballen wurden mit Verfahren 2 Abschnitte 3422 4424 bei Startspannungen von 10 20 40 und 60 Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 70
178. 8 1 Hilfskonstruktionen zum horizonta len Vorkomprimieren bei Wandtest 2 In die dritte Ballenlage wurde mittig ein 100 cm langer Ballennagel senkrecht eingeschlagen ebenso in die f nfte und siebente Lage Die achte Lage wurde auf die gleiche Weise mit einem 60 cm Ballennagel arretiert die neunte Lage anschlie end aufgelegt Der Verbund mit der oberen Druckplatte wurde durch 10 cm lange Eisenn gel hergestellt die durch die Druckplatte geschlagenen wurden Ab der vierten Lage wurde von einem Ger st aus gearbeitet Die neunte Lage wurde aus Stabilit tsgr nden wieder abgenommen Die Wand bestehend aus acht Ballenlagen wurde mittels der beschriebenen Konstruktion unter Spannung gesetzt bis sie sehr stark beul te und sich die obere Druckplatte derart schr g stellte dass sich die Flachstahlb nder bei einer Spannung von ca 5 KN m verbogen Beobachtungen Die Hilfskonstruktion A er f llte ihre Aufgabe die durch das Anspannen der Gurte entstehenden Zugkr fte gleichm ig zu verteilen nicht Die Endballen der so unter Spannung gesetzten Ballenlage tendierten dazu sich aus der Wandebene schr g zu stel len Auch gestaltete es sich f r eine Person sehr schwierig Platte und Spannband anzu bringen Die weiterentwickelte Hilfskonstruktion B sie he Abbildung 8 1 brachte deutliche Vorteile bez glich Handhabbarkeit und Ergebnis Die HD Ballen an den Enden der Wand hoben sich jedoch durch die Zugspannung an ihrem Au R
179. 81 5 2 2 Einfluss der Halmorientierung bei seitlich eingespannten HD VVeizenballen Verglichen werden die ber je drei Proben gemittelten Spannungs Stauchungs Kennlinien von flach und hochkant liegenden unverputz ten HD VVeizenballen mit seitlicher Einspan nung Relevante VVerte k nnen der Tabelle 5 2 entnommen vverden Abbildung 5 5 zeigt bei nahezu identischen durchschnittlichen Trockendichten dass die Kennlinie der hochkant liegenden Ballen steiler verl uft als die der flach liegenden Ballen Beide Kennlinien verlaufen ab einer einer Spannung von ca 6 kN m nahezu linear Der E Modul der hochkant liegenden Weizenballen liegt mehr als 100 kN m ber dem der flach liegenden Ballen Der Unterschied bei der Nullpunktverschiebung ist marginal Wie bei den nicht eingespannten Ballen sprechen die Ergebnisse auch dieser Testreihe f r die Ver wendung von hochkant liegenden Ballen in lasttragenden Strohballenkonstruktionen lt 2 x b c 0 10 Stauchung Abbildung 5 5 Vergleich der Spannungs Stauchungskennlinien flach und hochkant liegender unverputzter HD VVeizenballen mit seitlicher Ein spannung Tabelle 5 2 Mittelwerte Auswahl flach und hochkant liegender unverputzter HD VVeizenballen ohne Einspan nung Ausrich Ptr p E Modul Trockendichte Proben Proben tung kg m kN m bereich kg m Nummern Anzahl Q flach 1 105 20 1 05 2
180. 98 27 hochk 105 68 0 83 404 01 102 50 110 87 1 1 4 1 1 1 4 3 1 4 1 1 1 9 8 1 102 07 109 85 11 32 1293 15 21 1 5 2 2 1 5 9 1 Dr Trockendichte p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten 5 2 3 Einfluss der seitlichen Einspan nung bei flach und hochkant lie genden HD Weizenballen Die E Module der eingespannten Ballen beider Gruppen sind h her als die entsprechenden E Module der nicht eingespannten Ballen Der Verformungsnullpunkt der nicht eingespannten Ballen liegt im negativen Bereich Aus diesem Grund ist die Verformung der eingespannten hochkant liegenden Ballen ber den gesamten dargestellten Bereich trotz eines h heren E Moduls niedriger als bei den nicht eingespann ten Ballen Bei den flach liegenden Ballen ist dies ber weite Teile des Messbereiches der Fall siehe Abbildung 5 6 Die Unterschiede im Verformungsnullpunkt zwischen den Ballen gruppen resultieren vermutlich aus den ver schiedenen Testsetups W hrend der E Modul der seitlich eingespann ten flach liegenden Ballen nur wenig h her ist als der E Modul der nicht eingespannten flach liegenden Ballen ist der Unterschied bei ein gespannten und nicht eingespannten hochkant liegenden Ballen wesentlich ZZ xana Spannung o kN m m Einsp 105 kg m Z 5 10 Stauchung Abbildung 5 6 Vergleich der Spannungs Stauchungs Kennlinien flach und hochkant liegen der u
181. A 95 1 1 Innenskelett Putz Schalung 4 72 f 2 Jutegewebe als Putzarmlerung 209 g m 20 cm o breit Befestigt CJ alle 10 cm mit m m s 5866 ie N n ad o QJ O o o NN TAVAYA VEA TAVAYA X Holzschalung 2 2 12 1 4 berlappung Lochplatte 60x140 bef stigt mit 10 N geln 2 5x60 amp Jutegewebe als o Sl X X Putzarmierung e 209 g m 15 cm 4 J 1 il breit Befestigt NE N alle 10 cm mit Tackerklammem a 7 7 Verbindung St tze Schwelle St tze Pfette mit Lochplatten 60x140 und 10 N geln Pro St tze 4 Lochplatten 40 N gel x 2 3 St tzen 9 2 Lochplatten 92 N gel Pfette ballenbreit mit Holzweichfaserplatte berd mmt 2x0 18mx0 24mx4 72m 0 41 m 20 cm breiter Jutestreifen 200 g m als Putzarmierung ber den Anschluss Ballen Holzweichfaserplatte 15 cm breiter Streifen ber bergang Ballen Lagerholz 2x0 2x4 72 2x0 14x4 72 3 3 m angeheftet mit Tackerklammem alle 10 cm 4x4 72mx10 200 Raum zwischen Schwelle und u eren Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 2x0 14mx0 06mx4 72m 0 08 m Innenseite 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmputz Lattung 4 6 6 Latten ber die Wand verteilt Befestigt mit je drei Strohschrauben 3 Schrauben x 6 Latten 18 Schrauben und einer Schraube 6x80 pro Latte St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Br
182. Ballen an Ballen reduziert Das be f rchtete Ineinanderrutschen der Ballenh lf ten wurde nicht beobachtet Eine weitere Re duzierung und Stabilisierung erfolgte durch das Einlegen eines Bleches Aus den Testergebnissen l sst sich schlie en dass auch W nde aus hochkant liegenden Ballen durch Zwischenlagen stabilisiert werden k nnen Tabelle 5 6 Mittlere E Module Trockendichten und Nullpunktverschiebung von halbierten HD Weizenballen im Vergleich mit ganzen HD Weizenballen Ballenart Ptr E Modul Ep kg m kN m 0 Halbe H 106 52 315 00 0 05 HD Weizen generiert 106 52 408 55 1 18 Aufeinandergest A 101 31 317 10 0 22 mit Einlage E 100 48 369 34 0 04 HD Weizen generiert 100 89 378 26 1 13 Trockendichte Proben E Modul von bereich kg m Anzahl Weizen 100 2 22 90 0 00 99 103 2 16 17 07 104 2 2 36 0 00 Pr Trockendichte p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen H Probe ist ein halber Ballen A Probe sind zwei aufeinander gestapelte habe Ballen E Probe sind zwei aufeinander ge stapelte halbe Ballen mit einer Einlage aus Blech 5 2 9 Vergleich von voll und partiell belasteten HD Weizenballen Bei lasttragenden Strohballenkonstruktionen bildet ein Ringbalken aus Holz bzw ein ver windungssteifer Kastentr ger Boxbeam oder eine Leiterkonstruktion den oberen Abschluss der Wand Besonders bei Konstruktionen aus Qua
183. Benjamin Krick Untersuchung von Strohballen und Strohballenkonstruktionen hinsichtlich ihrer Anvvendung f r ein energiesparendes Bauen unter besonderer Ber cksichtigung der lasttragenden Bauweise kassel u university press Die vorliegende Arbeit wurde vom Fachbereich Architektur Stadt und Landschaftsplanung der Universit t Kassel als Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften Dr Ing angenommen Erster Gutachter Prof em Dr Ing Gernot Minke Zweiter Gutachter Prof Dr Ing Oliver Hensel Pr fer Prof Dr Ing Anton Maas Prof Dipl Ing Manfred Grohmann Tag der m ndlichen Pr fung 3 Juni 2008 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie detaillierte bibliografische Daten sind im Internet ber http dnb d nb de abrufbar Zugl Kassel Univ Diss 2008 ISBN 978 3 89958 42 2 6 URN urn nbn de 0002 4227 2008 kassel university press GmbH Kassel www upress uni kassel de Druck und Verarbeitung Unidruckerei der Universit t Kassel Printed in Germany Die vorliegende Arbeit entstand in vvesentli chen Z gen vvahrend melner Zeit als freler wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungs labor f r Experimentelles Bauen FEB des Fachbereichs Architektur an der Universit t Kassel Meinem Doktorvater Univ Prof em Dr Ing Gernot Minke danke
184. Bulpiing leg mes yosiueyuowy SnN ei Bueuuv sqe uegeyy Suuo 1 4 LWIWEPUNZ WI pue1sqy w GOE O yoopel l 821 0 uoop 5gs Xew u yod pun u Bunuljio nz pue sqv uu 60970 Xew llitupueAA l Bunialzyeid usjjeg Iuswepun bunpulq A ogs SWIA UOSON M J qruep w 4060 ulu 1u ulEpun i Sul W zS 0 U Yp ww 2 21 Uu 9q81S Uol lpiz Sul 19 01 Anz s q ulul ul G08 0 u91 4D1d Sul uol ipiz 41 zS 1 0 yoopal 089 y91914p13 1 qn W 6020 ultu w 218 0 uw uocop l 089 Uru u9181pid Sul u 6060 gs pinog ulid uoson L 4 l 18199 Aluno uuid uoson HA ulul u j eg lp IA 1210 OS HILUDUBAM Bunuueds y upue M u HEAUISISET SJULEYIEIOPUEM JNE zW NY G6 81 ul HEAUNSISET ITE zW NY 90 21 Disselnz xeyi ysel bue pue A 1 S pi Xew LIEL pi Xew lji s B6sneun Xen 9 9 piy Xew YIOMYOOIS Xew yoypueM Xew EE 4990 NOIPPUEA UN I SDEUU H L EH AZ pun u pugmM u13 si Mneg pu be pneq b 2 W G 6 SIE 4u ul ISET Ul pneq p ujngui u q N i sneuu ll ituueju 3 1ys u 45 uooul u yes pun zinuosluols S MDEg 1 pu
185. C Switchgras 40 C BET 40 C BET 15 C BET 15 C Abbildung 2 7 Sorptionsisothermen von Dinkel Abbildung 2 10 Sorptionsisothermen von stroh Switchgras Feuchtegehaltu g g a Feuchtegehaltu g g 0 2 0 4 0 6 Relative Luftfeuchte o Miscanthus 15 C A Miscanthus 23 C 0 4 0 6 0 8 Relative Luftfeuchte o Bohne 15 C A Bohne 23 C Bohne 40 C BET 40 C Miscanthus 40 C BET 40 C BET 15 C BET 15 C Abbildung 2 8 Sorptionsisothermen von Bohnen Abbildung 2 11 Sorptionsisothermen von Miscan stroh thus Teil 1 Stroh als Baustoff 29 Tabelle 2 1 Gleichungen zur Berechnung des Feuchtegehaltes u der untersuchten Stroh und Pflanzenarten nach der BET Theorie Stroh bzvv Pflanzenart Gleichung 40 9 1 11 9 10 1 o 1 39 40 VVeizenstroh u 0 036 0 00017 9 40 0 00421 0 40 1 14 9 1 165 155 Gerstenstroh u 0 04 16 5 l o 1 13 0 14 0 0 00029 9 40 0 00039 9 40 1 ER I 10 1 11 1 1 91 o 32 o1 0 00044 9 40 7 0 00103 9 40 1 30 1 12 0 11 1 o 1 29 0 30 o7 Dinkelstroh u 0 0355 0 00042 9 40 0 00221 0 40 1 28 9 1 11 5 02 4 10 5 1 Bohnenstroh u 0 0365 115 l o 1 27 0 28 o 0 00095 9 40 0 00728 80 40 1 28 1 1146 g 10 6 Hanffasern u 0 035 116 l o 1 27 0 28 0 0 00044 9 40 0 00103 9 40 1
186. Dabei ist klar dass eine Reduktion des kologiebegriffes auf den Energieverbrauch sehr kurz greift Da aber in lasttragenden und nicht lasttragenden Strohballenkonstruktionen die gleichen Bau stoffe in hnlichen Mengen eingesetzt werden ist die vorgeschlagene Reduktion nach Mei nung des Verfassers in diesem Fall zul ssig Zur Bewertung des Kriteriums konomie wird der ermittelte Arbeitsaufwand zur Erstellung der zu bewertenden Konstruktionen herange zogen Auch hier wird eine starke Reduktion des Kriteriums vorgenommen Jedoch gilt das zur kologie Gesagte Die zu bewertenden Konstruktionen werden im Wesentlichen aus den gleichen Materialien bei hnlichen Mengen 154 hergestellt Daher kann mit hnlichen Material kosten gerechnet werden Um die Vergleichbarkeit der lasttragenden und nicht lasttragenden Konstruktionen unterei nander und miteinander weiter zu erh hen wird eine Auswahl aus den untersuchten Kons truktionen getroffen Bei dieser Auswahl handelt es sich jeweils um drei der am besten abschneidenden Konstruk tionen in der jeweiligen Gruppe lasttragend und nicht lasttragend Bei den nicht lasttragenden Konstruktionen wurde das fugenorientierte ballenb ndige Ske lett mit einer 70 cm starken D mmung aus stehenden Quaderballen Fo bb 70 das mit stehenden Ballen ausgef llte Rahmensystem mit 36 cm Dammstoffdicke Rahmen 36 s und das mit hochkant liegenden HD Ballen ge dammte Scheibentragwerk Scheibe 36 h
187. Danach wurde die Relaxati on ber einen Zeitraum von einem Monat ge messen Beobachtungen Die Wand erwies sich beim Aufbau als ausgesprochen stabil Der Leiter rahmen der die Ballen ber die gesamte Wandl nge h lt erwies sich als sehr vorteil haft Ergebnisse Insgesamt verlief der Test ber aus erfolgreich Bei 40 kN m lag die Stau chung bei lediglich 7 3 Nach 734 Stunden lag die Restspannung bei 38 8 des Startwer tes 8 7 Wandtest 7 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest so wie Horizontallasttest an einer verputzten Wand aus flach liegenden HD VVeizenballen Ablauf Zunachst vvurde ein Leiterrahmen aus 58 78 Kanth lzern aufgebaut In die Sprossen der Leiter vvurden L cher zur Aufnahme an gespitzter Buchenrundstabe gegen das Verrut schen der Ballen eingelassen Die Buchen rundstabe vvurden in die L cher eingeschlagen und 78 78 Kanth lzer an den Seiten der VVand aufgerichtet und mittels BMF VVinkeln befestigt 1 in Abbildung 8 7 Strohballen wurden ge wogen und vermessen und nach Bedarf ge k rzt Die Endballen jeder Lage wurden mittels eines Elektrofuchsschwanzes entsprechend den Kanth lzern ausgeklinkt 2 in Abbildung 8 7 Die ersten vier Lagen aus flach liegenden Ballen wurden aufgeschichtet justiert und mit Bambusstecken genagelt Die 6 Lage wurde wieder genagelt dann wurde eine 5 250 Bohle die entsprechend den Holzpfosten ausgeklinkt war aufgelegt Mit einem gro en Holzhamm
188. Das Au enskelett Abbildung 3 6 Beispiel Abbildung 3 7 kann auf der Innen oder der Au enseite der Ballen angeordnet werden In beiden F llen sind Verbindungs elemente zwischen St tzen und Ballenwand erforderlich Diese werden in der Regel durch horizontal eingelegte Bohlen welche mit den St tzen verbunden werden realisiert Die Bal len k nnen flach und hochkant liegend einge baut werden Aufgrund des geringeren Materi albedarfes und der geringeren Wandst rke bei gleichzeitig besserem U Wert ist der Einbau hochkant liegender Ballen vorzuziehen Horizontalaussteifung ber Diagonalstreben und Windrispenb nder Wandbekleidung Putz Alternativ kann eine Verschalung evtl ber die eingelegten Ausstei fungselemente fixiert werden Teil III Konstruktionen aus Strohballen Abbildung 3 7 Beispiel Aufsenskelett Club 99 Sieben Linden Befestigung der Ballen in der Fu schwelle 1 Fixierung an den St tzen 2 Ansicht von S dwesten 3 Fotos Martin Stengel 1 2 Dirk Scharmer 3 3 1 5 Doppelskelett Abbildung 3 8 Prinzipskizze Doppelskelett Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Beim Doppelskelett Abbildung 3 8 Beispiel Abbildung 3 9 sind die St tzen beid seitig der Strohballenwand angeordnet Ein 3 2 Rahmensysteme Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Holzrahmensysteme sind nicht lasttra gende Systeme Sie bestehen aus in der Regel ballenbreiten St tzen bzw St tzelemen
189. Deere Hrsg 2003 Hochdruckpressen Verkaufshandbuch Deere amp Compagnie Germany Bruchsal King Bruce 2003 Load Bearing Straw Bale Constructions A summary of worldwide testing and experience Ecological Building Network EBNet USA King Bruce Hrsg 2006 Design of Straw Bale Buildings The State of The Art Green Building Press San Rafael CA USA Klopfer H 2002 Kapitel III Feuchte In Lutz Jenisch Klopfer Freymuth Krampf Petzold Lehrbuch der Bauphysik Schall W rme Feuchte Licht Brand Klima B G Teuber Stuttgart Leipzig Wien 5 Auflage K hler Klingele Hrsg 1995 Baustoffdaten Okoinventare Ohne Verlag Kolb Josef 1998 Systembau mit Holz Baufachverlag AG Dietikon Schvveiz 4 Auflage Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Hrsg 2003 Krone Grol packenpressen BiG Pack VFS 890 1270 1290 12130 Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Spelle Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Hrsg 2004 Krone H ndler Nettopreisliste 1 2004 2 2004 Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Spelle Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Hrsg 2005 Gro packenpressen BiG PACK Verzeichnis der Quellen Pressenprogramm 2006 Maschinenfabrik Bernd Krone GmbH Spelle 2004 Kuratorium f r Technik und Bau vvesen in der Landwirtschaft Hrsg 2004 Betriebsplanung in der Landvvirtschaft 2004 2005 Kuratorium f r Technik und Bauvvesen in der Landwirtschaft Darm stadt KTBL 2004a Kuratori
190. E Noll F Schenk H Schim per A Neu bearbeitet von Sitte Ziegler Ehrendorfer Brensinski 2002 Lehrbuch der Botanik f r Hochschulen 35 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidel berg Struwe Timo 2007 Elastomechanisches Verhalten von Strohballen Diplomarbeit FB11 kologische Agrarwisseschaften Universit t Kassel Thompsen K Watts K Wilkie K Corson J 1995 Thermal and Mechanical Properties of Straw Bales As They Related to a Straw House Canadian Society of Agricultural Engineering Paper No 95 209 Ottawa Ontario Vardy Stephen MacDougall Colin 2006 Compressive Testing and Analysis of Plastered Stravv Bales n Green Building Journal Vol 1 No 1 Winter 2006 65 79 College Publishing Kimball MI USA VDI 2006 Verein deutscher Ingenieure Hrsg 2006 VDI W rmeatlas Ausgabe 2006 Springer Verlag Berlin Heidelberg Vormann 1998 August Vormann GmbH Hrsg 1998 Holzverbinder St tzschuhe Produktkatalog August Vormann GmbH amp Co Ennepetal VValtien T Hrsg 1999 kologischer Bauteilkatalog SpringerVVienNevvYork 166 Watts K VVilkie K Thompson K and Corson J 1995 Thermal and Mechanical Properties of Straw Bales As They Relate To a Straw House Canadian Society of Agricultural Engineering Ottawa Ontario Canada Welger Maschinenfabrik GmbH Hrsg 1 Welger AP 530 AP 630 AP 730 AP 830 Aufsammelpressen Welger Maschinen fabr
191. EAZ H S lUBT HO s 19 0 s q qeq O 60 EH D 9812 9002 1 1uIGq pl uS9S Suu llIAA 5A Aqua ydeu jBuuojsBue sny ue Bunuu luv ul zw old 16 HEPSQIULIEMSUOISSIWSUEAL SOAYEF ZL y pug a 215 101 SZ 1 q p pun v WEG ynjuagny uonynasuoy 4 1 UI 1 9 59 05 u pi A 1 2 VS0 0 1 ni J xJ Sil mneg s p Jua z 904sBue ysIinpauuemM n 1 Ssi neg s p lu ziiJ goysbueB5uoinp uupAA in zu sll neg s p y V MzWw M zw Old HED Q UL EAMSUO HSS U SUEL L H HED Q UL E ASUO HSS UUSUEL L EH 4S l qed SI 9geN ve vsoot a n vX WIO4 Z6 Z 9003 1 1luIGq pll uS9S Suu AA I A AUF uogu 5 A3u3 lp ue Sunuu luv ul u2e jJ 1neg uu od H HEp q uLEPMSUOHLSS U SUB L T Ul UL10 1 L u uonyxn nsuoxqu lequo ns u 3u ns r aun 934 s yrep q rs r uq
192. Eigenschaften der Versuchsballen Tabelle 1 1 listet Lange Feuchtegehalt Tro ckendichte und Anzahl der Proben der jeweili gen Strohart auf Abbildung 1 1 visualisiert Trockendichten Probenlangen und Feuchte gehalte Die Proben aus Roggenstroh vveisen mit 0 985 m die gr f te durchschnittliche Lange abgese hen von den Q Ballen mit 2 27 m auf vvah rend die Ballen aus Hanffasern mit 0 77 m die geringste durchschnittliche Lange haben Die Standardabvveichung ist bei den VVeizenballen mit 8 4 am h chsten bei den Q Ballen aus Weizenstroh mit 0 9 am niedrigsten Der durchschnittliche Feuchtegehalt u der verschiedenen Stroharten liegt zwischen 0 146 bei Bohnenstroh und 0 095 bei Miscanthus Die dazugeh rige Standardabweichung ist bei den Switchgrasballen mit 30 am h chsten bei Bohnenstroh mit 2 12 am niedrigsten Die h chste mittlere Trockendichte wurde f r die Ballen aus Hanffasern mit 109 9 kg m bestimmt die niedrigste mittlere Trockendichte f r Gerste mit 82 32 kg m berechnet Die h chste Standardabweichung haben hier die Miscanthusballen mit 12 3 die niedrigste die Q Ballen aus Weizenstroh mit 0 7 O s o At x o F R S R s S E Trockendichte ptr kg m E Ballenlange cm m Feuchtegehalt 96 Abbildung 1 1 Durchschnittliche Trockendichten Langen und Feuchtegehalte der Versuchsballen Tabelle 1 1 Durchschnittliche L nge Feuchtegehalt Troc
193. Ermittlung des Primarenergieinhaltes 2 0 Zusammenfassung 2 0 0 berblick Nr Konstruktionssystem 1 Innenskelett HD Ballen fl Lehmputz Lehmputz 1a Innenskelett HD Ballen fl Lehmputz Schalung 2 Ballenb ndiges Skelett HD Ballen fl Lehmputz Schalung 3 Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 70 cm Lehmputz Schalung 3a Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 90 cm Lehmputz Schalung 3b Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 130 cm Lehmputz Schalung 4 Au enskelett HD Ballen hl Lehmputz Schalung 5 Doppelskelett HD Ballen hl Lehmputz Schalung 6 Rahmensystem HD Ballen hl od stehend Lehmputz Lehmputz Rahmensystem HD Ballen hl od stehend Lehmputz Schalung 6b Rahmensystem AbZ HD Ballen hl od stehend OSB Schalung 7 1 7 Scheibentragwerk Putz Schalung 8 1 8 System Gagne Putz Schalung 9 2 1 Offenes System California Stravv Bale Code Putz Schalung 10 2 2 Gevv lbe Putz Schalung 11 2 3 System Stroh unlimited Putz Schalung 12 System E HD Ballen 36 cm HD Ballen hl Putz Schalung 12a System E HD Ballen 70 cm Q Ballen hl Putz Schalung 12b System E HD Ballen 90 cm Q Ballen hl Putz Schalung 12c System E HD Ballen 130 cm Q Ballen hl Putz Schalung 2 13 Lasttragend Kriechen zugelassen 36 cm HD Ballen Putz schalung 2 14 Rahmensystem mit Mineralwolled mmung Kunstharzputz Schalung 2 15 KS Wand mit EPS Dammung U 0 14 Kalkputz Kunstharzputz 2 15
194. Evalu ation of strawbale buildung benefits and risks In Architectural Science Review Vol 49 No 4 pp372 384 December 2006 Faculty of Architecture Design and Planning The University of Sydney Sydney NSVV Australia Bou Ali Ghailene 1993 Stravv bales and Stravv bale vvall systems The University of Arizona Brockhaus GmbH Hrsg 1988 Brockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 5 Cot Dr Fa Brockaus GmbH Mannheim Brockhaus GmbH Hrsg 1989 Brockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 8 Fru Gos Fa Brockaus GmbH Mannheim Brockhaus GmbH Hrsg 1989 a Brockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 9 Got Hero Fa Brockaus GmbH Mannheim Brockhaus GmbH Hrsg 1992 Brockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 18 Rad R s Fa Brockaus GmbH Mannheim Brockhaus GmbH Hrsg 1994 Brockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 23 Us We Fa Brockaus GmbH Mannheim B eremann Martin 1999 M hdrescher untersuchungen Einfl sse auf die Korn abscheidung der Wendetrommel nachge schalteter Abscheidetrommeln In LAND TECHNIK 1 1999 Kuratorium f r Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e V Darmstadt Verzeichnis der Quellen City of Austin Texas USA Austin Straw Bale Code Texas USA City of Boulder 1981 City of Boulder Stravv Bale Code City of Cortez 1994 City of Cortez Stravv Bale Code Odrinance No 851 Series 1997 Load Bearing amp Non Loadbearing combined pre
195. HD Ballen mit seitlicher Einspannung 57 2 2 4 Spannungs Stauchungstests an HL teilbelasteten HD Ballen mit seitlicher Einspannung 58 2 2 5 Spannungs Stauchungstests an HL unverputzten Quaderballen aus Weizenstroh mit seitlicher ES R an E natas 61 2 3 Spannungs Stauchungstests an stehenden Strohballen 62 3 Untersuchung der Querdehnung bei nicht eingespannten Einzelballen 63 4 Tests zum VViederausdehnungsverhalten von HD VVeizenballehn 64 4 1 Tests zum VViederausdehnungsverhalten von flach liegenden Ballen 64 4 2 Tests zum VViederausdehnungsverhalten von hochkant liegenden Ballen 64 5 Untersuchung des Relaxationsverhaltens von Einzelballen 65 5 1 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten von flach liegenden Ballen 65 5 1 1 Untersuchungen unverputzter HD Ballen im Kombitest 65 5 1 2 Untersuchung verputzter HD VVeizenballen im Kombitest 67 5 1 3 Untersuchung unverputzter HD Weizenballen im Langzeittest 68 5 2 Untersuchung
196. Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizw rmebedarf Vergleich EN 13790 Monatsverfahren kWh a EH kWh m2a Bezugsfl che ist die Wohnfl che PHPP Heizperiodenverfahren kWh a kWh m a Bezugsfl che ist die Wohnfl che Wert EnEV kWh a 10 7 kV h mza Achtung andere Bezugsfl che A nach EnEV Ganzjahres Heizperioden wert Summe verfahren 31 365 225 12 9 0 4 4 7 0 357 140 9 0 577 220 760 370 585 230 962 360 0 7 10 6 10 0 A 149 Anhang 11 8 Berechnung des Heizw rmebedarfes der Beispielgeb ude
197. Juli Mitte August Ende August August Juli August nach Rog gen Wuchsh he cm 60 150 65 200 70 90 Begrannung ohne mittellang Sehr kurz A sen 1 Blattr hrchen 2 i P L ui Blatthautchen Ahrenform TS OS 90 90 Rohfett 90 Rohfaser 96 Ligningeh Asche GS 96 Anteil am Ge A Weizen 41 Tritikale 8 samtstrohauf kommen 15 0 Dinkel Sept Dez nach Roggen Juli 84 6 18 8 2 7 1 3 41 3 5 8 k A Mit TS Trockensubstanz 96 OS Organsubstanz RP Rohprotein 76 GS Ger stsubstanzen 76 Daten und Grafiken vgl Brockhaus 1988 1989 1992 1994 Renzenb rink 1993 Aufhammer Fischbeck 1973 Becker Nehring 1965 Jeroch et al 1993 y Vgl Leible et al 2003 26 22 Teil 1 Stroh als Baustoff 1 3 3 Weitere untersuchte Pflanzen Neben Dinkel Gerste Roggen und VVeizen stroh vvurden die elastomechanischen und hygroskopischen Eigenschaften von Ballen folgender Pflanzen untersucht Ackerbohnen geh ren zur Familie der Legu minosen Fabaceae Der Stangel ist unverz weigt unregelm ig polygonal kr ftig hohl und zum Erntezeitpunkt stark verholzt Die Pflanzen erreichen je nach Sorte und Anbau bedingungen H hen von bis zu 2 m vgl Bond et al 1985 zitiert in Struwe 2007 16 Hanf wurde bereits vor 10 000 Jahren in China kultiviert und gilt als eine der ltesten Nutz pflanzen Nutzhanf Cannabis sat
198. Myzelwachstum sind Schimmel pilze relativ unempfindlich gegen ung nstige Temperaturen Treten ung nstige Temperatu ren ein verlangsamt der Pilz sein Wachstum oder stellt es ein Verlagert sich die Tempera Pilzwachstum in oder am menschlichen Wirt verursacht eine Schw chung des Immunsystems des Wirtes Vergiftung durch toxische Stoffwechselprodukte von Pilzen Aufnahme durch verschimmelte Lebensmittel oder Inhalation kontaminierter St ube Kann bei Langzeitexpo sition chronische Vergiftungserscheinungen durch Akku mulation der Toxine mit m glicher Todesfolge hervorrufen Kann sich z B durch Bronchitis Asthma oder Neuroder mitis u ern 9 Gesamtheit der Pilzf den Teil 1 Stroh als Baustoff tur wieder in den Wachstumsbereich setzt der Pilz seine Aktivit t fort Das entscheidende Kriterium f r das Wach stum von Schimmelpilzen ist laut Sedlbauer 2001 24 32 die zur Verf gung stehende Feuchte Diese wird in der Biologie als Was seraktivit t ay Wert bezeichnet und entspricht der nicht prozentualen Darstellung der relati ven Luftfeuchte ber der Oberfl che bzw in den eines Stoffes im Gleichge wichtszustand Die optimalen Feuchtigkeitsbedingungen sind abh ngig von der Schimmelpilzart Xerophile Pilze gedeihen auch unter einer relativen Luft feuchte von 0 85 Mesophile Pilze wach sen bei relativen Luftfeuchten zwischen 0 85 und 0 95 Hydrophile Pilze ben tigen
199. Para meter un c und n so lange variiert bis die Kurve mit den gemessenen Punkten bereins timmte Im Anschluss wurde die Formel mit einem Temperaturfaktor versehen der es erm glicht die Sorptionsisotherme in Abh ngigkeit von der Temperatur darzustellen untersuchten Stroh und Pflanzenarten und stellen die Sorptionsisothermen nach der BET Theorie f r 15 C und 40 C dar Aus der BET Theorie und dem Temperaturfak tor wurde nach den in Tabelle 2 1 dargestellten Gleichungen zur Berechnung des Feuchtege haltes aus der relativen Luftfeuchte in Abg n gigkeit von der Temperatur ermittelt Feuchtegehaltu g g 0 4 0 6 0 8 Relative Luftfeuchte o Gerste 15 C A dGerste23 C Gerste 40 C BET 40 C BET 15 C Abbildung 2 5 Sorptionsisothermen von Gersten stroh Teil 1 Stroh als Baustoff O1 m G lt o o 5 o o LL Feuchtegehalt u g g 0 4 0 6 0 8 0 2 0 4 0 6 0 8 Relative Luftfeuchte o Relative Luftfeuchte o Roggen 15 C A Roggen25 C Bohne 15 C A Bohne 232 Roggen 40 C BET 40 C Bohne 40 C BET 40 C BET 15 C BET 15 C Abbildung 2 6 Sorptionsisothermen von Roggen Abbildung 2 9 Sorptionsisothermen von Hanffa stroh sern Feuchtegehaltu g g Feuchtegehaltu g g 0 2 0 4 0 6 0 8 0 2 0 4 0 6 Relative Luftfeuchte o Relative Luftfeuchte o Dinkel 15 C A Dinkel 23 C Switchgras 15 C A Switchgras23 C Dinkel 40 C BET 40
200. Proben der Gruppe 20 kN m weisen in der Tendenz eine h here Kriechverformung auf als die Proben der Gruppe 60 kN m Es ist jedoch zu ber cksich tigen dass die Proben der Gruppe 60 kN m erheblich dichter sind als jene der Gruppe 20 kN m Allerdings ist innerhalb der Gruppen kein Zusammenhang zwischen Trockendichte und Kriechverformung erkennbar Stauchung amp co 0 10 20 30 Zeit t Tage 1 2 3 1hl 20 kN m 105 35 kg m 1 2 3 2hl 20 kN m 95 50 kg m 1 2 3 3hl 20 kN m 108 72 kg m 1 2 4 1hl 40 kN m 109 78 kg m 1 2 4 2hl 40 kN m 101 80 kg m 1 2 4 3hl 40 kN m 98 68 kg m Abbildung 6 3 Kriechverhalten hochkant liegender HD Weizenballen Abbildung 6 4 zeigt die Gesamtstauchung aller getesteten hochkant liegenden HD Ballen Die Gesamtstauchung setzt sich aus der Anfangs verformung welche durch das Aufbringen der Last entsteht und der Kriechverformung zu sammen Bei der Gesamtstauchung gilt analog was zum Kriechverhalten hochkant liegender Ballen gesagt wurde Es findet eine Durchmischung der Belastungsgruppen hinsichtlich der Stau chung statt Eine Korrelation zwischen der Gesamtstauchung und der Ballentrockendichte nicht erkennbar Stauchung 0 10 20 30 Zeit t Tage 1 2 3 1hl 20 kN m 105 35 kg m 1 2 3 2hl 20 kN m 95 50 kg m 1 2 3 3hl 20 kN m 108 72 kg m 1 2 4 1hl 40 kN m 109 78 kg m 1 2 4 2hl 40 kN m 101 80 kg m
201. Proben zu er kennen Nach ca einer viertel Stunde ist die ses Wiederausdehnen nahezu abgeschlossen Es ist kein Zusammenhang zwischen dem Ma der Dehnung und der Ballendichte ersich tlich Informationen zu den vorhergehenden Spannungs Stauchungstests und zu weiteren Daten siehe 1 1 1 Dehnung 1 1 3 1 98 31 kg m 1 1 3 2 102 07 kg m 1 1 3 3 85 61 kg m Zeit h Abbildung 4 2 Prolongationsverhalten hochkant liegender HD Weizenballen mit seitlicher Einspan nung Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 64 5 Untersuchung des Relaxationsverhaltens von Einzelballen Das Relaxationsverhalten von Strohballen wurde im Rahmen dieser Dissertation in 99 Tests untersucht Es fanden Tests mit flach und hochkant liegenden sowie stehenden HD Ballen unterschiedlicher Strohsorten mit und ohne Einspannung verputzt und unverputzt statt Drei Tests wurden an hochkant liegenden Gro ballen durchgef hrt Zum Einsatz kamen zwei unterschiedliche Testverfahren welche in Teil Il Kapitel 3 4 beschrieben sind Die Tests nach dem ersten Verfahren Kombi test nach welchem 64 Strohballen getestet wurden schlossen sich an Spannungs Stauchungstests mit den Kombipr fst nden an Diese Tests wurden an flach und hochkant liegenden Ballen mit einer Startspannung von 40 an stehenden Ballen mit 20 kN m durch gef hrt Die Tests an flach liegenden und hochkant liegenden Ballen
202. Querver teilung der Lasten durch die stehenden Halme deutlich schlechter ist als bei flach liegenden Strohballen Dieses Ergebnis spricht f r den Einsatz von flach liegenden Ballen im lasttra genden Strohballenbau Einfluss auf den Spannungsabbau Dieser Einfluss ist bei hochkant liegenden Ballen gr Rer als bei flach liegenden da die Ballenbin dung hochkant liegende Ballen zus tzlich seit lich stabilisiert F r W nde aus Strohballen wird ein noch geringerer Effekt des Versagens der Ballenbindung auf das Relaxationsverhal ten prognostiziert da hier die Einspannung effizienter wirkt als bei den Einzelballen Dieser Effekt spricht f r die Verwendung von flach liegenden Strohballen in lasttragenden Wand Konstruktionen In mehreren Tests wurde der Einfluss eines Wasserschadens auf das Relaxationsverhal ten verputzter und unverputzter flach und hochkant liegender Strohballen untersucht Die Spannung fiel durch den simulierten Wasser schaden innerhalb von Sekunden drastisch auf ca 10 28 des Ausgangswertes Die h chsten Restspannungen wiesen dabei unverputzte hochkant liegenden Weizenballen auf Nun stellte sich die Frage ob der beobachtete rapide Abbau der Spannung nach einem Was serschaden ein Ausschlusskriterium f r den lasttragenden Strohballenbau ist Letztlich spielt die Relaxation selbst in diesem Zusam menhang eine untergeordnete Rolle Wichtig ist wie die Relaxation sich auf das Kriechver halten des Ballens a
203. Schleppers geachtet Die Ballen wurden gewogen und vermessen Die Ballendichte p wurde nach O g Formel ermittelt Versuchsablauf f r Hypothese 2 Bei glei chen Einstellungen der Presse gleicher Ge schwindigkeit und Motordrehzahl wurden un terschiedlich gro e Schwade gleicher L nge 70 m gepresst Dabei wurde die Motordreh zahl so gew hlt dass die Zapfwellendrehzahl 540 U min betrug Die produzierten Ballen wurden gewogen und vermessen Anschlie Bend wurden nach o g Formeln die Ballen dichte und die pro Kolbensto verdichtete Strohmasse ermittelt Versuchsablauf f r Hypothese 3 Bei glei chen Einstellungen der Presse gleich gro en Schwaden gleicher L nge 70 m gleicher Fahrgeschwindigkeit und Zapfwellendrehzahl wurden zun chst auf jeder Seite des Presska nales drei Sperrholzbretter a 0 9 cm welche an der dem Presskolben zugewandten Seite im 30 Winkel zuliefen montiert Die Bretter reichten ber die gesamte H he des Presska nales und hatten eine L nge von 27 cm Unter diesen Bedingungen wurde ein Schwad ge presst Die produzierten Ballen wurden gewo gen vermessen ihre Einzeldichten sowie die durchschnittliche Dichte ermittelt In einem weiteren Versuch wurde an jeder Seite des Presskanals jeweils ein Brett entfernt und der Versuch wiederholt In weiteren Versuchen wurde die Anzahl der Bretter um jeweils 1 Brett pro Seite verringert bis der letzte Schwad schlie lich ohne Bretter gepresst wurde y
204. Spannungs Stauchungs und Relaxationstests durchgef hrt werden Eine 76 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Programmerweiterung durch Routinen f r Kriechtests ist implementierbar Jeder Pr fstand verf gt ber einen pneuma tisch hydraulischen Antrieb Dieser wird ber eine Speicher programmierbare Steuerung SPS die auch als Datenlogger eingesetzt wird in Verbindung mit einer Kraftmessdose und zwei Wegmessern angesteuert Beschreibung des Pr fstandes Im Wesent lichen besteht der Pr fstand aus der unteren und der oberen Lasteinleitungsplatte und einer Rahmenkonstruktion ber welche die beiden Platten mittels eines pneumatisch hydraulischen Stempels zusammengepresst werden k nnen Der Antrieb der Stempel er folgt ber Druckluft die einen Kolben in einem Hilfszylinder bewegt welcher Hydraulik l in den Arbeitszylinder dr ckt und so den Stempel ausf hrt Dieser Antrieb ist auf einem Hilfsjoch ber der oberen Lasteinleitungskonstruktion gelagert und presst diese gegen ein Joch welches in U Profilen gef hrt durch Gewinde stangen mit der unteren Lasteinleitungskons truktion verbunden ist Der maximale Hub des Stempels betr gt 14 cm Sind diese erreicht wird die obere Lasteinleitungsplatte ber das Hilfsjoch und die Gewindestangen arretiert das Hauptjoch durch Einfahren des Stempels entlastet abgesenkt und entsprechend tiefer arretiert Der Versuch kann nun durch erne
205. Steuerung der Presse von der Fahrerkabine aus erm g licht Die Ballenl nge l sst sich in 1 cm Schritten einstellen Abbildung 2 5 zeigt eine CLAAS QUADRANT 3400 Quaderballenpres se Tabelle 2 4 k nnen die Kenngr en von CLASS Quaderballenpressen entnommen werden M Abbildung 2 5 CLAAS Gro ballenpresse QUAD RANT 3400 ver ndert nach Claas 2006d 35 Tabelle 2 4 Kenndaten zu CLAAS QUADRANT Gro ballenpressen Modell Ballengr e Dichte Anzahl Preis Kraftbedarf H x B x L cm kg m3 Knoter Maschine Zapfvvelle kVV 1150 50 x 80 x 70 2407 170 4 kA 59 2100R 70x 80x 120 250 190 4 KA 80 2200R 70x 120 x 90 3007 200 67 104 400 917 3400 100 x 120 x 100 300 kA 6 kA kA 1 Claas 2004 Claas 2003 Claas 2004a Peperhovve 2005 Preis inkl MwSt Claas 2003a Ballenge wicht bei Stroh 135 kg Ballenabmessungen 50 x 80 x 200 cm Claas 2006d 3 3 String Baler Eine US amerikanische Besonderheit 3 1 Allgemeines W hrend in Europa HD Ballenpressen mit zwei Garnbindungen und Quaderballenpressen mit vier bis sechs Garnbindungen marktg ngig sind existiert in den USA eine breite Palette so genannter 3 String Baler die Ballen mit drei Garnbindungen herstellen welche gern zur Herstellung lasttragender Geb ude verwendet werden Da solche 3 String Ballen auch zu einigen in dieser Arbeit beschriebenen Tests herangezogen wurden und sich die amerikani
206. Stroh ballen unterschiedliche Szenarien Der Rechen 46 Teil 1 Stroh als Baustoff Anteile der Prozesselemente am PEI Quaderballen g nstig LC aO o Laden der Ballen 0 dem Feld Transport entladen uf dem Hof 19 AO 5 Ballen pressen mit Quaderballenpresse Ma e 70x120xX40 cm 255 kg 29 Abbildung 5 3 Anteile der Prozesselemente am PEI bei Quaderballen im Szenario 4 Trotz des Maschineneinsatzes haben Quader ballen im betrachteten Massebezug aufgrund der h heren Effizienz der Presse einen deut lich niedrigeren Primarenergieinhalt als HD Ballen Wird jedoch die h here Dichte von Quaderballen ber cksichtigt gleichen sich die Prim renergieinhalte von Quader und HD Ballen im Volumenbezug an Abbildung 5 3 zeigt die Anteile der Prozess elemente am PEI bei Quaderballen im Szena rio 4 Dieses Szenario stellt die Ballenprodukti on unter optimalen Bedingungen dar Auff llig ist der hohe Anteil des Bindegarns am Prim renergieinhalt Zur Senkung des Prim r energieinhaltes scheint es lohnend Alternati ven zum verwendeten Bindegarn zu untersu chen Als Rechenwerte f r den PEI von Strohbal len werden vorgeschlagen PEI Quaderballen 50 kWh Mg 180 MJ Mg PEIHD Ballen 63 kVVh Mg 227 MJ Mg Tabelle 5 2 PEI von Strohballen unterschiedliche Szenarien HD Ballen g nstig ung nstig Szenario 2
207. Strohballengeb ude mit unterschiedlicher Lastvertei lung Zweiseitig belastet vierseitig belastet mit additiver Tragkonstruktion Grundrisse analog zu Abbildung 5 2 Auch bei zweigeschossigen Gebauden sind bei vierseitiger gleichm iger Belastung Spannweiten von knapp 9 m m glich wenn eine leichte Dachkonstruktion und 90 cm breite Strohballen im Erdgeschoss verwendet wer den Eine ber 9 m spannende Zwischende cke die ihre Last auf alle vier Seiten gleich m ig verteilt scheint in Konstruktion und Materialeinsatz aufw ndig zu sein kann aber z B mit Kassettendecken dennoch realisiert 136 werden Sinnvoller erscheint der Einsatz weite rer Tragelemente wie St tzen und oder Zwi schenw nde Bei entsprechender Anordnung k nnen unter den oben genannten Bedingun gen durchaus Spannweiten von 5 m erreicht werden die f r den Wohnungsbau v llig aus reichend sind und sich z B mit Holzbalkende cken effizient berspannen lassen Teil III Konstruktionen aus Strohballen Abbildung 5 4 Dreigeschossiges lasttragendes Strohballengebaude bei gleichm iger vierseitiger Belastung Grundriss analog zu Abbildung 5 2 2006 f hrte Krone die Gro ballenpresse 12130 ein Diese stellt Strohballen mit den Abmes Ansicht von S den Flm mm Grundriss Kia M L A A Abbildung 6 1 Skizzen zu dem beschriebenen lasttragenden eingeschossigen Geb ude Teil III Konstru
208. Summe 15 386 16 985 5 352 7 274 Summe kVVh Mg 4 274 4 718 1 487 2 021 Anteil am Gesamt PEI 6 977 7 173 3 767 3 417 4 Vergleich mit fr heren Untersuchungen PEI kVVh Mg PEI MJ Mog PEI kVVh m3 PEI Ballenart Ballendichte kg m Bigland Pritchard PEI f r Pressen von 400 Ballen Angenommene Ballendichte Angenommene Ballenl nge Angenommene Ballenh he Angenommene Ballenbreite Strohvolumen von 400 Ballen m3 PEI f r Pressen PEI f r Pressen Strohmasse von 400 Ballen PEI f r Pressen PEI f r Pressen Krick Nur Ballen pressen HD B g nstig PEI nur Pressen HD B g nstig Krick HD Ballen Krick Q Ballen 63 50 227 180 6 9 6 9 kA 24 9 24 8 kA Quaderballen HochdruckbalkA 110 138 KA 0 34 GJ 100 kg m 0 9 m 0 36 m 0 48 m 62 208 m 5 5 MJ m 1 5 kVVh m3 6 2208 Mg 54 7 MJ Mg 15 2 kVVh Mg 134 532 MJ Mg 37 4 kVVh Mg Anhang 1 4 Ermittlung des Primarenergieinhaltes von Strohballen Hoffmeister 32 115 A 21 A 22 Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur VVar meleitfahigkeit von Stroh In diesem Anhang werden Testergebnisse aus den USA Kanada Osterreich und Deutsch land aufgef hrt Dabei werden zun chst Tests an Strohproben dann Tests an Strohballen und Tests an Strohballenw nden dargestellt 1 Wimmer et al 2001 Tests an Strohproben Die Untersuchungen wurden im Rahmen der wirtschaftsbezogenen Grundlagenstudie der Gruppe angepasste Tech
209. System System J J J J inh rent inh rent 0 f o t 72 35 64 82 0 70 0 16 0 14 0 14 0 16 0 14 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 5 Statische M glichkeiten und Grenzen von lasttragenden Stroh ballenkonstruktionen In Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden wurde vorgeschlagen lasttragende Strohballenw nde mit einer Spannung von nicht mehr als 20 KN m zu belasten Dieser Wert wird auch in den amerikanischen Straw Bale Buildingcodes als Obergrenze angegeben In diesem Kapitel soll untersucht werden wel che Einsatzm glichkeiten sich unter dieser Bedingung f r lasttragende Strohballenkons truktionen ergeben Dazu wurden die maximalen Dach bzw De ckenspannweiten von ein und zweigeschossi gen Geb uden bei unterschiedlichen Wand st rken und Dachdeckungen ermittelt 5 1 Methode Die Flachenlast mit unterschiedlichen Materia lien gedeckter Dacher vvurde berechnet und mit Verkehrslasten beaufschlagt siehe Ab schnitt 0 und Tabelle 5 1 F r zweigeschossi ge Geb ude wurde zus tzlich die Flachenlast einer Deckenkonstruktion aus Holzbalken in klusive Verkehrslast und die Eigenlast der OG VVand bestimmt siehe Abschnitt 5 1 2 Die Linienlasten bei einer Spannung von 20 kN m vvurden f r unterschiedliche VVanddicken ermit telt siehe Abschnitt 5 1 3 Auf der Basis die ser Werte wurde die maximale Dach bzw Deckenspannvveite f r die betrachteten D
210. Szenario 1 kWh Mg 561 kVVh Mg Ballen Pressen Bindegarn Transport zum Hof Laden und Entladen Prozessschritte zur Getreidekultivierung Quaderballen g nstig ung nstig Szenario 4 Szenario 3 Hauptprodukt Szenario 5 kVVh Mg kVVh Mg kWh Mg 11 4 3 20 6 7 5 302 3 88 Summe 61 3 100 65 6 100 39 5 100 59 1 1001 341 5 100 5 4 Vergleich der Ergebnisse mit fr heren Untersuchungen und anderen Bau stoffen 5 4 1 Vergleichbarkeit mit fr heren Untersuchungen Hoffmeister gibt einen PEI von 32 kVVh Mg an In dieser Arbeit wurden Prim renergieinhalte von 63 kVVh Mg bei HD und 50 kVVh Mg bei Quaderballen errechnet VVie in 5 2 dargestellt sind die Rahmenbedin gungen bei Hoffmeister unklar daher k nnen die VVerte nicht sinnvoll verglichen vverden Bigland Pritchard Pitts 2006 geben den Pri maraufvvand f r das Um Pressen von Stroh ballen mit 0 34 GJ f r 400 HD Ballen an was einem Aufvvand von 15 2 kVVh Mg entsprechen vv rde Auf der Berechnungsgrundlage dieser Disser tation ergibt sich f r das reine Pressen der Teil 1 Stroh als Baustoff Ballen Szenario HD Ballen g nstig mit 37 4 kVVh m ein PEI der mehr als doppelt so hoch ist wie der bei Bigland Pritchard 2006 ange gebene Dies l sst sich erkl ren durch 1 Bigland Pritchard ber cksichtigte den Herstellungsenergieaufvvand f r die Ma schinen nicht 2 Bel Bigland Pritchard vvurde stationar ge presst es wurde keine Ene
211. Tests fanden im Hof des FEB statt in dieser Kennlinie sind vermutlich Klima Tabelle 5 5 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen flach liegend ohne seitli cher Einspannung os 40 kN m OR24 O R120 R480 Proben 1 Abmessungen u Dir g g kg m 70 nummer m b 0 820 0 360 0 480 0 123 103 04 0884 0 360 0 460 0 123 92 66 Ballen 10 852 0 360 0 480 0 123 97 66 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 24 Restspannung nach 24 Stunden 20 Restspannung nach 120 Stunden Restspannung nach 480 Stun den 2 Mittelvvert aus den betreffenden VVerten 5 1 3 2 Eingespannte HD Weizenballen Os 10 und 20 kN m Es wurden je drei flach liegende seitlich ein gespannte unverputzte Weizenballen einem Langzeit Relaxationstest bei einer Startspan nung von 10 bzw 20 kN m unterzogen Alle Tests fanden im Keller des FEB statt Tabelle 5 6 listet physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse auf Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 7 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Die Kennlinien der 20 40 20 kN m35 Proben liegen h her und n her bei Zeitt Tage PAMEN Trotz ihrer h heren Trockendichte 10 kN m 1 3 6 1 101 kg m 10 kN m 1 3 6 2 102 kg m unterliegen die 10 kN m Proben offensichtlich 10 KN m 1 3 6 3 106 kg m 20 kN m 1 3 3 1 93 kg m einer h heren Relaxation 20 kN m 1 3 3 2 89 kg m
212. U Schraube 6x120 Stahl n l 7 85 43 11944 1 37E 05 0 1638 Waltjen 1999 268 e U Schraube 6x160 Stahl n l 7 85 43 11944 1 86E 05 0 2219 Waltjen 1999 268 e B Halfe pro Meter Stahl n l 7 85 43 11944 1 0 07 0 002 1 10 03 13 1269 Waltjen 1999 268 e S Halfenanker Stahl n l 7 85 43 11944 0 108 0 035 0 004 1 19 04 1 4177 Waltjen 1999 268 Vormann 1998 11 Klammer f Stahl n l 7 85 43 11944 1 66E 05 0 1981 Waltjen 1999 268 e U Verpackungsband Baustahl Stahl u l 7 85 36 10000 Waltjen 1999 269 Ringschraube Stahl n l 7 85 43 11944 3 82E 06 0 0457 Waltjen 1999 268 e U Schlossschraube Stahl n l 7 85 43 11944 1 69E 04 2 0217 Waltjen 1999 268 e U M12x140 mm mit Unterlegscheibe und Mutter n l niedrig legiert u l unlegiert e U eigene Untersuchungen siehe unten e B eigene Berechnung e S eigene Sch tzung Anhang IIl 4 Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 120 21 V u uonyn suoyu llequo 3S u l1uoSnsi 1un s p USyeyula 3l9aualewild nz Sueuuv Bunuuo iu g g u lun u is 6unuonsi lun u Bi N Sunzieuos u Bi S g YZZ 6661 r0 0 00321 9 Tag p weAlod 129 190 uu oid ule usjjeg T y12 6661 U HEAA 20 0 90 3 1 00921 9 GHL p weAlod 89 jeand T Z 6661 UAEM 6130 so 3l L 10000 8200 00321 9 gr p weilod ww 9 pueqs unysedion S YZZ 6661 uallleM 8S l G0 40 6 20 0 GZO 00321
213. Untersuchungen zwischen 20 und 80 relativer Luftfeuchte nahezu parallel verlaufen die Isotherme aus Minke Mahlke 2004 jedoch etwa 3 Masse prozent ber der Sorptionsisotherme liegt die in der vorliegenden Arbeit ermittelt wurde 32 Wassergehalt u g g o O 0 050 0 000 0 00 0 50 Relative Luftfeuchte q Krick 2008 23 C 8 Minke Mahlke 2004 25 C King 2006 Straw Abbildung 2 15 Sorptionsisothermen von Roggen stroh Zusammenfassend kann festgestellt werden dass die Sorptionsisothermen aller untersuch ten Pflanzenarten einen hnlichen Verlauf aufweisen Die Differenzen zwischen den besprochenen Untersuchungen legen die Vermutung nahe dass die Ergebnisse der Sorptionsmessungen mehr von den Test Setups und weiteren un bekannten Faktoren abh ngen als von der Strohart Weitere Differenzen k nnen sich aus dem Messfehler ergeben der sich nach DIN 12571 f r die durchgef hrten Untersuchungen wie folgt berechnet Au _ 1900 77 u m m Bei niedriger Temperatur stellen sich h here Gleichgewichtsfeuchten ein als bei hohen Temperaturen Dieser Effekt ist im Gegensatz zu den Unterschieden bei mineralischen Mate rialien hinsichtlich der Temperaturabh ngigkeit der Sorptionsisothermen nicht zu vernachl s sigen Teil 1 Stroh als Baustoff 3 Zur Gef hrdung von Stroh durch Schimmelpilze 3 1 Zu den Risiken durch Schim melpilze Wie bei allen organischen
214. VVh Abbildung 10 1 Arbeitsaufvvand qualitativ und Eso VVerte der diskutierten Konstruktionen Eine gevvisse konomisch kologische berle genheit k nnte lasttragenden Konstruktionen in Hinblick auf den Holzbedarf zugesprochen werden F r das lasttragende Tonnengevv lbe ist das richtig Es hat mit 15 kg m den gering sten Holzbedarf Das fugenorientierte ballen b ndige Skelett und das kriechtolerante last tragende System vveisen den gleichen Holzbe darf von 24 kg m auf Deutlich dar ber liegt mit 33 kg m das System E Das Rahmensys tem hat einen Holzbedarf von 38 kg m Auf grund der massiven Holzscheibe verbucht das Scheibentragwerk mit 57 kg m den h chsten Holzbedarf Die genannten Werte verstehen sich inklusiv eins Holzbedarfs von 13 4 kg m f r die St lpschalung Aus Abbildung 10 2 ist ersichtlich dass die Behauptung lasttragende Strohballenkonstruktionen h tten einen gerin geren Holzbedarf in dieser generalisierten Form nicht aufrecht erhalten werden kann Allerdings stimmt die Aussage in der Tendenz Ebenso lie e sich argumentieren lasttragende Konstruktionen h tten einen geringeren Stahl bedarf als nicht lasttragende Strohballenkons truktionen Auch diese Behauptung kann nach Abbildung 10 2 nicht aufrecht erhalten werden 155 T o x G D Q N o Stahlbedarf kg m E Holzbedarf kg m Stahlbedarf kg m Abbildung 10 2 Holz und Stahlbedarf der disku tie
215. Veitere Hilfsmittel Ballengarn 400 m kg Pressgut Mehrfach gevvendetes und ge schvvadetes trockenes Weizenstroh das seit dem Dreschen nicht mehr beregnet wurde Das Dreschen erfolgte mit einem Tangential drescher Claas Compact 30 und lag zum Zeitpunkt des Pressens ca 24 Stunden zu r ck Methode Ermittlung der Ballendichte p Die Ballen dichte p kg m ist der Quotient aus der Bal lenmasse m kg dividiert durch das Produkt aus Ballenlange breite b und h he h m _ m x I b h Ermittlung der Strohmasse eines Schwades ms Die Strohmasse eines Schwades m kg ist die Summe der Massen aller Ballen m kg die aus diesem Schwad gepresst wurden m 2 Ermittlung der Kolbenh be pro Schvvad Ks Die Kolbenh be pro Schvvad Ks sind das Produkt aus der Hubzahl der Presse pro Minu te K t 1 min und der f r das Pressen des Schwades ben tigten Zeit ts min K Ermittlung der pro Kolbensto verdichteten Strohmasse mk Die pro Kolbensto verdich tete Strohmasse mk kg ist der Quotient aus der Masse ms kg des entsprechenden Schvvades dividiert durch die Anzahl der Kol benh be Ks des gleichen Schwades Ms mM S Versuchsablauf f r Hypothese 1 Bei sonst gleichen Einstellungen der Presse optisch gleichen Schwaden und gleichen Schwadl n Teil 1 Stroh als Baustoff gen von je 0 m wurde bel unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten gepresst Dabei wurde nicht auf die Motordrehzahl des
216. Verhalten auf siehe Abschnitt 1 1 bei dem sich die Steilheit der Verformungskennli nie im Anschluss an die Hooksche Gerade erh ht Allerdings ist im Gegensatz zum klas sischen duktilen Verhalten keine Flie grenze erkennbar bertragen auf ein Geb ude bedeutet dieser Effekt dass bei steigender Last kein Versagen der lasttragenden Strohballenkonstruktion eintritt sondern die Form nderung mit stei gender Last abnimmt unter der Bedingung dass die W nde nicht ausknicken Dieser Ef fekt kann sich positiv auf k nftige Sicherheits beiwerte f r lasttragende Strohballenkonstruk tionen auswirken 5 2 Einfl sse auf das Spannungs Stauchungsverhalten von Einzelballen unter Kurzzeitbelastung 5 2 1 Einfluss der Halmorientierung bei nicht eingespannten HD Weizenballen Die Ergebnisse dieser Testreihe sprechen f r die Verwendung hochkant liegender Ballen in lasttragenden Strohballengeb uden 40 Verglichen werden die ber je drei Proben gemittelten Spannungs Stauchungs Kennlinien gt m von flach und hochkant liegenden sowie ste 20 Er henden unverputzten HD Weizenballen Hochdruck Kleinballen aus VVeizenstroh ohne o5 4 seitliche Einspannung Relevante VVerte k n flach I 112kg m nen der 5 20
217. Z 23 11 1595 f r Baustrohballen mit bestimm ten Eigenschaften f r eine bestimmte Einbau situation In dieser Zulassung werden einerseits f r die laufende Baustoffkontrolle maximale Messwer te f r z B Dichte Feuchte und W rmeleitf higkeit andererseits Bemessungswerte festge legt welche auszugsweise in Tabelle 3 1 auf gef hrt sind Die maximal zul ssige W rmeleit f higkeit in Faserrichtung ist h her als jene senkrecht zur Faserrichtung Tabelle 3 1 DIBt 2006 Test Orien P dickeb P dichtep Tempera W Leitf hig W Leitf hig tierung m kg m turdiff keit 10 tr keit A K VV mK VV mK Pr fvv Rechenvv Baustrohballen 1 7 0 35 99 110 10 0 067 0 080 Baustrohballen 2 7 0 46 90 140 10 0 044 0 052 4 McCabe 1994 Tests an Strohballen Getestet vvurden drei unterschiedliche 3 string Ballen aus Reis bzvv VVeizenstroh Relative Feuchte 8 496 Die Anzahl vvird nicht ervvahnt Zur Anvvendung kam ein VVarmeplattenverfah ren Es vvurde eine h here VVarmeleitfahigkeit bei VVarmestrom in Halmrichtung als bei VVar mestrom senkrecht zur Halmrichtung regist riert Es best tigt sich die positive Abh ngigkeit zwischen W rmeleitf higkeit und Temperatur differenz Zitiert in Stone 2003 4f Building Green Online 28 06 2007 VVimmer et al 2001 77 Tabelle 4 1 Tests McCabe 1994 vgl BuildingGreen 2007 Test Orien B dicke b B dichte p Temperatur R Wert R VVert W Leitf hig tier
218. a KS VVand mit EPS D mmung U 0 07 Kalkputz Kunstharzputz 2 15b KS VVand mit EPS D mmung U 0 06 Kalkputz Kunstharzputz 2 15c KS VVand mit EPS D mmung U 0 04 Kalkputz Kunstharzputz 2 16 1 m Sparrenabstand pro m 2 16a Gr ndach 0 53 m Sparrenabstand pro m Anhang 11 4 Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballenkonstruktionen PEI kWh m 58 8 70 1 69 6 49 0 52 4 60 2 59 9 47 2 54 6 62 9 95 8 94 7 94 3 71 6 35 2 64 9 82 3 100 6 110 4 130 7 51 7 260 2 309 7 429 6 499 7 640 3 64 6 75 7 A 122 ee V u uonyn asuoyu llequos u l1u3nsi l1un s p u l1 euul 81 u ieuulid u p nz t lli Sueuuv 9 6c 661 2120 101 21100 7 192 1070 8 r z ndu gny 661 298 0 4 21100 97 1942 Yo 8 r z ndu uul 000 90 3227 Tu yels Ot L UIBWWENMIONDEL 90 8S J idedneg 0 s dedneg tP S 9 mr Ge Bunui liuuezlnd pueqs unysed ioN 09 020 0 367 Tu IyEIS Gl J9WWEIY ui oid 6170 02 ww 9 pueqsbBunyoedi A Z S 9021 0010 Sr 5 z ouluey 20 Yi BANPZIOH 2002 9021 9100 Gr 57 zIOyJUeY 0 0 900 gr Bunye7 09 09 02 810 u lleq O 6912 20 6unuoejsnv 9y 9902 9100 980 0 HH ci 900 09 gr HH cl 202 9021 9100 Gr 57 ZIOUJUeY 900 010 zioyJo e Jon pun yw WW OP Xc LIN c 02 202 6910070 Tu 1219 01 5950 99 Zeg 9021 8100 Gr z ouluey Y O 900 gr u
219. abelle 5 19 dargestellt Tabelle 5 19 Kennwerte zum elastomechanischen Verhalten der untersuchten W nde Wandtest Ballen H he Ptr 40 Nr lagen unbe kg m lastet m Wt3FLu Wt 5 FL u Wt 6 HL u Wt 7 FL v Wt 8 FL u E Modul kN m OR24 OR480 70 7 72 2 53 6 68 1 38 8 89 4 34 4 Durchschnittliche Trockendichte Da die relative Luftfeuchte und Temperatur der Ballen verf gbar sind wurde die Trockendichte mit dem durchschnittlichen Feuchtegehalt von 0 128 aller gemessenen Weizenballen berechnet Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m ep Nullpunktverschiebung on a Restspannung nach 24 Stunden oRaso Restspannung nach 480 Stunden FL Ballen flach liegend HL Ballen hochkant lie gend u unverputzt v verputzt 5 9 1 Zum Aufbau der Wandkonstruk tionen Eine freistehende drei Meter lange Wand aus flach liegenden Strohballen lie sich nicht er richten Auch unter zur Hilfenahme von Ballen nageln war es nicht m glich eine hinreichend stabile Wand aufzubauen die ein sinnvolles Testen gestattet h tte Gute Erfahrungen wurden mit U Profilen wel che die W nde seitlich begrenzten und mit eingelegten Bohlen gegen ein seitliches Aus beulen gemacht Solcherma en aufgebaute W nde k nnten sich f r eine Vorfertigung eig nen Die seitlichen U Profile der W nde k n nen zum Anschluss von Fenstern etc genutzt werden Evtl kann in diesem Fa
220. ach deckungen in Kombination mit den unter schiedlichen VVanddicken bestimmt Tabelle 5 1 Betrachtete Dachaufbauten und ihre Eigenschaften Gr ndach Dachaufbau Vegetationsschicht Lelchtsubstrat 150 mm Dachabdichtung Strohballen Sparren 6 36 PE Folie OSB Platte 20 mm Sparren abstand Flachenlast kN m Spannweite m PEI kWh m U VVert VV m K Betondachsteine Lattung 3 5 Lehmputz 15 mm Strohballen Sparren 6 36 OSB Platte 20 mm Faserzementwellplatten Betondachsteine Faserzement Lattung 3 5 wellplatte Unterspannbahn Unterspannbahn Lattung 3 5 Lehmputz 15 mm Strohballen Sparren 6 36 OSB Platte 20 mm 53 cm 100 cm 2 04 1 39 110 2 0 15 Siehe Anhang 11 7 inkl Verkehrslast Siehe Anhang IIl 4 Siehe Anhang IIl 5 5 1 1 D cher Ausgew hlt wurden die Dachdeckungen Gr n dach Betondachsteine und Wellfaserzement Teil III Konstruktionen aus Strohballen platten Alle D cher haben eine Neigung von 20 Die Schneelast von 1kN m entspricht dem Wert f r Schneelastzone Ill 400 m ber NN Die Dachaufbauten sind im Wesentlichen 133 gleich Raumseitig werden die Konstruktionen durch eine OSB Platte abgeschlossen die als Dampfbremse und zur Aussteifung dient Beim Gr ndach wird zus tzlich eine PE Folie als Dampfsperre eingelegt Die tragende Funktion bernehmen 36 cm hohe und 6 cm breite
221. agender Strohballenw nde von 20 kN m am Wandkopf berechnet Bei allen Berechnungen wurde von einem ffnungsan teil der Wand von 1 3 bezogen auf die mittlere Wandl nge ausgegangen Bei eingeschossigen lasttragenden Strohbal lengeb uden aus hochkant liegenden HD Ballen sind mit Gr nd chern 2 6 m mit Beton 150 dachsteinen 3 8 m und mit Wellfaserzement platten 4 5 m Spannweite bei 2 seitig aufgeleg ten D chern m glich Werden die D cher vier seitig aufgelegt z B Pyramidendach quadra tischer Grundriss k nnen die Spannweiten sogar fast verdoppelt werden Damit k nnen selbst mit hochkant liegenden HD Ballen und Gr ndachern kleinere Geb ude ohne zus tzli che tragende Teile erstellt werden Kommen Quaderballen zum Einsatz sind deutlich h here Spannweiten m glich Mit den gr ten verf gbaren Strohballen lie en sich theoretisch Spannweiten von ber 24 m bei leichten Dacheindeckungen realisieren was M glichkeiten im Hallenbau er ffnen w rde Da die Dachlast bei solchen Spannweiten zu n chst in Tr gern konzentriert wird aus denen die Last dann wieder gleichm ig auf die W nde verteilt werden m sste was den Ein satz massiver Ringbalken erfordern w rde ist Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen die konomische und kologiche Sinnhaftigkeit solcher Konstruktionen fraglich und bedarf der Kl rung im Einzelfall Eine vielversprechende M glichkeit weit gespannte Tragwerke aus schlie
222. alls wurde nach einem Spannungs Stauchungstest zun chst die Relaxation ber 24 Stunden gemessen 2 4 in Abbildung 3 5 um sicher zu stellen dass sich der Testballen hnlich verh lt wie andere Ballen Dann wurden die Garnb nder durch trennt 5 und die Relaxation ber weitere 48 Stunden aufgenommen 6 3 4 2 4 Simulation eines Wasserschadens Relaxation F r diesen Versuch wurde der Pr fstand mit einer Folie ausger stet die unter und um den Ballen herum eine wasserundurchl ssige Wanne bildet Nach dem Erreichen der Maximalkraft aus dem vorangehenden Spannungs Stauchungstest 1 in Abbildung 3 5 wurde die Stauchung kons tant gehalten und die Relaxation st ndlich ber 24 Stunden aufgezeichnet 2 7 Nun wurde Wasser bis zu einer H he von 10 cm in die beschriebene Wanne eingegossen 8 kons tant gehalten und die Relaxation ber weitere 48 Stunden st ndlich aufgezeichnet 9 3 4 2 5 Simulation eines Wasserschadens Kriechen F r diesen Versuch wurde der Pr fstand mit einer Folie ausger stet die unter und um den Ballen herum eine wasserundurchl ssige Wanne bildet Nach dem Erreichen der Maximalkraft aus dem vorangehenden Spannungs Stauchungstest 1 Abbildung 3 5 wurde die Stauchung kons Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 71 tant gehalten und die Relaxation st ndlich ber 24 Stunden aufgezeichnet 2 10 Die SPS wurde so programmiert dass sie sobald
223. an den Ballenschmalseiten im Bereich des Schnittes beobachtet worden Diese Effek Abbildung 2 26 Probe 1 4 18 2 vor und nach dem Test Spannung G kN m 14 16 18 Stauchung H 1 4 15 1 106 52 kg m H1 4 15 2 106 72 kg m E 1 4 17 1 103 25 kg m m A 1 4 17 2 39 37 kg m 71 4151 97 41 kq m 1 4 15 2 103 35 kg m Abbildung 2 27 Spannungs Stauchungsdiagramm unverputzter flach liegender halbierter Weizenballen mit seitlicher Einspannung Tabelle 2 11 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse halbierter Weizenballen hochkant liegend unverputzt mit seitlicher Einspannung Proben Abmessungen nummer m l u Ptr 040 Oe E40 Ep E Modul g g kg m kN m kN m kN m b H 1 0805 0 183 0 480 0 110 10652 32 90 16 08 11 67 0 74 316 00 1 4 16 2 10 005 0 183 0 480 0 110 106 52 130 15 12 48 12 92 0 64 314 00 H 0 805 0 183 0 460 0 110 106 52 131 529 14 260 12 292 0 048 315 000 A1 1 1 0823 0 362 0 478 0 110 103 25 27 03 19 67 15 90 0 55 343 41 2 10 878 0 366 0 475 0 112 99 37 28 65 15 00 14 93 0 11 290 78 A 0851 0 364 0 477 0 111 101 31 27 838 17 330 15 213 0 222 317 096 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 60 Z 1 4 18 1 0 634 370 0 483 0 114 97 41 35 07 24 22 11 39 0 26 392 90 Z 1 4 18 2 0 851 0 370 0 482 0 106 103 54 34 37 23 37 11 62 0 33 345 78 07 0843 0370 0 483 0 110 100 48 34 719 23795 1
224. ande zu hochkant liegen den Einzelballen Coma Ouau 0607 Dabei ist Or24wr Restspannung der Wand aus flach liegenden Ballen nach 24 h On amr Restspannung flach liegender Ballen nach 24 h OnzavvnL Restspannung der Wand aus hochkant liegenden Ballen nach 24 h OnzaBHL Restspannung hochkant liegender Ballen nach 24 h Strohballen sollten pro Testreihe min destens 10 Proben untersucht werden Zur Validierung der Ergebnisse aus den Tests mit W nden aus Strohballen w re es w nschenswert diese zu wie derholen Hinsichtlich der Vorfertigung von VVandelementen sollten Untersuchun gen zum Aufbau solcher Elemente aufbauend auf den Versuchen mit U Profilen zur seitlichen Begrenzung und Horizontalelementen zur Aussteifung durchgef hrt werden Dabei sollte in einer Variante auf Ballennagel verzich tet vverden Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 107 108 Teil III Konstruktionen aus Strohballen Teil II Konstruktionen aus Strohballen 109 110 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 1 Zur historischen Entvvicklung des Strohballenbaus Laut den Recherchen von Minke Mahlke 2004 101f und Gruber 2003 10ff wurden die ersten Ballenbauten zunachst nicht aus Stroh sondern aus Heu bald nach der Entvvicklung der Ballenpressen im zvveiten Drittel des 19 dahrhunderts in den holzarmen Gebieten Neb raskas errichtet Vermutlich zunachst als Pro visorium gedacht
225. anden aus Weizenstroh je drei aus Gerste Dinkel und Bohnenstroh zwei aus Hanffasern und einer aus Switchgras Zum Testablauf siehe Teil Il Abschnitte 3 4 2 2 3 4 2 4 Weizenballen Es wurden insgesamt sechs flach liegende seitlich eingespannte unverputzte Weizenbal len einem Relaxationstest unterzogen Tabelle 5 1 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf x b D 5 Q 7 l O o x 24 48 72 Zeitt h 1 4 1 2 90 58 kg m 1 5 1 1 94 549 kg m 1 5 1 3 89 47 kg m Abbildung 5 1 Relaxationsdiagramm flach liegen der unverputzter HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 1 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Es ist erkennbar dass alle Kennlinien unabh ngig von der Trocken dichte zun chst relativ eng zusammen liegen Nach 24 Stunden wurden die Garnb nder von Probe 1 5 1 3 durchtrennt Daraus resultiert ein spontanes leichtes Absacken der Spannung Zum gleichen Zeitpunkt wurde Probe 1 5 1 2 unter Wasser gesetzt Die Spannung bricht spontan deutlich ein und stabilisiert sich in der Folge auf niedrigem Niveau Ein Zusammen hang zwischen Trockendichte und Relaxation ist nicht evident Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 65 Tabelle 5 1 Physikalische Balleneigenschaften und
226. as lasttragende Bauen nicht verwendet werden Abbildung 4 6 Bei dichten Ballen mit scharfen Kanten ist die Vorbereitung deutlich weniger auf w ndig 2 Die Pressdichte von HD Ballen ist auch abh ngig von der Masse des pro Kol bensto komprimierten Strohes Erl uterungen Wie in Abschnitt 4 1 2 er lautert legt der Kolben pro Kolbenhub unabh ngig von der durch den Raffer ein gebrachten Strohmenge den gleichen Weg zur ck Das eingebrachte Stroh w rde folglich unabh ngig von der vor handenen Menge stets auf das gleiche Volumen verdichtet werden wenn die Presskammer konstant bliebe der bereits gepresste Strohstrang nicht durch den Presskanal hach hinten herausgepresst werden w rde Es soll gekl rt werden ob die Erh hung der Dichte durch ein gr fse res Strohvolumen pro Kolbenstof durch den zu ervvartenden beschleunigten Vor 38 schub des Pressstranges kompensiert wird 3 Die Ballendichte kann durch eine seit liche Verengung des Presskanals er h ht werden Erlauterungen Fine seitliche Verengung des Presskanals erh ht den VViderstand gegen das Auspressen des Strohs die Pressdichte steigt 4 2 2 Material und Methode Material Ballenpresse VVelger AP 53 Funktionsvveise und Spezifikationen siehe 4 1 2 Schlepper Fendt Turbomatik Farmer 305 CSA Messger te Gliederma stab zur L ngenmes sung der Ballen Maf band zum Abmessen der Parzellenlange digitale Anglervvaage zur Mas sebestimmung V
227. asern S Probe aus Svvitchgras 2 Mittelvvert aus den betref fenden VVerten 5 1 2 Untersuchung verputzter HD VVeizenballen im Kombitest Es vvurde das Relaxationsverhalten von insge samt sechs flach liegenden verputzten HD VVeizenballen mit seitlicher Einspannung ge testet Dabei wurde die Last bei drei Ballen indirekt und bei 3 Ballen direkt in den Putz eingeleitet Je Lasteinleitungsart wurden bei einem Test ein Wasserschaden und ein Garn ausfall simuliert Zum Testablauf siehe Teil Il Abschnitte 3 4 2 2 3 4 2 4 Tabelle 5 4 listet physikalische Balleneigen lt gt nz b G o O o o nz schaften und Testergebnisse auf 24 Zeit t h 1 5 6 1 121 06 kg m i 1 5 6 2 105 56 kg m i 1 5 6 3 109 17 kg m d 1 5 7 1 108 72 kg m d 1 5 7 2 106 46 kg m d 1 5 7 3 104 25 kg m Abbildung 5 4 Relaxationsdiagramm verputzter flach liegender HD VVeizenballen mit seitlicher Ein spannung im Kombitest ausgehend von einer Start spannung von 40 kN m Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 67 Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 4 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Die Ballen bei denen der Putz direkt belastet wurde zeigen eine geringere Relaxation Bei Ballen 1 5 6 3 und 1 5 7 3 vvurden die Garnbander nach 24 Stun den durchtrennt Ein Effekt ist aus dem Diag ramm nicht erke
228. assifizierung von Strohballenkonstruktionen Prinzipiell k nnen drei Arten von Strohballen 3 Hybride Systeme bei denen Strohballen konstruktionen unterschieden werden neben anderen statisch belasteten Bautei 1 Nicht lasttragende Systeme bei welchen len als tragendes Element eingesetzt wer die Strohballen keine statische Funktion den bernehmen Zu diesen drei Konstruktionsarten ist eine Viel 2 Lasttragende Systeme in denen aus zahl von Ausbildungen denkbar und m glich schlie lich Strohballen die statische Funkti Siehe dazu Abbildung 2 1 on bernehmen Strohballenbau Systeme Nicht lasttragende Systeme Hybride Systeme Lasttragende Systeme Skelettsysteme Offene Systeme Eingespannte Systeme En Rahmensysteme I 1 1 Scheibentragvverke qa n Gagne System Abbildung 2 1 Systematik zum Strohballenbau Teil III Konstruktionen aus Strohballen 113 2 1 Nicht lasttragende Systeme In nicht lasttragenden Strohballenbausystemen bernehmen additive Tragsysteme die stati sche Funktion Die Strohballen fungieren als W rmed mmung und in den meisten F llen als Raumabschluss Nach der Art des eingesetzten Tragsystems lassen sich Skelett und Rahmensysteme das System Gagne und Scheibentragwerke unter scheiden In alle Systemen m ssen die Balle
229. asteinleitung in den Putz unterscheiden Die Kennlinien beider Gruppen weisen eine hohe Linearit t auf je doch sind die Kurven der Ballen bei denen die Last direkt in den Putz eingeleitet wird deutlich steiler d h der E Modul ist h her als bei den Proben bei welchen die Lasteinleitung in den Putz indirekt erfolgt Die Aufzeichnungen ber die Massen der Pro ben 1 5 4 2 und 1 5 4 3 sind abhanden ge kommen sodass keine R ckschl sse auf den Einfluss der Ballendichte auf die Spannungs Stauchungskennlinien von verputzten Ballen bei indirekter Lasteinleitung gezogen werden k nnen Bei den Tests mit indirekter Lasteinlei tung wird ein Eindr cken Abbildung 2 20 der Lasteinleitungselemente in den Ballen und damit einhergehend ein Verlust der Putzhaf tung in diesem Bereich festgestellt die aber nicht zu Frakturen in der Putzoberfl che f hrt IT Ja RER O O 5 J o H 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 Stauchung 1 5 4 1 84 27 kg m 1 5 4 2 1 5 4 3 1 5 5 1 95 36 kg m 1 5 5 2 83 34 kg m 1 5 5 3 99 76 kg m Spannung o kN m Abbildung 2 19 Spannungs Stauchungsdiagramm verputzter Kleinballen hochkant liegend mit seitli cher Einspannung YI Abbildung 2 20 Abdruck der Lasteinleitungsele mente bei Probe 1 5 4 1 Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 57 Bei der Probe 1 5 5 2 vvurde bevvusst auf den kraftschl s
230. astung ineinander rutschen konnte nicht erh rtet werden siehe Abschnitt 5 2 8 Teilbelastete Strohballen weisen in beiden Orientierungen einen geringeren Elastizi tatsmodul auf als vollfl chig belastete Strohballen Dabei ist der Unterschied zwi schen teil und vollfl chig belasteten hoch kant liegenden Ballen erheblich gr er als bei flach liegenden Ballen Es wird empfoh len hochkant liegende Ballen nur vollfl chig zu belasten siehe Abschnitt 5 2 9 Verputzte Strohballen weisen erheblich h here E Module auf als unverputzte Da bei gibt es einen signifikanten Unterschied ob der Putz direkt oder indirekt belastet wird Bei indirekter Belastung ist der E Modul deutlich geringer als bei direkt belas teten Putzen und die Gefahr von Putzfrak turen ist erheblich erh ht Es wird empfoh len von der Verwendung von Konstruktio nen bei der der Putz indirekt belastet wird abzusehen siehe Abschnitt 5 2 10 5 3 Querdehnung und Poisson Zahl m von nicht eingespannten HD Weizenballen Nach dem Poisson schen Gesetz siehe 1 4 resultiert aus der L ngsstauchung eines Bau teils eine Querdehnung desselben Dieser Effekt wurde auch bei den untersuchten Stroh proben mit folgender Ausnahme beobachtet Bei hochkant liegenden nicht eingespannten HD Weizenballen der Gruppe hoher Dichte wurde im Bereich 20 60 kN m eine Querstau chung in Folge einer L ngsstauchung gemes sen Diese Anomalie kann wie folgend Erkl rt
231. atisch hydraulische Antrieb und hielt so die Stauchung konstant Es schloss sich der Relaxationstest an Relaxationstest Die Relaxationstests schlossen sich nahtlos an die Spannungs Stauchungstests an Bei konstanter Stauchung wurde die Spannung st ndlich ber bis zu 30 Tage gemessen An schlie end wurden die aufgezeichneten Daten aus der SPS geladen und mittels einer Excel tabelle weiterbearbeitet 3 4 4 Tests mit den Relaxationspr f st nden Die Tests mit den Proben der Reihe 1 3 wur den im Keller des Forschungslabors f r expe rimentelles Bauen FEB an der Uni Kassel durchgef hrt F r die Durchf hrung wurden parallel drei der unter 4 3 3 beschriebenen Relaxationspr f stande verwendet Der zu pr fende Ballen wurde mit den un ter 4 4 beschriebenen Werkzeugen gewogen in seiner L nge gemessen in den Relaxati onspr fstand eingebracht und seitlich arretiert Mithilfe der Gewindestangen wurde die be rechnete Kraft aufgebracht Nach jeweils 10 Minuten wurde eine volle Stunde lang die Kraft wieder auf den berechneten Wert erh ht Erst dann wurde die Relaxation zun chst in gr er werdenden zeitlichen Abst nden gemessen sp ter in der Regel t glich eine Messung durchgef hrt Nach Ablauf eines Monats wur de der Vorgang mit der n chsten Probe wie derholt Bei sp teren Tests wurde die Span nung alle 12 Stunden von einem Datenlogger aufgezeichnet Es wurden so insgesamt 38 Weizenstrohballen bei Anfangss
232. ative Luftfeuchte und die Temperatur im Ballen ver loren Daher konnte f r diese Proben keine absolute Feuchte und keine Trockendichte ermittelt werden Ein Zusammenhang zwi schen Trockendichte und Relaxation ist nicht evident Abbildung 5 14 Zerst rung des Putzes durch Wasser bei Probe 1 5 4 2 Tabelle 5 12 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse verputzter HD Weizenballen hochkant liegend mit seitlicher Einspannung Proben nummer Abmessungen l b 0 809 0 360 0 460 0 141 i 1 5 4 2 0 874 0 360 0 479 0 141 1 5 4 3 0 911 0 360 0 480 0 105 indirekt 0 865 0 473 0 360 0 128 d 1 5 5 1 0 807 0 360 0 480 0 105 95 36 d 1 5 5 2 0 809 0 360 0 480 0 105 83 35 d 1 5 5 3 0816 0 360 0480 0 105 99 76 direkt 0 811 0 360 0 480 0 105 u Dir m 9 9 84 28 92 84 OR24 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Or24 Rest spannung nach 24 Stunden i indirekte Lasteinleitung d direkte Last einleitung in den Putz 2 Mittelwert aus den betreffenden Werten 5 2 5 Untersuchung unverputzter hochkant liegender HD Weizenballen im Langzeittest Im Langzeittest wurde das Relaxationsverhal ten von 21 hochkant liegenden HD Weizen ballen untersucht Je drei Tests wurden ohne Einspannung bei einer Startspannung von 20 und 40 kN m durchgef hrt je drei Tests an eingespannten Ballen mit Startspannungen von 10 20 und 60 kN m sec
233. au hochkant liegend oder stehend AbZ OSB Schalung 95 8 0 14 9 43 660 756 7 Scheibentragwerk HD Ballen hl od stehend Putz Schalung 94 7 0 12 8 19 573 668 8 System Gagne Putz Schalung 94 3 0 70 46 32 3243 57 9 Offenes System California Stravv Bale Code Putz Schalung 71 6 0 16 10 44 731 802 10 Offenes System Gew lbekonstruktion Putz Schalung 35 2 0 14 9 16 641 6 6 11 System Stroh Unlimited HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung 64 9 0 16 10 43 730 795 12 System E 36 cm Stroh Putz Schalung 82 3 0 14 9 40 658 740 12a System E 70 cm Stroh Putz Schalung 100 6 0 07 4 95 346 447 12b System E 90 cm Stroh Putz Schalung 110 4 0 06 3 87 271 381 12c System E 130 cm Stroh Putz Schalung 130 7 0 04 2 70 189 320 13 Lasttragend Kriechen zugelassen 36 cm HD Ballen Putz schalung 51 7 0 14 9 40 658 709 14 Rahmensystem mit Mineralwolled mmung Kunstharzputz Schalung 260 2 15 KS Wand mit EPS D mmung U 0 14 Kalkputz Kunstharzputz 309 7 0 14 9 48 663 973 15a KS Wand mit EPS D mmung U 0 07 Kalkputz Kunstharzputz 429 6 0 08 4 97 348 778 15b KS VVand mit EPS D mmung U 0 06 Kalkputz Kunstharzputz 499 7 0 06 3 89 272 772 15c KS Wand mit EPS D mmung U 0 04 Kalkputz Kunstharzputz 640 3 0 04 2 71 190 830 Anhang 11 6 Zur Berechnung des summierten Energiebedarfes E50 der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 138 6 V u uolynaua suoyu jiequo1 s s pu Bese u zu io pun u ll y ll5oyy u uosne s nz 1 Bueyuy ztu NY1 1S
234. austrohballen eingesetzt werden Einflussfaktoren auf die Qualit t der Strohbal lenproduktion wurde hinsichtlich der Ballen dichte Kanten und Dimensionstreue sowie der gleichm igen Pressung experimentell am Beispiel von HD Kleinballen untersucht Es Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen konnte eine Verbesserung der Kantentreue und Oberfl chenbeschaffenheit mit zuneh mender Dichte beobachtet werden Es zeigte sich dass die Ballendichte mit der pro Kolbensto der Presse verdichteten Strohmenge steigt Um eine m glichst hohe Strohmasse pro Kol bensto zu verdichten ist eine schnelle Fahrt des Traktors bei gleichzeitig niedriger Zapfwel lendrehzahl erforderlich Steht ein Schlepper zur Verf gung bei dem die Zapfwellendrehzahl unabh ngig von der Fahrgeschwindigkeit ist sollte die Zapfwellen drehzahl m glichst niedrig gew hlt werden Die Presse sollte stets an ihrer Auslastungs grenze betrieben werden um dichte Ballen zu produzieren Indikator f r eine hohe Auslas tung ist eine volle Pickup Diese hohe Auslas tung kann durch eine schnelle Fahrt bei klei nen Schwaden oder eine langsamere Fahrt bei entsprechend gr eren Schwaden erreicht werden Die Schwadgr e ist einerseits vom Strohertrag andererseits von der Arbeitsbreite des M hdreschers abh ngig Kann nur mit niedriger Geschwindigkeit gefahren werden 145 oder sind kleine Schwade vorhanden k nnen diese mit sogenannten Schwadern zusam
235. be Strohunanagemeni Restkomabscheidung Reinigung Abbildung 4 13 Baugruppen eines M hdreschers am Beispiel des CLAAS MEDION Claas 2006 24f F r die Herstellung von Baustrohballen ist m glichst langes und in seiner Halmstruktur m glichst intaktes Stroh vorteilhaft vgl Kapi tel 4 3 Dem Dreschvorgang wird ein wesentli cher Einfluss auf die Halmbeschaffenheit zu gesprochen Um eine Aussage zu treffen wel che M hdrescher den Halm m glichst wenig sch digen und damit f r das Dreschen von Baustroh geeignet sind wird zun chst die Funktionsweise von M hdreschern erl utert M hdrescher bestehen aus den Baugruppen M hwerk Dreschwerk Restkornabscheider Reinigung Korntank Antrieb und Kabine Abbildung 4 13 zeigt die Baugruppen eines M hdreschers am Beispiel des CLAAS MEDION Das Getreide wird durch das bis zu 10 m breite M hwerk kurz oberhalb des Bodens abge Teil 1 Stroh als Baustoff schnitten Dabei sorgen hrenheber daf r dass auch evtl auf dem Boden liegendes Ge treide erfasst wird Die Haspel eine sechs eckige horizontal rotierende Trommel ober halb des M hbalkens dr ckt das stehende Getreide leicht in Richtung des Dreschers damit lose K rner nicht vor dem M hbalken auf den Boden fallen und verloren gehen Das Getreide wird nach dem Abscheiden durch eine Querf rderschnecke ber den Schneidwerkstisch zur Mitte des Schneidwerks bef rdert gelangt von dort aus zu einer F r d
236. bekleidung Putz oder Schalung befes tigt auf Unterkonstruktion an den M rtelfugen Laut z B dem Californian Straw Bale Building Code d rfen Strohballenw nde bis maximal ca 19 kN m belastet werden Eine Vorkom primierung wird durch die Codes nicht vorge schrieben jedoch praktiziert Empfohlen wird eine Vorkomprimierung von ca 5 King 2006 Die Ergebnisse dieser Dissertation zei gen eindeutig dass eine Stauchung von 5 unter Ber cksichtigung der Relaxation nicht ausreicht um Setzungen durch Auflasten von 19 kN m zu verhindern Der einschl gigen Literatur vgl King 2006 ist zu entnehmen dass der Putz als statisches Element mit be trachtet wird Strohballen und Putz bilden ein Sandwich Element bei dem die Strohballen als weicher Kern die harten Putzschalen zu sammen halten und am Ausknicken hindern Um die Funktion dieser Putzschalen sicher zu stellen wird vorgeschlagen selbige zu armie ren Dabei reichen die Hilfsmittel zur Armie rung je nach Belastung der Wand von einfa chen Faserzus tzen bis zu Estrichmatten welche mit Dr hten durch die Ballen verbun den werden berspitzt formuliert kann in die sem Fall eher von einer zweischaligen strohge f llten Stahlbetonwand denn von einer lasttra genden Strohballenwand gesprochen werden Jenseits der US amerikanischen Normierungs versuche beweisen jedoch die vor ann hernd 100 Jahren mit primitivsten Mitteln erstellte Strohballenbauten im Nebraska Style welche
237. ch den ersten 4 Ballenlagen Ballenn gel pro Ballen min 2 in die oberste Lage schlagen In 2 Ballenn gel pro Ballen lasttragend jede weitere Lage Ballenn gel 2 pro Ballen einbringen die bis in die 3 Ballenlage unter der neuen reichen ber 0 457 m 1 Bei 7 oder 8 Ballenlagen muss die 5 Lage nicht genagelt werden Methode 2 Wie Methode 1 jedoch die Ballennagel pro Ballen ersten Ballenn gel in die 3 Lage Die N gel in allen weiteren Lagen m ssen durch 2 Ballenlagen unter der Ballenl nge zwischen aktuellen Lage reichen Generell Max Entfernung der Ballenn gel zum Ballenenden 0 152 m maximale 0 305 und 0 457 m Die Entfernung zu Ecken oder ffnungen 0 305 m U f rmige Klammern 0 457 m lang mit 0 152 m langen N gel m ssen min 0 203 Beinen halten die Ballen ber Eck zusammen m in die n chstuntere Ballenlage reichen Sonst wie Tucson Pime SBC Anhang 11 2 US Amerikanische Straw Bale Building Codes A 116 LL V s poo Bulpiing eg mes uo siueyu uuv Sn zi Bueuuv USUOAYIONEY pun 9 5 U I puis U9ZINYOS nz U lEL YP N u luoip J SSEM AN Uu DISA 121 9S U puemM u pl q ul 1214 USUNP u 809 uuiq uosonl_ IEH YEVN luoipidued il s bl q u uol u uol g Ul w 9200 pun u lleg u p u w 9770 UI 64 qn U S M DE u igequo41S un
238. ch liegende unverputzte Ballen aus VVeizen Hafer und Gerstenstroh mit einem durchschnittlichen Feuchtegehalt von 9 Belastet vvurde mit einer Spannung von bis zu 69 kN m Die Elastizitatsmodule lagen zvvi schen 124 und 179 kN m errechnet zwischen Koordinatennullpunkt und maximaler Span nung Es wurden durchschnittliche Poisson Zahlen von 0 37 in Ballenlangsrichtung und 0 11 in Ballenquerrichtung errechnet sic Gemeint ist vermutlich die Querkontraktions zahl u Die Poisson Zahl m l ge dann zwi schen 3 3 und 50 Anm d Vf Die Autoren beobachteten Es gibt signifikante Schwankungen im Elas tizitatsmodul zwischen und innerhalb der einzelnen Ballensorten Die Ballendichte hat einen gr eren Effekt auf das Stauchungsverhalten als die Bal lensorte Die Quelle nennt jedoch keine Ballendichten Anm d Vf Der Elastizitatsmodul nimmt bei steigender Feuchte ab Die Poisson Zahl ist in Ballenl ngsrichtung deutlich h her als in Ballenquerrichtung Thompson et al 1995 zitiert nach King 2003 5 3 Grandsaert 1999 A Compression Test of Plastered Straw Bale Walls Im Rahmen dieser Master Thesis an der Uni versity of Colorado at Boulder USA wurden jeweils drei W nde mit 3 unterschiedlichen Wandaufbauten getestet 3 1 Material und Tests 3 1 1 Strohballen Putz Strohballen Verwendet wurden Gersteballen aus dem Tal von San Luis Sie wurden in der Abendd mmerung mit Freemann Ballenpr
239. chanischen Verhalten A 55 bildung 2 17 zeigt einen Testballen in der Pr f vorrichtung nach dem Aufbringen der Last Beobachtungen lm Folgenden vverden die Beobachtungen vviedergegeben die Timo Struvve vvahrend der Tests f r seine Diplomarbeit gemacht Struvve 2007 59ff hat Ansonsten wurden lediglich die Rohdaten wie sie durch die SPS des Pr f standes ausgegeben werden bernommen Alle Daten wurden v llig neu interpretiert Der E Modul wurde nach der korrekten Formel ermittelt die Ermittlung der Trockendichten basiert auf den Sorptionsisothermen und For meln die im Rahmen dieser Dissertation ermit telt bzw entwickelt wurden Interpretationen der Kennlinien stammen vom Verfasser Roggen Struwe 2007 63 protokolliert dass aus schlie lich der Ballen Roggen 1 ohne sichtbare Winkelverzerrung getestet wurde Dieser Bal len weist eine entsprechend h here Linearit t auf als die beiden anderen Roggenballen bei denen leichte Winkelverzerrungen festgestellt wurden Abweichend von der Regel dass dichtere Bal len steilere Spannungs Stauchungskennlinien aufweisen verhalten sich die hier getesteten Ballen umgekehrt Gerste Bei allen drei Gerstenproben so berichtet Struwe 2007 61 sei ein Durchbiegen der Halme an der Oberfl che der Ballen zu be Spannung obachten gevvesen und es kam zu elner star ken VVinkelverzerrung Diese Beobachtung spiegelt sich im Diagramm im Abknicken der Spannungs
240. chem der W r mestrom senkrecht zur Faser verl uft erreicht Die Werte f r Leichtlehm Kalksandstein und Beton sind nicht praxisrelevant sondern rein informativ Bei dem gew hlten R Wert w re die Leichtlehmwand 1 75 m die Kalksandstein wand 6 93 m und die Betonwand 14 7 m dick OPEI Massebezug Mg PPEIVolumenbezug m EH PELVVand 1m bei R 7 m K W Abbildung 5 4 PEI verschiedener Baustoffe Logarithmische Skala Daten aus Waltjen 1999 au er Stroh Ei gene Berechnungen und Kalksandstein Brinkmann 2004 Brechner 2006 48 Teil 1 Stroh als Baustoff 6 Zur VVarmeleitfahigkeit von Strohballen und VVanden aus Stroh ballen 6 1 Grundlagen In diesem Kapitel werden die zum weiteren Verst ndnis notwendigen thermodynamischen Grundlagen erl utert Messungen zur W rme leitf higkeit und W rmekapazit t von Stroh proben Ballen und Wandkonstruktionen zu sammenfassend dargestellt und diskutiert Thermische Energie ist die Energie die in der ungeordneten Bewegung der Atome Molek le eines Stoffes gespeichert ist Sie wird in der Einheit Joule J angegeben sinkt mit abneh mender Temperatur und ist bei 273 15 C oder 0 K dem absoluten Nullpunkt gleich Null W rme ist der Transport thermischer Energie von einem Medium auf h herem zu einem Medium auf niedrigerem Energie Niveau Da bei wirkt das Temperaturgef lle als treibendes Potenzial f r den W rmefluss Die Begriffe W rme und thermische E
241. chen Verhalten von Strohballen und w nden A 38 Tabelle 7 1 Durchgef hrte Tests Daten vgl Smith 2003 1f 9 Abbildung 7 1 Versuchsaufbau Smith 2003 5 Test Ballenart Ballengr e m Spannung o Kraft F Dichte p Orien hxbxl Bemer kN m Wand kN kg m tierung kung kopf A fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 2 5 1 78 125 B fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 10 7 12 135 C fl 3 String Weizen 0 41x0 58x1 12 10 75 7 12 116 D fl 2 String Reis 0 38x0 45x1 17 13 2 7 12 120 Ehl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 10 7 12 117 F fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 2 5 1 78 136 Drahtgevvebe G fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 10 7 12 135 Drahtgewebe H fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 2 5 1 78 134 Lehmputz I fl 3 String Reis 0 38x0 58x1 2 Kalk 10 7 12 135 zementputz fl flach liegend hl hochkant liegend 7 2 Ergebnisse siehe Abbildung 7 2 Smith identifiziert 4 Phasen des Kriechens 1 Anfangsstauchung gemessen direkt nach dem Aufbringen der Last o Bel den W nden die mit einer Span nung von o 2 5 KN m beaufschlagt wurden stellte sich eine spontane Ver formung von e 1 1 ein o Beiden W nden aus 3 String Ballen die mit einer Spannung von o 10 kN m beaufschlagt wurden stellte sich eine spontane Verformung von 2 9 ein o Bel den W nden aus 2 String Ballen die mit einer Spannung von o 13 kN m beaufschlagt wurden stellte sich eine spontane Verformung von 4 5 ein 2 Fr hes Kriechen tritt in den
242. chte im betrachteten Bereich ca 4 je Zentimeter Kanalverengung VVeitere Beobachtungen Ma toleranzen Bei gleichen Pressbedingun gen und Presseneinstellungen wurden Tole ranzen in der Ballenl nge von bis zu 15 9 bei einer Ballengruppe mit einer durchschnitt 40 lichen Dichte von 105 kg m gemessen Die Toleranzen nahmen mit steigender Dichte und Kanalverengung ab und betrugen bei einer Ballengruppe mit einer durchschnittlichen Dich te von 121 kg m noch 5 4 Dichtetoleranzen Bei gleichen Pressbedin gungen und Presseneinstellungen wurden Dichtetoleranzen von bis zu 21 registriert Ein Zusammenhang zwischen Toleranz und Ballendichte ist hier nicht evident Kantentreue und Oberfl chenbeschaffen heit Es wurde beobachtet dass sich Kanten treue und Oberfl chenbeschaffenheit mit zu nehmender Dichte verbessern 4 2 4 Leits tze f r die Baustrohballen herstellung Ziel der Untersuchungen zur Baustrohballen herstellung war es die Ergebnisse des Expe rimentes in pr gnanter verst ndlicher Weise als Hilfestellung f r zuk nftige Baustrohballen hersteller darzustellen Zu diesem Zweck wurden die folgenden f nf Leits tze und die dazugeh renden Grafiken entwickelt 1 Gleichm ig gro e Schwade produzieren Gleichm iger Schwad gutes Resultat 2 Kurbeln zur Dichteeinstellung an der Pres se fest andrehen Kurbel fest gut ge presst 3 Der Einbau einer seitlichen Kanalveren gung
243. chtrennt Das Durchtrennen der einzelnen B nder erfolgte im Abstand von c 5 Sekunden Nach jeder Durchtrennung sackte die Spannung ab wobei der Span nungsverlust bei jedem Band zunahm Insge samt brach die Spannung um o 22 1 ein Wie bei Ballen 6 stabilisierte sich der Span nungsabbau nach wenigen Sekunden Danie lewicz Reinschmidt 2007 49 ff 10 5 Druckversuche mit unter schiedlicher Belastungsge schwindigkeit Ziel dieser Versuche war eine Verifizierung des Zusammenhangs zwischen Belastungsge schwindigkeit und Spannungs Stauchungs Kennlinie bzw E Modul Zwei Versuchsballen gleicher Rohdichte p 125 bzw 127 kN m wurden um 30 ge staucht Die Stauchung wurde im ersten Fall nach 1 45 min im 2 Fall nach 49 10 min erreicht Ergebnis Die Belastungsgeschwindigkeit hat im Rahmen der gepr ften Parameter keinen Einfluss auf die Lastreaktion der Strohballen Danielewicz Reinschmidt 2007 52 f 10 6 Druckversuche mit Teilfl chenbelastung Die Last wurde ber eine Teilfl che von 43 der Strohballengrundflache zentrisch eingelei tet und um 30 gestaucht Der Versuch wurde an 2 Strohballen mit Dichten von p 129 und 133 kg m durchgef hrt und mit voll flachig belasteten Ballen verglichen Ergebnis Bis zu einer Stauchung von e 10 lassen sich im Vergleich mit vollfl chig belasteten Ballen keine signifikanten Span nungsdifferenzen erkennen ber diesen Be reich hinaus werden jedoch Abflach
244. ckelt 0 186 p 1081 Dabei ist MHL Poisson Zahl hochkant liegender HD Weizenballen dimensionslos Dr Trockendichte kg m Vergleich mit fr heren Untersuchungen Ashour stellte fest dass die Querdehnung mit steigender Last steigt Dies konnte nur f r bestimmte Spannungsbereiche best tigt wer den Ebenso gibt er eine geringere Querdeh nung gemeint ist hier die Querkontraktion f r dichtere Ballen an Dies wurde ebenso best tigt wie seine Aussage die Querdehnung hochkant liegender Ballen sei niedriger als die flach liegender Ballen Ashour stellte Gleichungen zur Berechnung der Querkontraktion auf die in Anhang ll 1 Abschnitt 6 4 wiedergegeben sind Bou Ali 1993 gibt Poisson Zahlen f r flach liegende Ballen von m 3 3 50 im Bereich von 0 600 kN m an Tompson et al 1995 stellen eine Poisson Zahl f r flach liegende Ballen von m 2 7 im Bereich von 0 69 kN m an Danielewicz Reinschmit 2007 geben bei flach liegenden Quaderballen eine Querdehnung von 16 bei einer Stauchung von 50 an Daraus ergibt sich eine Poisson Zahl von m 3 13 Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Wer te der Poisson Zahl f r flach liegende Ballen korrelieren mit 2 3 2 4 in guter Weise mit den Ergebnissen fr herer Untersuchungen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 91 5 4 Wiederausdehnung von eingespannten HD Weizenballen Um Hinvveise auf das Verhalten von Strohbal last
245. completely 50 z u 40 x 30 x een 2 7 20 x J y 250 2 10 Ya 1 L 2 2 2 LE 0 0 25 50 75 100 125 150 Stauchung mm Abbildung 5 4 Spannungs Dehnungs Diagramm verputzter und unverputzter Ballen nach Zhang 2000 15 5 2 Wandelemente verputzt Ballen flach liegend In den Jahren 2000 2002 wurde im Projekt A Pilot Study examining and comparing the load bearing capacity and behaviour of an eart ren dered straw bale wall to cement rendered straw bale wall das elastomechanische Ver halten von Wandkonstruktionen aus flach lie genden Strohballen anhand zweier Testw nde untersucht 5 2 1 Material Verwendet wurden flach liegende 2 String Strohballen mit durchschnittlichen Abmessun gen von 0 358x0 463x0 838 m Die durch schnittliche Ballenmasse wurde mit 15 39 kg errechnet der durchschnittliche Feuchtegehalt mit 12 11 angegeben entsprechend p 110 8 kg m5 pr 97 4 kg m Anm d Vf Es werden keine Angaben zu der Strohsorte ge macht Zhang Faine 2003 7 19 Es wurden 2 Testw nde aufgebaut Wand 1 2 geschossig Kalkzementputz ar miert H he 4 045 m 11 Ballenlagen L nge 2 6 m Im Verband gemauert verst rkt mit Ballen n geln aus 12 mm Stahlst ben Seitliche Begrenzung aus Sperrholzplatten gegen Stahlrahmen Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von St
246. d Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen NND o Z LL u fl v x l gt NWAAA vY TY vD gt ee ee ee ir gt gt A 104 5 010 1121 T Nach O p o Putz Schalung N lt lt CEEDED A 60 00 85 0 1 Ballen 2 Lagerh lzem 4 6 Raum zwischen den Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 4 0 4 92 0 10 m Verbindung Fundament lasttragende Wand mit 6 0 56 m langen 14 mm Armierungseisen Verbindung Fundament Ringanker mit 3 Gewindestangen M14 3 m lang Verbindung der Ballen untereinander ber 40 angespitzte Ballenn gel 3 3 aus Holz Leiterkonstruktion Ringanker beidseitig der Wand je zwei Kanth lzer 6 14 verbunden mit 5 Kanth lzern 6 14 Kanth lzer untereinander verbunden mit insgesamt 64 N gel 3 8x100 Innen 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht au en 1 cm Lehmpulz Putzarmierung innen mit Jutegewebe 200 g m 20 cm ber Ringanker 15 cm ber Lagerholz 0 35x4 92 m 1 8 m Befestigt mit einer Tackerklammer pro 10 cm 100 Klammern Lattung 4 6 5 Latten a 2 66 m befestigt mit 2 Strohschrauben und 2 Schra
247. d am Fu bie gesteif mit dem Oberjoch verbunden Diese Maf nahme sollte das Schr gstellen der obe ren Druckplatte verhindern dedoch vvurde zu Beginn des Testes festgestellt dass die Zylin der ber Kopf nicht arbeiten Ein Vorversuch hatte deutlich Arbeit und Frust sparen k nnen Die Zylinder wurden an der Oberseite mit bie gesteifen Anschl ssen versehen und einge baut Leider kippte nun unter Belastung das Oberjoch in Wandrichtung ab Verbesserungen Weitere Tests Es ist not wendig eine stabile Konstruktion mit seitlicher F hrung der Joche zu konstruieren Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 85 8 5 Wandtest 5 Spannungs Stauchungs Relaxations und Horizontalkraft test an einer unverputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen Ablauf Es wurde die bestehende Wand aus Wandtest 4 verwendet Der Testablauf gleicht dem aus Test 3 Das Oberjoch wurde bei 22 KN m umgesetzt und der Test bis zu einer Spannung von 40 kN m fortgesetzt Danach wurde die Relaxation ber einen Zeitraum von einem Monat gemessen Anschlie end wurde die Wand einem Horizontallasttest unterzogen Beobachtungen berraschender Weise er wies sich selbst der Stahlrahmen als so weich dass er durch ein Schr gstellen der Joche auseinandergedr ckt wurde Beim Umsetzten des Oberjoches wurde daher eine Gewinde stange als Zugelement eingebracht Da sich die Lasteinleitungsplatte schr g gestellt ha
248. d ein Ringbalken aufgelegt der zum Auf bringen der Vorkomprimierung gegen das Fundament abgespannt wird In den Vereinig ten Staaten wurden zum Erstellen solcher W nde eine F lle von Vorschriften die sich wie Bauanleitungen lesen in verschiedenen Building Codes abgelegt Die f nf dem Verfas ser bekannten Codes wurden im Rahmen die ser Dissertation bersetzt und zusammenge fasst und sind in Anhang IIl 3 US Amerikaniche Straw Bale Building Codes ver gleichend tabellarisch dargestellt Aufgrund der g nstigeren Knickl nge werden offene lasttra gende Systeme in der Regel aus flach liegen den Ballen errichtet Zur Ausbildung von Fens ter oder T r ffnungen werden mehr oder min der steif ausgebildete Holzrahmen eingesetzt die ber Ballenn gel in den Laibungen veran kert werden Oberhalb der Fenster bzw T r st rze kann nur bedingt Last in die Wand ein geleitet werden Auch hier geben die Building Codes Auskunft ber Details Teil III Konstruktionen aus Strohballen ditionell flach liegend ohne Verband aufge schichtet Sto und Lagerfugen dick mit Ze mentm rtel verfugt Abbildung 3 16 Nach Gruber 2003 56 bernimmt das so entste hende M rtelskelett sowohl die tragende Funk tion als auch die Funktion der Horizontalaus steifung Minke Mahlke 2004 18 gehen hin gegen davon aus dass die Strohballen selbst teilweise Lasten bernehmen und bezeichnen die Gagne Technik daher als hybrides System Wand
249. dann arretiert die des Durchtrocknens umkehrt Nach dem Last entfernt und nach 44 Wochen wieder Trocknen des Putzes tritt auch hier keine aufgebracht Nach dem Wiederaufbringen der messbare Stauchung mehr auf vgl Smith Last erfolgte eine spontane Stauchung die 2007 21 sehr schnell in die beschriebene Phase 3 berging TIME OVER 55 VVEEKS 0 0 z 1 4 lt 1 2 un 3 4 Q 1 x 11 Z 2 1 1 4 gt 11 2 52 Q 134 Z 2 F 220 42 Z 2 1 4 2 1 2 H a 2 2 3 4 B 3 3 3 314 G amp lt 3 1 2 C Q ez 33 4 m4 A 3 string Reis flach liegend 2 5 KN m 125 kg m 440 P B 3 string Reis flach liegend 10 kN m 135 kg m Z an C 3 string Weizen flach liegend 10 75 kN m 116 kg m 43 4 D 2 string Reis flach liegend 13 2 kN m 120 kg m es 5 E 3 string Reis hochkant liegend 10 kN m 117 kg m 5 5 F 3 string Reis flach liegend 2 5 KN m 136 kg m Drahtgewebe 7 G 3 string Reis flach liegend 10 KN m 135 kg m Drahtgevvebe lt 7 H 3 string Reis flach liegend 2 5 KN m 134 kg m Lehmputz 3 string Reis flach liegend 10 kN m 135 kg m8 2 D Abbildung 7 2 Darstellung des Kriechverhaltens aus Smith 2003 6 8 Schmidt 2003 Strohballendruckversuche Der Autor ist Architekt und f r seine lasttragenden zweigeschossigen Strohgeb ude bekannt Die Versuche wurden an der Hochschule f r Technik und Wirtschaft HTW Chur Schweiz durchge
250. de auf Phase 3 ist bei der lehm verputzten Probe deutlich ausgepr gter der weitere Kurvenverlauf jedoch gleich m iger als bei dem zementverputzten Bal len Zhang 2000 9 No 4 no render No 8 earth render 16041 No 11 cement render Spannung kN m co 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Stauchung Abbildung 5 2 Spannungs Stauchung Diagramm verputzter und unverputzter flach liegender Ballen Lasteinleitung oben und unten direkt in den Putz ver ndert nach Zhang 2000 10 Putz teilweise oder nicht direkt belastet siehe hierzu Abbildung 5 3 und Abbildung 5 4 Die Ergebnisse dieser Tests werden in Zhang 2000 nicht weiter ausgef hrt Anhand von Fotografien und Diagrammen lasst sich jedoch Folgendes ablesen Es kommt zu einem Abscheren und Bre chen des Putzes Bel nicht vollst ndig mitbelastetem Putz verh lt sich der Ballen weicher Phase 3 ist bei diesen Ballen weniger ausgepr gt Ob sich die Ballen mit teilweise belastetem Putz oder unbelastetem Putz insgesamt steifer verhalten ist nicht ersichtlich 2000 15 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 34 80 No 4 no render No 6 earth r only bale loaded 70 No 7 earth r r loaded at bottom 8 earth r r loaded completely No 9 cementr only bale laded No 10 cementr r loaded at bottom 60 No 11 cementr r loaded
251. der Ballen bei einer Spannung von 40 kN m 5 10 2 Vergleich des Relaxationsverhal tens von HD Weizenballen und VVandkonstruktionen aus Stroh ballen Aus Abbildung 5 37 ist ersichtlich dass die Restspannung nach 24 Stunden der diskutier ten W nde h her ist als die der Einzelballen Erkl rt werden kann dies analog zu 5 10 1 bessere Einspannung Vorkomprimierung w hrend des Wandaufbaus 6 Ausblick und Forschungsbedarf Die im Rahmen dieser Dissertation gesammel ten Erkenntnisse zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballen konstruktionen k nnen einen ersten Ansatz zur statischen Berechnung von lasttragenden Strohballenkonstruktionen bieten Zur Verbes serung der Datenbasis w ren folgende Unter suchungen w nschenswert Weitere Tests an Ballen unterschiedli cher Stroharten Dabei muss darauf geachtet werden dass insbesondere die Erzeugungsbedingungen des Strohs und die Herstellung der Ballen vergleichbar sind Aufgrund der gro Ben Schwankungsbreite hinsichtlich der Dichte und der Abmessungen der Einzelballen Restspannung ozz FLorientiert HL orientiert Abbildung 5 37 Restspannung nach 24 Stunden der diskutierten W nde und Einzelballen Das Verh ltnis der o24 Werte der diskutierten W nde und Einzelballen gleicher Orientierung kann wie folgt beschrieben werden Flach liegende W nde zu flach liegenden Ein zelballen Oom 9 Hochkant liegende VV
252. der Ballen zwischen die seitlichen Begrenzun gen Das Verh ltnis von Horizontal zu Vertikal spannung betrug etwa 1 10 Die Stauchung verlief mit zunehmender Verti kalspannung ann hernd linear und betrug bei einer Vertikalspannung von 30 KN m ca 23 cm entsprechend 9 Verbesserungen Weitere Tests Vor weiteren Tests muss die Anordnung der Druckzylinder dahingehend ver ndert werden dass eine Schr gstellung der oberen Druckplatte mini miert wird In den folgenden Tests soll eine deutlich h here Spannung gefahren werden Die Bohlen k nnten durch horizontale Ausstei fungselemente am Rand der Wand ersetzt werden Durch das Material am Rand der Wand wo die Ballen weniger dicht sind als in der Mitte erg be sich vermutlich eine gleich m igere Spannungsverteilung ein geringeres Kippmoment der Ballenlage ber dem Ausstei fungselement und dadurch eine h here Stabili t t der Wand Die gegen Ausbeulen in die Wand eingelegten Bohlen sollten gegen seitliches Verrutschen gesichert werden 8 4 Wandtest 4 Verbesserung des Pr fstandes Ablauf Beobachtungen Testwand 4 wurde analog zu Testwand 3 aufgebaut Es wurden die gleichen Strohballen verwendet Als Ver besserung gegen ber Testwand 3 wurden die horizontalen Bohlen gegen seitliches Verrut schen gesichert F Abbildung 8 4 Arretierung der horizontalen Bohle bei Testwand 4 Im Unterschied zu Wand 3 wurden die Druck zylinder ber Kopf eingebaut un
253. der einzige Bruch eines Putzes bei allen durchgef hrten Tests bei denen die Lasteinleitung direkt erfolgte Bei allen flach liegenden Ballen die indirekt belastet wurden kam es zu mehr oder minder deutlichen Frak turen im Putz 2 Bei allen hochkant liegenden Proben bei denen der Putz indirekt belastet wurde dr ckte sich das Lasteinleitungsele ment in den Ballen ein w hrend der Putz nicht mitgestaucht wurde 3 Es erfolgte jedoch kein Bruch des Putzes Diese Ergebnisse sprechen f r eine direkte Lasteinleitung in den Putz 22 Abbildung 5 13 Beobachtete Versagensarten von verputzten HD Ballen 88 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Tabelle 5 8 E Module Trockendichten und Nullpunktverschiebung von verputzten HD VVeizenballen verschiede ner Orientierungen im Vergleich zu unverputzten HD Weizenballen Ballenorientierung prr E Modul Trockendichte Proben E Modul von kg m kN m bereich kg m Anzahl Weizen 100 FLV D 5486 0 55 106 121 FL generiert 304 1 11 FL VI 911 0 15 104 109 FL generiert 318 1 11 HL V D 0 69 83 100 HL generiert 1 18 HL VI HL generiert Ptr Trockendichte ep Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Testergebnissen FL Probe flach liegend HD VVeizenballen mit seitlicher Einspannung HL Probe hochkant liegend HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung V Verputzt D Direkte Lasteinleitu
254. derballen kann dieser obere Abschluss erhebliche Kosten verursachen die verringert werden k nnen wenn der Ringbalken nicht die gesamte Wandbreite berspannt Aus diesem Grund wurde untersucht welche Auswirkung eine partielle Belastung auf das Spannungs Stauchungsverhalten von flach liegenden und hochkant liegenden eingespannten unver putzten Einzelballen hat Es wurde je ein flach und ein hochkant liegender Weizenballen ge testet Dabei betrug die Lasteinleitungsbreite in beiden F llen 19 8 cm Abbildung 5 11 und Tabelle 5 7 zeigen dass die Elastizit tsmodule partiell belasteter Stroh ballen unabh ngig von der Halmorientierung niedriger sind als diejenigen voll belasteter Ballen Bei hochkant liegenden Ballen ist die ser Effekt deutlich ausgepr gter als bei flach liegenden Ballen Bei den flach liegenden Ballen wird die einge leitete Last offensichtlich besser verteilt 1 in Abbildung 5 12 als bei hochkant liegenden Ballen 2 Auf W nde bertragen stellt sich der Effekt des geringeren E Moduls zumindest bei flach liegenden Ballen nur f r die oberste Ballenlage ein F r W nde aus hochkant lie genden Ballen wird eine vollfl chige Lasteinlei tung empfohlen Spannung o kN m 10 Stauchung Abbildung 5 11 Vergleich der Elastizit tsmodule und Spannungs Stauchungs Kennlinien voll und partiell belasteter flach und hochkant liegender HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung
255. deutschland in der Bronzezeit erstmals kulti viert vgl Brockhaus 1989a 346f Renzenbrink 1993 144ff Reis Reis lat Oryza wurde ab dem vierten Jahr tausend vor Christus zunachst im tropischen Asien Thailand China kultiviert Reis hat heute gr te Bedeutung f r die Ern hrung vor allem in Asien Hauptanbaugebiete sind heute die tropischen und subtropischen Gebiete Asiens und Amerikas Es existiert eine aus gesprochen hohe Sortendiversit t Allen Sor ten ist ein sehr hoher Wasserbedarf gemein vgl Brockhaus 1992 244f Renzenbrink 1993 78ff Teil 1 Stroh als Baustoff Roggen Hauptanbaugebiete des Roggens lat Secale cereale sind Nordeuropa und Sibirien Der Roggen wurde vermutlich in den 15 11 vorchristlichen Jahrhunderten erstmalig in Nordeuropa kultiviert wo er sich besser an das sich verschlechternde Klima anpassen konnte als Weizen und Gerste Er diente den Germa nen als wichtiges Brotgetreide Der Anbau wurde von den Slawen und Kelten bernom men Roggen ist das anspruchsloseste Getrei de Er stellt an B den und Klima deutlich ge ringere Anforderungen als Weizen oder Gerste vgl Brockhaus 1992 477f Renzenbrink 1993 130ff Weizen und Dinkel Weizen lat Triticum vom althochdeutschen VVeizi der Wei e nach der Farbe des Mehis ist neben der Gerste das lteste Ge treide Wie diese wurde er in den Hochkulturen des Zweistromlandes in der Jungsteinzeit in Teil 1 Stro
256. die Span nungs Dehnungs Werte aus Cul ER un 20 40 stauchung t Er Bale 1 p 195 kg m flach legend 2 Bale 2 p 133 kg m flach legend Bale p 151 kg m hochkant liegend Bale p 133 kg m hochkant liegend Abbildung 1 1 Spannungs Stauchungs Diagramm flach und hochkant liegender Ballen Daten aus Bou Ali 1993 Anhang A die Spannung f r die flach liegenden Ballen wurde aus den Last lbs und den Ballenabmessungen in neu ermittelt Anm d Vf 5 a LH 8 hy T w AA Yal 100 Rohdichte p Abbildung 1 2 Maximalspannung in Abh ngigkeit von der Ballendichte eigene Darstellung Daten aus Bou Ali 1993 49 1 2 2 W nde W nde wurden vertikal und horizontal in und senkrecht zur Wandebene belastet Es wurden insgesamt 9 W nde bestehend aus flach liegenden Weizenballen getestet Die Strohballen wurden mit Stahlst ben im Abstand von 2 Fu an den VVandenden 1 Fu miteinander verbunden Die VVandh he betrug 1 63 m die Wandl nge 2 46 m und die Wanddicke 0 58 m Die Dichten der W nde sind in der Arbeit nicht dokumentiert Tests mit vertikaler Last 3 Testw nde Abbildung 1 3 Es wurden drei W nde getestet Belastet wurde bis 71 kN entsprechend ca 50 kN m Bel einer Wand wurde bei 50 kN m ein Ausbeulen beobachtet Alle VVande hielten der Belastung
257. die Spannung unter 20 kN m f llt so lange nachdr ckt bis die 20 kN m wieder erreicht und konstant h lt Kriechmodus Nach der Relaxationsphase von 24 h wurde Wasser bis zu einer H he von 10 cm in die beschriebene Wanne eingegossen und kons tant gehalten 11 Durch den Einfluss des Wassers sank die Spannung unter 20 kN m die SPS erh hte die Spannung auf 20 kN m die Kriechphase begann Die Weg nderung wurde ber 48 h jeden Zehntel Millimeter auf gezeichnet 12 3 4 2 6 Spannungs Stauchungstests an verputzten Strohballen Es wurden insgesamt 12 Spannungs Stauchungstests je 6 an flach liegenden und hochkant liegenden verputzten Strohballen durchgef hrt Je Halmorientierung wurden 3 Tests bei wel chen die Last direkt in den Putz eingeleitet wurde und 3 Tests bei denen die Last nur indirekt ber die Strohballen in den Putz einge leitet wurde vorgenommen vgl Abbildung 3 6 Die Lasteinleitungsbreite betrug bei den Tests bei denen die Ballen indirekt belastet wurden 32 cm Die Maximalspannung sowie alle Spannungswerte beziehen sich bei diesen Tests auf die Lasteinleitungsbreite Bei den Tests bei denen eine direkte Kraftein leitung in den Putz erfolgte wurde ein kraft schl ssiger Verbund zwischen Putz und Last einleitungsplatte mit Gips hergestellt 1 2 Abbildung 3 6 Lasteinleitung direkt 1 und indirekt 2 in die Putzschicht Um einen Einfluss der unterschiedlichen Bal lenabmessungen hinsichtl
258. e ballenb ndige Skelett stehen de Q Ballen 70 cm Wandst rke verwendet wurden Die h chsten Prim renergieinhalte wiesen das AbZ konforme Rahmensystem aufgrund einer zus tzlich geforderten D mmung an der Au 151 Renseite der Konstruktion gefolgt von einem Schiebentragwerk aufgrund des hohen Holz anteils und dem System Gagne auf Diese Werte bis zum Faktor 10 niedriger als die Prim renergieinhalte konventioneller Kons truktionen mit gleichem U VVert Au er dem ausgesprochen g nstigen Wert des Strohballengew lbes sind die lasttragen den Konstruktionen im oberen Mittelfeld plat ziert Zus tzlich wurde der Einfluss von Beklei dungssystemen auf den Prim renergieinhalt der Konstruktionen untersucht Am g nstigsten schneiden Konstruktionen ab die innen wie au en lehmverputzt sind Hier ist einzuwenden dass vom Einsatz von Lehmputzen im Au enbereich in gem igten Klimazonen auf Grund der hohen Witterungs belastung abgesehen werden sollte Holzverschalungen haben einen h heren Pri m renergiebedarf als Lehmputze Werden Kalk oder Zementputz eingesetzt erh ht sich der Prim renergiebedarf weiter Werden Prim renergieinhalt und Witterungs best ndigkeit betrachtet kann die hinterl ftete Holzverschalung empfohlen werden die zu dem einen besseren Schutz des Strohs vor Feuchtigkeitsbelastungen durch Schlagregen bietet als die anderen Konstruktionen 6 Zur W rmeleitf higkeit und zum W rmedurchgan
259. e Masse der hre wird der Halm vertikal belastet Die H he des Halmes kann in der Natur das 500 fache des Halmdurchmes Teil 1 Stroh als Baustoff sers an der Basis betragen Ein Halm ist ex trem schlank Schlanke Bauteile neigen zum Ausknicken d h sie biegen sich unter Belas tung 2 in Abbildung 1 3 und brechen im Ex tremfall Auch hier kann die Belastbarkeit z B durch Verlagerung des Materials weg vom 23 Zentrum an die Peripherie optimiert werden Ein Rohr entsteht 3 in Abbildung 1 3 Durch Wind wird ein Halm auch horizontal belastet Dabei ist die Windrichtung nicht vor hersehbar Am Beispiel des Biegebalkens wurde gezeigt wie ein Querschnitt auf eine in eine bestimmte Richtung wirkende Kraft hin optimiert werden kann Aus dieser Optimierung resultiert eine Schw chung des Bauteils gege n ber Kr ften die aus anderen Richtungen wirken Aus einer Optimierung eines Bauteils f r jegliche horizontale Belastung resultiert wiederum das Rohr 5 7 in Abbildung 1 3 F m l pulu 5 VZ lt 6 7 lt 1 2 3 7 Abbildung 1 3 Statisches System eines Stroh halms Die Statik des Strohhalms ist sovvohl durch die Verlagerung des Materials vveg vom Zentrum an die Peripherie Bildung eines Rohres als auch durch die Verwendung unterschiedlich belastbarer Materialien innerhalb des Rohr mantels optimiert Ein Strohhalm kann vereinfacht mit einer stahl verst rkten Betonst tze verglichen werden
260. e Verschalung selbst geht nicht weiter in die Berechnung des VVarmedurchgangsvviderstandes ein Kondition Richtung des W rmestromes Quelle horizonal m K VV aufw rts m K W Stark bel ftete Luftschicht R R 0 13 0 04 Willems Schild Dinter 2006 2 9 2 13 3 R und U Werte verschiedener Schichtfolgen Beispiele f r die Berechnung von Schichtfolgen 3 1 Putz 4 cm HD Ballen parallel 43 cm Putz 4 cm Schicht Schichtdicke A W mK R m K W _ m VVarme bergangsvviderstand innen R 0 13 Lehmputz 0 04 0 800 0 05 Strohballen W rmestrom parallel zur Faser 0 48 0 080 6 00 Lehmputz 0 04 0 800 0 05 VVarme bergangsvviderstand au en R 0 04 W rmedurchgangswiderstand R 6 27 mzK VV W rmedurchgangskoeffizient U 0 159 VV m K 3 1d Putz 4 cm Holz 12 cm Stroh parallel 36 cm Putz 1 cm Schalung Schicht Schichtdicke A W mK R m K W 0 00 0 Anhang 11 5 Zu den W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 130 LELY u uonynuilsuoyu lj equoJ1 S u luonsi lun s p u lu lzijJ owsBueBuoSinp uuuBAA u p nz cili 6ueuuv 9310 r 9 21 4 71 4 WI 9 l u lleg j qH n l ysu uul L Y zw AVY u 15 AN Bunsseyuswwesnz ot u uu29 1 nz 5 yw 181 u b r pucul u q u u uolI p luosi lun yanap yu ji jneg uu AA u sJo jsuS9 1np 1 1 pu
261. e im Westerwald unter der Leitung von Gernot Minke eine nicht lasttragende Strohballenkuppel als Tonstudio errichtet sie he Abbildung 1 5 Im Februar 2006 erwirkte der Fachverband f r Strohballenbau auf der Grundlage zahlreicher Tests eine erste bauaufsichtliche Zulassung f r Baustrohballen Im Sommer 2006 entstand in einem Workshop unter der Leitung von Gernot Minke und dem Verfasser ein nicht lasttragen des Strohballengew lbe in Bad Schussenried Abbildung 1 5 Im gleichen Sommer wurde im 112 Rahmen der vorliegenden Dissertation ein selbsttragender Bogen aus Strohballen errich tet T pa a Abbildung 1 4 Club 99 1 und Strohpolis 2 in Sieben Linden Fotos Scharmer Anfang 2007 wurde mit Stroh unlimited Itd die erste Strohballenbaufirma in Deutschland ge gr ndet Im Sommer 2007 wurden in einem weiteren Workshop unter der Leitung von Gernot Minke unter Mitwirkung des Verfassers drei selbsttra gende Tonnengew lbe in Tamera Portugal errichtet Abbildung 1 5 Diese Bauweise er fordert es jeden Ballen zweiseitig auf Gehrung zu schneiden Die dazu verwendete Strohbal lens ge wurde im Rahmen der vorliegenden Dissertation entwickelt und hergestellt Abbildung 1 5 1 Strohballenkuppel im Westerwald 2004 Foto Minke 2 Nicht lasttragendes Strohbal lengew lbe Bad Schussenried 2006 Foto Frick 3 Selbsttragende Strohballengew lbe in Tamera 2007 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 2 Zur Kl
262. ed mmt mit 0 1 m Holzweichfaserplatte Seitlich zur Halterung der Ballen je ein Kantholz 3 5 geschraubt alle 30 cm mit 4 5x60 9 44 m Kantholz 32 Schrauben Obere Lasteinleitungsplatte gleiche Konstruktion Nach jeder 2 Ballenlage wird ein Leiterrahmen eingelegt bestehend aus 4x Dachlatte 3 5 4 72 m lang 4 5 Sperrholzsprossen 0 02x0 16x0 4 m Verbindung Dachlatte Sprosse je Sprosse 4 Schrauben 6x80 und 4 Schrauben 6x100 je 18 Schrauben 6x80 und 6x100 Verbindung der Lasteinleitungsplatten und Leiterrahmen ber Spannelemente Au en 6 Sperrholzstreifen 2 75 m lang 10 cm breit 2 cm dick Befestigung mit 3 4 5 60 Schrauben je Streifen und Lasteinleitungsplatte Leiterrahmen 72 Schrauben Innen 4 5 Windrispenb nder 2 75 m lang 2x40 Befestigung mit je 5 Schrauben 3 5 30 je VVindrispenband und Lasteinleitungsplatte Leiterrahmen 12 375 m Windrispenband 90 Schrauben Innen 20 cm breiter Streifen Jute ber bergang Ballen Kasteinleitungsplatte 25 cm breiter Streifen ber bergang Leiterrahmen Ballen 2x 0 20x4 72 0 25 4 72 4 25 m angeheftet mit Tackerklammern alle 10 cm 190 St ck Innenseite 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmpuitz St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter f r 2 75 m Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x50 pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 108 GLL Y s po
263. ehen au en im EG mit Faserze mentplatten beplankt und im OG mit einer St lpschalung verkleidet Die W nde der Ni schen bestehen aus beidseitig verputzten 36 cm dicken Strohballen Rund um den Essbe reich ist eine Reihe tragender Holzst tzen angeordnet tul Ba m n n Abbildung 6 2 Skizzen zu dem zweigeschossigen Hybridgebaude 1 138 Teil III Konstruktionen aus Strohballen n n ran SEN R E mi l b m Ansicht von Westen Grundriss Abbildung 6 3 Skizzen zu dem zweigeschossigen Hybridgeb ude 2 Der Fu boden ist mit Strohballen 70 cm auf Die Innenw nde 17 5 cm dick bestehen aus Paletten ged mmt und mit einem Anhydfritest Gr nlingen als Sichtmauerwerk die die W r rich versehen Das begr nte Dach besteht aus mespeicherf higkeit des Geb udes erh hen 36 cm hohen im Abstand von 53 cm verlegten F r dieses Geb ude wird der Passivhaus Sparren die mit Strohballen ged mmt sind standart nach PHPP 2007 erreicht Tabelle 6 2 Daten des entworfenen zweigeschossigen Geb udes in Hybridbauweise EBF berbaute Bruttovolumen First Traufh Bevvoh Q m Flache m V m h he m he m ner kVVh m a 345 28 232 00 1771 8 71 6 68 6 14 6 Energiebezugsflache nach PHPP Jahresheizw rmebedarf nach dem Monatsverfahren des PHPP 2007 Abgesehen von Einbauvvarmebr cken der Fenster vvurden keine VVarmebr cken ber cksichti
264. ei 1 3 Fenster ffnung kN m 3 12 3 36 3 80 4 20 4 80 5 00 Max Linienlast bei 20 kN m und 1 3 Fenster ff kN m 4 80 6 40 9 33 12 00 16 00 17 33 2 Spannweite bei 2 seitiger Belastung bei einer maximalen Spannung von 20 kN m und einer Dachneigung von 20 2 1 Eingeschossig Gleichung 1 Pzul d omaxW mit Pzul Maximal zul ssige Wandlast d Wanddicke Stroh omaxW Maximale Spannung 20 kN m 2 3 Gleichung 2 DeqD I mit D Dachlast qD Flachenlast Dach VVirklange auf eine VVand Bedingung D Pzul Gleichsetzen 00 Umstellen und K rzen I d omaxVV qD s 2 l mit s Spannweite Gleichung eingeschossig s 2 d omaxW qD Anhang lll Zu den statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Strohballenkonstruktionen A 140 VVL V u uonyna suoyu llequons u zu le pun u uosne s nz 1 Bueyuy yoys y lppuEAA 1SE DUEAA fissejnz ewixey p InZd uU bunu l l Mxewo S Pp y7 NZ4 6issouos Bu g p e ssiipunio A9y9s yeipenb Bunjsejag s bni s p l q i wuueds 4015 u 270 SNe HaJ AISNIY YONS u gr 0 SNe pueM HO AlSIny 6611 18 0091 er S 00 L 8 6 197 079 RA 087 210 ns USWUEUSNY yos WI 9 SNe DPUEM SO 9 7 uoep 1 2 puelsgeusuleds DUB SQEU LIEdS 0F S 9211 O G E6E A vg e 8217 60 9872 0022 20 LE
265. eiches zunehmend an Steifigkeit Bei den lockeren Ballen ist es schwer einen linearen Bereich zu erkennen Die Steifigkeit nimmt deutlich langsamer zu als bei den dich ten Ballen F r das Bauen mit Strohballen ist nicht der gesamte Teil des erstellten Kennlinienfeldes relevant Daher wird in Abbildung 2 2 der rele vante Ausschnitt dargestellt Q A Q O 0 Q O N lt 2 x b 25 5 c G o 00 O 10 15 20 Stauchung 1 1 1 76 96 kg m 1 1 1 4 117 73 kg m 1 1 2 69 71 kg m 1 1 1 5 111 08 kg m 1 1 3 71 16 kg m 1 1 1 6 107 41 kg m Abbildung 2 2 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen flach liegend ohne seitliche Einspan nung Ausschnitt Bei der Betrachtung des Ausschnittes wird deutlich dass der linear elastische Bereich nicht im Nullpunkt des Koordinatensystems beginnt sondern ihm ein Aussteifen der Bal len voran geht Dass die einzelnen Kennlinien nicht im Koordinatenursprung beginnen resul tiert aus der beschriebenen Anfangskraft von 1 7 kN no Abbildung 2 3 Ballen 1 1 1 5 bei einer Spannung von ca 130 KN m Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 47 Tabelle 2 1 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach liegend ohne seitliche Ein spannung Proben 1 Abmessungen u Ptr 10 Oe E40 Ep E Modul nummer m g g kg m kN m kN m kN m b h
266. eifungs elemente eingesetzt werden um die Stabilit t der Wand zu gew hrleisten Horizontalaussteifung Eine Aussteifung durch diagonale Verstrebungen ist nicht prakti kabel da alle Strohballen im auszusteifenden Feld entsprechend ausgeklinkt werden m ss ten Ebenso scheidet die Aussteifung durch Teil III Konstruktionen aus Strohballen VVindrispenbander und Plattenmaterial aus Die Aussteifung ist also nur durch Einspan nungen biegesteife Anschl sse oder Innen w nde m glich Wandbekleidung Als Wandbekleidung bietet sich innen wie au en ein mehrlagiger Putz an Das Anbringen von Verschalungen erfordert eine Unterkonstruktion die an der Wand selbst oder durch die Ballen in den St tzen zu fixie ren ist 3 1 2 Ballenb ndiges Skelett Bb Ske lett Abbildung 3 2 Prinzipskizze ballenb ndiges Ske lett Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Beim ballenb ndigen Skelett Abbildung 3 2 liegen die lasttragenden St t zen b ndig in der Ballenebene Das Skelett kann sowohl an der Innen als auch an der Au enseite der Wand angeordnet werden Die Ballen m ssen zur Aufnahme der St tzen aus geklinkt werden Da beim Ausklinken keine Ballenbindungen durchtrennt werden d rfen ist der Einsatz hochkant liegender Strohballen ausgeschlossen Stehende Strohballen sind evtl m glich machen aber eine horizontale Anbindung der Ballen an die St tzen n tig Ein Verlegen der Strohballen im Verband ist m glich
267. einer station ren Anlage erfolgen Ein weiterer Vorteil einer Vor fertigung besteht darin dass sie Witterungsge sch tzt in einer Halle erfolgen kann Die Ele mente br uchten auf der Baustelle dann nur noch zusammengesetzt werden Diese Ma nahme w rde die Witterungsabh ngigkeit des lasttragenden Strohballenbaus deutlich redu zieren Wird die Komprimierung nicht auf ein Mal sondern durch z B mehrfaches nachziehen von Spannelementen aufgebracht sind niedri gere Vorspannungen als die erw hnten erfor derlich Unter der Annahme dass sich lasttragende Strohballenw nde w hrend der Nutzungszeit setzten d rfen kann eine Kriechverformung zugelassen zu werden Wiederum ausgehend von einer Maximalspannung von 20 kN m einer Vorspannung in derselben H he und unverputzen W nden stellt sich die Frage in welcher H he eine Kriechverformung maximal auftreten w rde Smith 2003 kommt wie oben beschrieben zu dem Ergebnis dass W nde aus flach liegenden Strohballen nach 15 Wochen nicht weiter kriechen W nde aus hochkant liegenden Ballen nach 44 Wochen Unter dieser Pr misse wird aufgrund der in dieser Dissertation durchgef hrten Kriechver suche mit HD Einzelballen f r W nde aus hochkant liegenden Ballen eine ultimative Set zung von 1 7 f r W nde aus flach liegenden Ballen eine Setzung von 3 1 prognostiziert Bei dieser Berechnung wurde angenommen dass das Kriechverhalten von Einzelballen zu Strohballenw nde
268. eitere Informationen waren nicht auffindbar Mark Bigland Pritchard Adrian Pitts 2006 Basierend auf der Doktorarbeit von Bigland Pritchard wurde 2006 der Artikel Evaluation of Strawbale Building Benefits and Risks in rium ber cksichtigt nur Energie aus nicht er neuerbaren Quellen Energieinhalte von Holz Holzschnitzeln Wasser Sonne etc sind daher nicht miterfasst Zur Klassifizierung wird der obere Heizwert einer Ressource verwen det Der PEI beschreibt also die Menge an nicht erneuerbarer Energie die ben tigt wird um ein Bau Produkt herzustellen Unber cksichtigt bleibt hier der Energieaufwand f r den Trans port der Baustoffe zur Baustelle und f r den Einbau Die Prozesse die zur Herstellung des Produk tes notwendig sind werden Prozesse erster Ordnung genannt Die Prozesse die zur Hers tellung von Hilfsmitteln welche zur Herstellung der Produkte ben tigt werden sind Prozesse zweiter Ordnung Architectural Science Revue Vol 49 Nr 4 publiziert Die Autoren gehen davon aus dass das Stroh auch gepresst w rde ohne Verwendung im Strohballenbau zu finden und veranschlagen lediglich einen Energieaufwand f r den Trans port der Ballen vom Feld zur Baustelle Wird das Stroh auf der Baustelle umgepresst so entsteht f r 400 Ballen die Menge die laut der Autoren f r ein 150 m Haus ben tigt wird ein Energieaufwand von 0 34 GJ Wird von einer Ballendichte von 100 kg m und Ballen abmessu
269. eizenballen mit Finspannung bei einer Startspannung von 40 kN m unter sucht Tabelle 5 17 listet physikalische Ballen eigenschaften und Testergebnisse auf Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 19 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Die Kennlinien beider Proben unterscheiden sich trotz der unter schiedlichen Orientierung nicht wesentlich Die Relaxation der flach liegenden Probe f llt ge ringer aus jedoch hat diese auch die h here Trockendichte nz b 5 G o 0 0 nz 9 Zeit t h Abbildung 5 19 Relaxationsdiagramm der partiell belasteten unverputzten HD Weizenballen mit seitli cher Einspannung ausgehend von einer Startspan nung von 40 kN m Tabelle 5 17 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse partiell belasteter HD Weizenballen Proben Abmessungen b fl 1 4 14 1 0 663 0 476 0 364 0 100 108 24 hl 1 4 15 1 0 806 0 363 0 473 0 095 104 63 u Ptr nummer m g g kg m h OR24 64 26 62 64 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Orz4 Rest spannung nach 24 Stunden 6 Untersuchung des Kriechverhaltens von Einzelballen Die Tests zum Kriechverhalten von Einzelbal len wurden wie in Teil II Abschnitt 3 4 5 Tests mit dem Kriechpr fstand beschrieben an flach und hochkant liegenden unverputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung durchgef hrt Getestet wurden insgesa
270. elle 5 7 listet physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse auf Aus dem Relaxationsdiagramm Abbildung 5 11 ist ersichtlich dass die Kennlinien der 60 kN m Proben obwohl in der Tendenz weniger dicht h her liegen als die der 40 kN m Pro 10 20 30 ben Probe 1 3 1 1 hat eine deutlich h here 5 sisli Trockendichte als Proben 1 3 1 2 und 1 3 1 40 KNim 1 3 1 3 92 kgims 60 KN m 1 3 2 1 93 kg m nn 7 7 die geringste Relaxati 60 kN m 1 3 2 2 86 kg m 60 kN m 1 3 2 3 93 kg m on der m Proben S nz b 5 o 0 0 o nz Abbildung 5 8 Relaxationsdiagramm flach liegen der unverputzter HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung im Langzeittest os 40 und 60 kN m Tabelle 5 7 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Probennummer Abmessungen u Ptr OR24 OR120 OR4s0 m g g kg m b h 40 kN m 1 3 1 1 0803 0 360 0 480 0 130 10103 178 00 69 50 59 77 40 kN m 1 3 1 2 0 812 0 360 0 480 0 125 90 064 177 000 66 66 46 14 40 kN m 1 3 1 3 0 861 0 360 0 480 0 120 91 83 76 00 64 23 44 83 2 40 kN m 0 825 0 360 0 480 0 125 94 24 77 00 66 80 50 24 60 kN m 1 3 2 1 0 846 0 360 0 480 0 113 93 436 179 000 61 91 60 KN m 1 3 2 2 0 850 0 360 0 480 0 238 86 801 74 000 56 73 60 kN m 1 3 2 3 0 832 0 360 0 480 0 121 93 44 74 00 58 32 2 60 kN m 0 843 0 360 0 480 0 155 91 22
271. em unter 4 3 2 2 be schriebenen System entspricht Nach dem Ende des Testes wurde der Ballen ausge spannt und gelagert Auf diese Weise wurde je ein Switchgras und Miscanthusballen sowie 14 HD Weizenstrohballen getestet 3 4 6 Versuche an W nden aus Stroh ballen Bei W nden aus Strohballen sollte nicht nur das elastomechanische Verhalten untersucht werden sondern auch Konstruktions und Aufbaumethoden entwickelt und getestet wer den Daher sind Versuchsaufbau und Versuchs durchf hrung Teil des Tests und werden in Anhang ll 2 dargestellt 74 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 4 Material 4 1 Strohballen lm Rahmen dieser Arbeit vvurden insgesamt 225 Strohballen zu Testzvvecken vervvendet Davon entf llt der gr te Teil mit 169 ganzen und 26 gek rzten Ballen auf HD Ballen aus Weizenstroh Daneben wurden je 6 HD Ballen aus Weizen Roggen und Gerstenstroh sowie 3 HD Ballen aus Bohnenstroh und je 2 aus Hanffasern Switchgras und Miscanthus unter sucht Zus tzlich wurden 3 Quaderballen aus Weizenstroh getestet Das Stroh der verwendeten Stroharten wies deutliche Unterschiede in der Erzeugungswei se der Ernte und Presstechnik sowie in der strukturellen Beschaffenheit auf Timo Struwe f hrte im Rahmen seiner Diplomarbeit Struwe 2007 29 im Vorfeld seiner Versuche optische und taktile Untersuchungen zur Bewertung der strukturellen Beschaffenheit der Versuchsbal len du
272. en Nach der Auswertung der ersten Testergeb nisse wurde jedoch klar dass die Werte von Einzelballen schwer mit denen von W nden vergleichbar sind da Einzelballen innerhalb einer Wand einerseits durch die benachbarten Ballen und andererseits durch die in vielen Strohballenkonstruktionen eingesetzten Stroh ballenn gel und Fundamentanker in ihrer Querdehnung behindert werden Daher wurde bei weiteren Tests eine seitliche Einspannung eingef hrt die der Situation ei 66 nes Strohballens in einer Wand eher ent spricht Abbildung 3 1 Einspannung von Einzelballen in W nden durch Nachbarballen und Verst rkungs elemente wie Ballenn gel und Fundamentanker Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 3 3 Definition vervvendeter und zu ermittelnder Kennvverte 3 3 1 Dichte der Versuchsballen Zur Ermittlung der Dichte der Versuchsballen wurde der Ballen gewogen und durch das Pro dukt aus der in Anlehnung an DIN EN 822 ermittelten L nge Breite und H he der Ballen dividiert Alternativ zur H he und Breite der Ballen wurden bei einigen Versuchen die Ka nalma e der verwendeten Strohballenpresse eingesetzt Dabei ist o Ballenrohdichte kg m m Masse des Ballens kg l Ausgangsl nge des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m b Ausgangsbreite des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m alternativ die Breite des Kanals der vervvendeten Strohballenpresse ho Aus
273. en Ein fach und wirkungsvoll OkobuchVerlag Staufen Minke Gernot 2001 Das neue Lehmbau handbuch Okobuch Verlag Staufen 5 Auflage Minke Gernot Mahlke Friedemann 2004 Der Strohballenbau Ein Konstruktions Verzeichnis der Quellen handbuch kobuch Verlag Staufen 1 Auflage Murphy D Bockisch F J Menuhr A S 1999 M glichkeiten und Chancen von heimischen nachwachsenden Rohstoffen zur Nutzung als D mmmaterial Bundesfor schungsanstalt f r Landwirtschaft FAL Landbauforschung Volkenrode Sonderheft 203 New Holland 2005 New Holland BB900 Square Baler CNH America LLC ORNL 1998 Tests zum W rmeleitverhalten von Strohballenw nden Oak Ridge Nati onal Labs USA Peperhowe S 2005 Pers nliche Mitteilung Peperhowe ist Productmanager der Firma Claas Harsewinkel im Bereich Strohballen pressen Renzenbrink Udo 1993 Die sieben Getreide Philosophisch Antrophosophischer Verlag am Goetheanum Dornach Schweiz Dirk Scharmer 2007 Pers nliche Mitteilung Scharmer ist Gesch ftsf hrender Vorsitzen der des Fachverbandes Strohballenbau Deutschland e V FASBA Architekt und Strohballenbaupionier Schmidt Werner 2003 Strohballendruck versuche Atelier Werner Schmidt Trun Schweiz Schneider Klaus J rgen 1998 Bautabellen f r Architekten 13 Auflage Werner Verlag D sseldorf Schneider Klaus J rgen 2002 Bautabellen f r Architekten 15 Auflage Wern
274. en Putz und Lasteinleitungselementen verzichtet Gut sichtbar ist dass sich die Stauchung bis ca 1 zun chst ohne wesentliche Span nungszunahme erh ht Dann liegt die Lastein leitungsplatte kraftschl ssig auf die Spannung steigt vergleichbar mit den anderen Proben dieser Gruppe an Bei Probe 1 5 7 2 ist ein pl tzliches Abknicken der Kurve und eine Stauchungszunahme ohne wesentliche Erh hung der Spannung sichtbar An diesem Punkt fand ein Bruch des Putzes statt Abbildung 2 10 Bruch des Putzes bei Probe 1 5 7 2 Tabelle 2 4 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach liegend verputzt mit seitli cher Einspannung Proben Abmessungen u Dir nummer m g g kg m b h 1 5 6 1 1 5 6 2 1 5 6 3 indirekt 1 5 7 1 1 5 7 2 1 5 7 3 amp direkt u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am N NIN N N N 010 Oe E40 Ep E Modul kN m kN m kN m 37 20 3 29 0 47 1449 46 34 39 5 86 0 06 650 54 19 96 5 39 0 04 634 23 30 517 4 846 0 153 911 412 37 177 1 88 1 11 5034 33 30 23 2 04 0 36 3947 46 39 33 0 71 0 18 7476 60 5486 127 Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten 2 1 4 Spannungs Stauchungstest an einem partiell belasteten FL HD Weizenballen mit seitlicher Ein spannu
275. en prinzipiell anders verhalten als ungeteilte Bal len 2 Die beiden H lften von Ballen 2 und 3 wurden je mit der Schnittseite aufeinander gelegt und getestet 3 Mit Ballen 4 und 5 wurde analog verfahren jedoch wurde zwi schen die Ballenh lften ein d nnes Stahlblech eingelegt um ein ineinander Gleiten der Halme der beiden H lften auszuschlie en 4 Der weitere Testablauf entspricht dem der oben beschriebenen Spannungs Stauchungstests Verwendete Proben 1 4 16 1 1 4 18 2 Abbildung 3 8 Belastungstests mit halbierten Ballen 3 4 2 9 Spannungs Stauchungstests an stehenden HD Ballen mit dem HD Ballen Kombipr fstand Getestet wurden drei HD Kleinballen Proben nummern 1 5 3 1 1 5 3 3 aus Weizenstroh Die Durchf hrung erfolgte analog den flach und hochkant liegenden Strohballen wie oben be schrieben Jedoch wurden die Ballen seitlich nicht eingespannt und vor dem Versuch auf eine L nge von ca 75 cm gek rzt um ein Ein bringen in den Pr fstand zu erm glichen Je nach H he der Stauchung verstrichen bis zum Erreichen der Endspannung von 20 kN m 2 36 3 40 Minuten 3 4 2 10 Wiederausdehnungstests mit dem HD Ballen Kombipr fstand Nach den Spannungs Stauchungstests mit den Proben 1 1 3 1 1 1 4 3 vvurde die Las
276. en 60x140 und 10 N geln Pro St tze 2 Lochplatten 20 N gel x 2 3 St tzen 4 6 Lochplatten 46 N gel 15 cm breiter Streifen ber bergang Ballen Lagerholz 0 15x4 72 1 m angeheftet mit Tackerklammem alle 10 cm 50 St ck 30 cm Baupapier auf der Wandseite der St tzen 15 cm auf der Pfette zum luftdichten Anschluss Putz Holz 0 3x2 45x2 3 0 15x4 72 2 5 m Befestigt mit Tackerklammem alle 10 cm 2 45x2 3x10 4 72x10 105 Klammern Raum zwischen den Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 0 28mx0 06mx4 72m 0 08 m Nach jeder 2 Ballenlage Leiterrahmen eingelegt bestehend aus 4x Dachlatte 3 5 4 72 m lang 4 5 Sperrholzsprossen 0 02x0 16x0 4 m Verbindung Dachlatte Sprosse je Sprosse 4 Schrauben 6x80 und 4 Schrauben 6x100 je 18 Schrauben 6x80 und 6x100 Befestigung Leiter St tze durch Halfen und Halfenanker Pro St tze 1 Halfe 1 2 m 2 Halfenanker Verbindung Halfenanker Leiter mit je 6 Schrauben 3 5x20 Summe 27 Schrauben Innenseite 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmputz Lattung 3 5 6 Latten ber die Wand verteilt Befestigt mit je 5 Schrauben an den Leiterrahmen und am Lagerholz 5 Schrauben x 6 Latten 30 Schrauben 4 5x60 St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter f r 2 75 m Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 99 1 5 Doppelskelet
277. en Ballen nach 24 h OnRzavvnL F Restspannung einer Wand aus hochkant liegenden Ballen nach 24 h Or120 F Restspannung nach 120 h 5 Tage Onaso F Restspannung nach 480 h 20 Tage ORzooo F Restspannung nach 2000 h 83 Tage ov F Vorspannung kN m O r F Vertikalspannung bei W nden aus flach liegenden HD Ballen kN m F Vertikalspannung bei W nden aus hochkant liegenden HD Ballen kN m ox F Relaxation Phi o F Relative Luftfeuchte 96 Sonderzeichen E dimensionslos F Arithmetisches Mittel der entsprechen den Argumente C E Grad Celsius 162 Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen Verzeichnis der Quellen Acton R U Zitiert in Stone 2003 Building Green 2007 1995 Tests zum thermisch Verhalten von Strohballen Sandia National Laboratories USA Ashour Taha 2003 The use of renevvable agricultural by products as building materials Zagazing Universitat Benha Branch Kairo Dissertation Aufhammer G Fischbeck G 1973 Getrei de Produktionstechnik und Vervvertung DLG Verlags GmbH Frankfurt Main Bauer Georg 2003 Faszination Landtechnik 100 Jahre Landtechnik Firmen und Fabrikate im VVandel DLG Verlags GmbH Frankfurt Main Becker M Nehring K Hrsg 1965 Hand buch der Futtermittelkunde Band 2 Verlag Paul Parey Hamburg Berlin Bigland Pritchard M Pitts A 2006
278. en Ballen um 13 2 bei hochkant liegenden Ballen um 8 08 niedriger als im Kombitest Tabelle 5 12 zeigt die Daten im Vergleich Das mehrfache Wiederherstellen der Start spannung im Langzeittest bildet das Nach spannen von Lasttragenden Strohballenkons truktionen in der Praxis ab Der Vergleich zwi schen Kombi und Langzeittest konnte best ti gen dass dieses Nachspannen einen positiven Effekt auf die Relaxation hat lt gt N gt b 5 o 0 0 o nz flach liegend hochkant liegend m Langzeittest Kombitest Abbildung 5 22 Vergleich der Restspannung nach 24 Stunden bei eingespannten nicht verputzten flach und hochkant liegenden HD VVeizenballen im Langzeit und Kombitest bei einer Startspannung von 40 kN m Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 95 Tabelle 5 12 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse zum Einfluss des Testsetups bei HD VVeizenballen im Langzeit und Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Anzahl Dichtebereich Proben kg m Probengruppe u OR24 Ptr g g kg m 70 HL Langzeittest HL Langzeittest 0125 94 24 77 00 0 110 97 754 75 19 HL Kombitest 0 127 94 584 63 80 HL Kombitest 0 114 100 54 67 11 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte o Restspan 89 111 nung nach 24 Stunden HL hochkant liegend FL flach liegend 5 6
279. en Trockendichtebereich liegen weisen hnliche Kurvenverl ufe auf Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 66 Tabelle 5 2 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Gersten und Dinkelballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Proben Abmessungen u Dir OR24 nummer m g g kg m 96 b h G 1 4 3 1 0 708 0 499 0 369 0 153 72 37 55 21 G 1 4 3 2 0 699 0 483 0 368 0 170 6930 160 27 G 1 4 3 3 10 694 0 483 0 368 0 145 88 60 Gerste D 1 4 4 1 0 870 0 479 0 368 0 147 84 52 D 1 4 4 2 0 913 0 482 0 371 0 147 80 68 D 1 4 4 3 0 888 0 475 0 366 0 134 82 45 Dinkel 0 890 0 479 0 368 0 143 82 550 62 65 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Or24 Rest spannung nach 24 Stunden G Proben aus Gerstenstroh D Proben aus Dinkelstroh Mittelwert aus den betreffenden Werten Tabelle 5 3 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Gersten und Dinkelballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Proben nummer Abmessungen u Ptr m g g kg m b h 0 824 0488 0 366 0 143 88 10 0 794 0346 0 476 0 144 86 60 0 832 0354 0 474 0 150 89 49 0 817 0 396 0 439 0 146 88 06 0 705 0323 0498 0 122 114 04 0 834 0341 0 509 0 135 105 73 0 883 0 400 0 503 0 080 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Or24 Rest spannung nach 24 Stunden B Proben aus Bohnenstroh H Proben aus Hanff
280. en Untersu chungen zum hygroskopischen elasto mechanischen und thermischen Verhalten von Weizen und Gerstenstrohballen durchgef hrt 8 Schmidt 2003 Strohballendruckversuche Untersuchungen an Quader und Kleinbal len 9 Vardy MacDougall 2006 Compressive Testing ad Analysis of Plastered Straw Ba les Untersuchungen an verputzten Ballen unterschiedlicher Ausrichtung und Putz st rken 10 Danielewicz Reinschmidt 2007 Lastversu che mit gro en Quaderballen an der Hoch schule Magdeburg Stendal Untersucht wurde das Verhalten von flach liegenden Quaderballen und W nden aus Quaderbal len in flach liegender Orientierung 1 Bou Ali 1993 Straw Bales and Stravv Bale Wall Systems Untersucht vvurde das elastomechanische Verhalten von Strohballen und VVanden aus Strohballen im Rahmen einer Masterarbeit an der Universitat von Arizona 1 1 Material Zur Anwendung kamen 3 string Ballen aus Weizenstroh Die durchschnittliche Ballenroh dichte betrug p 136 kg m die durchschnittli chen Abmessungen 0 42x0 58x1 16 m Die Ballenfeuchte ist nicht dokumentiert 1 2 Ergebnisse 1 2 1 Einzelballen Unter langsam steigender Last wurden Span nung und Kraft bis zum Versagen des Ballens aufgezeichnet Das Versagen der Ballen ist nicht eindeutig definiert Auf diese Weise wur den 4 Ballen flach liegend und 2 Ballen hoch kant liegend getestet Es wurde festgehalten Das Ballengarn riss bei flach lieg
281. en ab Ihm wird ein Arbeitsaufwand von 100 zugeordnet Auf dieser Basis bringt das System Scheibe da hier kein Innenputz ben tigt wird mit 61 das beste Ergebnis gefolgt 9 Zur Ballenorientierung Zur Absch tzung welche Ballenorientierung hochkant bzw flach liegend und stehend am sinnvollsten eingesetzt wird wurden folgende Kriterien herangezogen 1 Elastizitatsmodul bei voller Belastung 2 Elastizit atsmodul bei Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen vom ballenb ndigen fugenorientierten Skelett mit 74 Alle anderen Konstruktionen liegen mit ber 80 des Arbeitsaufwandes vom bal lenb ndigen Skelett deutlich h her Die last tragenden Konstruktionen liegen mit Ausnah me des Tonnengew lbes 81 mit durch schnittlich 94 eher im oberen Bereich der Skala Bei den untersuchten Konstruktionen machen die Stroharbeiten das Verputzen und die Holzarbeiten im Mittel berschlagig je ein Drit tel des Arbeitsaufwandes aus Das Verputzen von Strohballen wurde generell aufw ndiger eingesch tzt als das Verschalen Hinsichtlich des Arbeitsaufwandes schneiden nicht lasttragende verschalte Konstruktionen bei denen stehende Ballen zum Einsatz kom men am besten ab partieller Belastung 3 Relaxationsverhalten 4 Knickverhalten 5 W rmeleitf higkeit 6 Strohaufwand und Wanddicke 7 konstrukti onsunabhangiger Arbeitsaufwand Die Bewer tung wird in Tabelle 9 1 vorgenommen 153 Tabelle 9 1 Bev
282. en und L ngen auf N o lt b D 5 G o N O 4 Poisson Zahl m FL 72 61 kg m m FL 112 07 kg m a 70 64 kg m m HL 109 28 kg m Abbildung 5 16 Spannung Poisson Zahl flach und hochkant liegender HD VVeizenballen ohne Ein spannung Mittelwerte Tabelle 5 9 Trockendichte L nge Probenanzahl und Poisson Zahlen der Mittelwerte der Proben zu den Querdehnungstests Ballenorien pr I Proben m tierung und kg m m Anzahl dichtegruppe FL dicht 112 07 0 83 13 HL dicht 109 28 0 81 3 Mittelwert aus den betreffenden Testergebnis sen pr Trockendichte kg m 1 Ballenl nge m m Poisson Zahl der Wert mz 2495 bei 35 5 KN m wurde nicht ber cksichtigt Aus den Mittelwerten der einzelnen Proben gruppen wurden lineare Gleichungen entwi ckelt mit welchen die Poisson Zahlen in Ab h ngigkeit von der Trockendichte ermittelt werden k nnen Zur Bestimmung der Poisson Zahl flach lie gender HD Weizenballen ohne seitliche Ein spannung in Abh ngigkeit von der Trocken dichte wurde folgende Gleichung entwickelt M 0 001 p 2 186 Dabei ist mr Poisson Zahl flach liegender HD Weizenballen dimensionslos Dr Trockendichte kg m Zur Bestimmung der Poisson Zahl hochkant liegender HD Weizenballen ohne seitliche Einspannung in Abhangigkeit von der Tro ckendichte wurde folgende Gleichung entwi
283. en x 7 St e Enden x 2 sen 84 sen Ballengarn 1 4 m pro Sto bzw Ballenende 1 Wandl nge 14 72 m pro Ballenlage x 6 Ballenlagen 90 m Garn Raum zwischen den Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 0 28mx0 06mx4 92m 0 08 m Lattung 3 5 5 Latten 2 75 m befestigt mit 3 Strohschrauben und 1 Schraube 6x60 pro Latte 15 Strohschrauben und 5 Schrauben 6x60 St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter Befestigt mit einer Schraube 4 5x60 pro Brett und Latte 31x5 155 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung d r untersuchten Strohballenkonstruktionen A 103 4 System Gaqne Putz Schalung Baustahl 3x 16 mm in J RE uu RL es x 1 I uu 0 CD S 4 I SO sT o KR 0 94 0 94 0 94 0 86 0 08 ei 2 2 22 2 zz A 2 2 4 2 Zwischen den Sto und Lagerfugen sowie an den Seiten und zum Fundament 8 cm starke M rtelfugen Oberste M rtellage 11 cm mit 3 wandlangen 16 mm Eisen armiert Innenseite 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmputz Lattung 3 5 6 Latten ber die Wand verteilt befestigt mit je 5 Schrauben 6x80 und D beln 58 5 Schrauben x 6 Latten 30 Schrauben St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter f r 2 75 m Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung un
284. en zum Relaxationsverhalten von hochkant liegenden Ballen 70 5 2 1 Untersuchung unverputzter im 56 22 2 70 5 2 2 Untersuchung von unverputzten Q Weizenballen im Kombitest 72 5 2 3 Untersuchung von unverputzten halbierten und zusammengesetzten HD VVeizenballen im ONU n sss 13 5 2 4 Untersuchung verputzter HD Weizenballen im Kombitest 73 5 2 5 Untersuchung unverputzter hochkant liegender HD VVeizenballen im Langzeittest 74 5 3 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten von stehenden Ballen im Kombitest 77 5 4 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten partiell belasteter HD VVeizenballen im Kombitest 78 6 Untersuchung des Kriechverhaltens von Einzelballen 5 552 78 6 1 Untersuchung des Kriechverhaltens an flach liegenden Ballen 78 6 2 Untersuchung des Kriechverhaltens an hochkant liegenden Ballen 81 7 Kombinierte Relaxations Kriechtests zur Simulation eines VVasserschadens 82 8 Tests an W nden aus Strohballen u 82 8 1 VVandtest 1 Aufbau einer unverputzten Wand aus flach liegenden
285. end mit seitlicher Ein spannung Proben Abmessungen nummer m b h u Ptr g g kg m J MA OO P P PE PE Ps 1 5 8 1 2 Ballen 0 847 0 481 0 362 107 22 100 92 102 50 110 87 90 58 92 62 94 55 89 41 89 47 104 51 98 266 010 Oe E40 Ep E Modul kN m kN m kN m 30 07 23 70 13 01 1 45 354 56 22 12 17 30 17 96 1 13 262 24 26 12 20 21 15 83 0 57 291 67 27 19 34 36 14 17 1 13 309 96 23 17 22 31 17 78 1 00 272 94 25 36 25 36 14 86 1 73 306 79 21 79 21 79 18 33 2 01 272 67 27 03 35 21 15 28 0 51 254 47 22 29 25 15 18 61 1 65 265 93 24 17 37 94 15 70 0 98 272 92 24 991 26 333 16 153 1 115 286 414 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten Messungen im Rahmen der Diplomarbeit von Struwe 2007 durchge f hrt Roggen Gerste Dinkel Bohnen Hanf Switchgras und Miscanthusballen Die Messungen wurden im Rahmen der Dip lomarbeit von Struwe 2007 durchgef hrt und in dieser Dissertation neu interpretiert Tabelle 2 3 listet zusammengefasst physikalische Bal leneigenschaften sowie Testergebnisse auf Beobachtungen Im Folgenden werden die Beobachtungen wiedergegeben d
286. enden Ballen nicht Das Ballengarn riss bei hochkant liegenden Ballen Hochkant liegende Ballen sind deutlich weicher als flach liegende Im Bereich bis Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 28 ca 60 kN m weisen hochkant liegende Ballen jedoch hnliche oder bessere Werte verglichen mit flach liegenden Ballen auf Anm d Vf Folgende Punkte beziehen sich auf flach liegende Ballen Es gab keinen Punkt pl tzlicher Stau chungs nderung vergleichbar mit dem Bre chen eines Steins Mit steigender Last wurden die Ballen stei fer Abbildung 1 1 Es wurde eine ann hernd lineare Bezie hung zwischen horizontaler und vertikaler Stauchung im Testbereich festgestellt Die Poisson Zahl liegt bei 0 3 0 02 sic Ge meint ist vermutlich die Querkontraktions zahl u Die Poisson Zahl m l ge dann zwi schen 3 3 und 50 Anm d Vf Mit steigender Dichte nimmt die Steifigkeit der Ballen zu Abbildung 1 2 vgl Bou Ali 1993 411f Es muss festgehalten werden dass sich an hand der in der Thesis enthaltenen Daten nicht alle Ergebnisse der Thesis nachvollziehen lassen Nicht nachvollziehbar sind beispiels weise die auf Seite 49 genannten Dichten insbesondere die hohe Dichte des Bale 1 die den Angaben auf Seite 41 widersprechen Die Ballendichte von Ballen 1 von 195 kg m wird vom Autor der vorliegenden Dissertation an gezweifelt Sehr hoch fallen auch
287. endichte Dabei ist E Modul nach D N EN 826 f r flach liegende Ballen kN m e Eulersche Zahl 2 71828 Dr Trockendichte kg m Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 83 Hochkant liegende HD VVeizenballen mit seitli cher Einspannung Dichtebereich zwischen 85 und 110 kg m R 0 584 94 9477 Pr Dabei ist E Modul nach D N EN 826 f r hoch kant liegende Ballen kN m Dr Trockendichte kg m e Eulersche Zahl 2 71828 Damit ist nachgewiesen dass eine Abhangig keit des E Moduls von der Trockendichte be steht Obgleich das Bestimmtheitsma bei den hochkant liegenden Ballen mit 0 58 h her ist als bei den flach liegenden mit 0 38 ist die Korrelation auch hier schwach Nullpunktverschiebung in Abh ngigkeit von der Trockendichte Es konnte kleine Korrelation zwischen Null punktverschiebung e und Trockendichte pr ermittelt werden Um die Nullpunktverschie bung dennoch in die folgenden Berechnungen zur Ermittlung der Stauchung in Abh ngigkeit von der Trockendicht ermitteln zu k nnen wurde das arithmetische Mittel der Nullpunkt verschiebungen aus je 10 Proben flach und hochkant liegender eingespannter HD Weizenballen gebildet Diese wird f r die fol genden Berechnungen herangezogen F r flach liegende eingespannte HD Weizenballen im Dichtebereich zwischen 90 kg m und 110 kg m wurde eine Nullpunktver schiebung von amp pr
288. ensaiz zu VVeizen Gerste und Roggen keine festen Ahren sondern Ris pen aus Jedes Ahrchen ist einzeln aufge hangt Saathafer ist frostempfindlich und vvird daher in Mitteleuropa als Sommergetreide angebaut Er wird im M rz gesat und ist von den vier Haupt getreidearten am spatesten im August zu ernten Saathafer ist nicht begrannt VVuchsh he 60 150 cm vgl Brockhaus 1989a 346f Renzenb rink 1993 144ff Aufhammer Fischbeck 1973 285ff Hafersiroh geh rt aufgrund seiner guten Ver daulichkeit zu den beliebten Futterstrohsorten Die Rohfasergehalte des Haferstrohs sind deutlich niedriger als die des VVeizen oder Roggenstrohs vgl Becker Nehring 1965 43 Hafer Blatthautchen gro lang fransig gez hnt Blatt hrchen fehlend Wimpern Abbildung 2 1 Hafer ver ndert nach Renzenbrink 1993 146 Aufhammer Fischbeck 1973 22 Tabelle 2 1 Zusammensetzung von Haferstroh Daten aus Becker Nehring 1965 43 Strohart TS OS RP Hafer 88 4 82 8 2 7 Rohfett Rohfaser NfE Asche 40 1 38 6 9 6 Mit TS Trockensubstanz OS Organsubstanz RP Rohprotein NfE N freie Extraktstoffe Den Inhalt an Ger stsubstanzen geben Becker Nehring 1965 39 mit 39 Cellulose 20 8 Pentosane und 14 4 Lignin in der Summe 74 2 an Jeroch et al 1993 geben den Ligningehalt von Hafer mit 13 2 an 3 Reis Reis lat Oryza wurde ab dem vierten Jahr tausend vor Christus zun chst im tropischen
289. entemperatur 20 Objekt Lasttragendes eingeschossiges Strohballengebaude Geb udetyp Nutzung Wohngeb ude Standort Energiebezugsflache Agg 62 m2 200 5 Feb Heizgr Std AuBen 14 6 12 6 11 6 7 9 11 0 13 7 96 kKh 654 564 521 494 614 kWh Verluste Grund 87 87 100 89 74 64 55 60 74 886 kWh 11 9 10 4 9 9 7 5 5 2 3 1 2 3 2 5 3 9 6 5 8 9 11 0 832 _ kwh m Solare Gewinne Nord 6 9 31 34 34 19 6 4 223 kWh Solare Gewinne Ost 78 80 73 559 kWh Solare Gewinne S d 108 96 101 109 962 kWh Solare Gewinne West 91 92 81 650 kWh Solare Gewinne Horiz 0 0 0 kVVh Solare Gevvinne opak 0 0 0 kVVh nnere VVarmequellen 98 88 98 98 98 98 94 98 94 98 1149 kVVh Summe spezif Angebots 2 7 3 7 4 6 5 8 6 5 6 3 6 5 6 2 5 2 4 1 2 8 24 56 7 kVVh me Nutzungsgrad 100 100 100 100 79 49 36 40 75 100 100 100 76 Heizw rmebedarf 572 422 335 110 2 0 0 0 1 150 381 540 2512 kwh spezif Heizvvarmebedarf 9 2 6 8 5 4 1 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 4 6 1 86 40 2 kVVh m Summe spezif Angebot solar intern E spezif Heizw rmebedarf m Summe spezif Verluste b 12 SS N SE 10 o o 8 qo 0 6 o o o gt Q O 4 NE o O G l I I I o 0 dan Feb Mar Apr Mai dun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizvvarmebedarf Vergleich EN 13790 Monatsverfahren 252 kWh a kWh m2a Bezugsfl che ist die Wohnfl che PHPP Heizperiode
290. enw nden Dabei tritt eine Verformung der Einzelballen vom Rechteck hin zum Parallelogramm ein Der Putz rei t an den Ballenst en wo er auf Zug belastet wird vgl Abbildung 2 6 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 61 1111111 x HHI Abbildung 2 6 Verhalten unverputzter 1 und verputzter 2 Strohballenwande unter senkrecht zur Wandebene wirkender Horizontallast 2 2 3 Horizontallasten in Richtung der Wandebene Bei Strohballenvvanden als aussteifende VVan de bernehmen die Putzschichten welche als Schieben wirken verst rkt durch den Stroh kern die Hauptlast Die aus der Belastung resultierenden Zug spannungen insbesondere im Bereich der Lasteinleitung erfordern eine Verstarkung des Putzes in Form von Geweben Gittern oder Fasern King 2006 106ff beschreibt folgende Versa gensursachen im Bezug nicht nur auf Wind krafte sondern auch auf ahnlich gelagerte Be lastungen durch Erdbeben vgl Abbildung 2 7 3 Methode 3 1 Testprogramm lm Rahmen dieser Dissertation vvurden 207 Tests zum elastomechanischen Verhalten von Finzelballen und 18 Versuche zum Verhalten von VVanden aus Strohballen durchgef hrt Untersucht vvurde das Spannungs Stauchungsverhalten das Relaxations und Kriechverhalten sowie Querdehnung und Wie derausdehnung Es vvurden Tests an Klein und Gro ballen durchgef hrt ebenso wurden unterschiedliche Stroharten getestet Die Bal
291. enzen sichtbar Abbildung 5 24 vergleicht die Restspannung nach 24 Stunden ausgehend von einer Startspannung von 40 KN m der Ballen der untersuchten Stroharten Dabei bleibt die Trockendichte unber cksichtigt Tabelle 5 14 k nnen die zugeh rigen Daten entnommen werden 96 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden El hochkant flach liegend 2 gt gt lt q N nz b 5 Q o 0 0 nz Abbildung 5 24 Vergleich der Restspannung nach 24 Stunden bei eingespannten nicht verputzten flach und hochkant liegenden HD Ballen verschie dener Stroharten im Kombitest bei einer Startspan nung von 40 kN m Tabelle 5 14 Trockendichten und Testergebnisse zum Einfluss der Strohart auf das Relaxationsver halten unverputzter eingespannter HD Ballen im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Anzahl Dichtebe Proben reich kg m Proben gruppe Dir OR24 kg m FL Weizen 89 111 FL Bohne 87 89 FL Dinkel 81 85 FL Switchg FL Hanf 106 114 FL Gerste HL Weizen HL Roggen HL Dinkel HL Gerste Or Trockendichte 24 Restspannung nach 24 69 89 91 110 83 88 79 86 N O O O Co OD Stunden HL hochkant liegend FL flach liegend 5 6 7 Einfluss des Lehmputzes auf das Relaxationsverhalten Abbildung 5 25 vergleicht die Restspannung nach 24 Stunden von unverputzten HD Weizenballen
292. er wurden berstehende Ballen und Ungleichm Rigkeiten in der Wand plan geschlagen 3 Nun wurde die Wand mittels Paketspannb n dern vorgespannt Dazu wurden die Paketb n der mittels eines Spanners angezogen w h rend mit einem gro en Holzhammer auf die Bohle geschlagen wurde 4 5 Die Vorspan nung wurde durch das Aufbringen einer Last bis zum Stauchen der Wand ermittelt Die aus den Ballen herausstehenden Strohhalme wur den mit einer Heckenschere abrasiert 6 Nun wurde eine erste Lehmschicht in die Wand einmassiert und anschlie end eine zweite Lage in nass aus Gumbel Grubenlehm aufgebracht 7 8 Nach dem Trocknen dieser Lagen wurde die dritte Putzlage aus Maxit IP334 Lehm grob aufgezogen Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 87 Nach dem Trocknen dieser Lage wurde die Wand bis 40 kN m belastet Sodann schloss sich ein Relaxationstest ber einen Monat an Danach wurde ein Horizontallasttest durchge f hrt und die Wand abschlie end vertikal bis zum Bruch belastet Beobachtungen Das Herstellen des Leiter rahmens erwies sich als zeitaufw ndig Die Wand war w hrend des Aufbaus stabil neigte jedoch zu horizontalem Ausbeulen w hrend des Aufbaus Das Aufbringen und Befestigen der Abschlussbohle beendete diese Tendenz Das Vorspannen mittels der Verpackungsb n der erh hte die Stabilit t nochmals deutlich Eine Stauchung der Wand durch den Span nungs Stauchungstest
293. er Neuentwicklung ist ein deutlich geringerer Kraftbedarf der Presse sovvie gleichm igere und dichtere Ballen vgl Mas sey Ferguson 2007 MF Pressen der Modellreihe 1800 scheinen im HD Ballensegment die Maschinen zu sein welche die beste Eignung f r die Herstellung von Baustrohballen erwarten lassen Anmerkung Massey Ferguson und Hesston geh ren beide zum AGCO Konzern Die MF Pressen der Serie 1800 sind baugleich mit den am nordamerikanischen Markt angebotenen Hesston Modellen der Serie 4500 Abbildung 1 3 zeigt eine das Funktionsprinzip der MF Pressen und eine MF 1839 im Einsatz Tabelle 1 5 gibt Auskunft ber die Kenndaten der MF Pressen Abbildung 1 3 MF 1839 mit Center Line Technologie ver ndert nach Massey Ferguson 2007 2 3 Tabelle 1 5 Kenndaten Massey Ferguson Hochdruck Kleinballenpressen Modell Ballengr e Dichte H x B x L cm kg m th MF 1835 36 x 46 x 31 132 kA kA MF 1837 36 x 46 x 31 132 kA kA 1839 36 x 46 x 31 132 kA Durchsatz Anzahl Preis Kraftbedarf Knoter Maschine Zapfvvelle kW 2 kA 22 2 kA 26 2 kA 26 Massey Ferguson 2007 4 2 Quaderballenpressen 2 1 Allgemeines Quaderballenpressen je nach Hersteller auch Grof ballen oder Gro packenpressen kurz Q Ballenpressen genannt stellen die neueste Pressenart dar Sie wurden Mitte der achtziger Jahre eingef hrt und bergen noch Entwick lungspotential Quaderballenpressen werden von al
294. er Nut zungsdauer des Geb udes nicht unter die maximale Spannung die im Betrieb der Wand auftreten kann f llt Wie oben beschrieben unterliegen W nde aus hochkant liegenden Strohballen einer h heren Relaxation als W nde aus flach liegenden Strohballen Aufgrund der in dieser Dissertati on durchgef hrten Tests wird f r seitliche ein gespannte W nde die mit maximal 20 kN m belastet werden eine Vorspannung empfoh len die bei W nden aus hochkant liegenden Strohballen das 3 fache bei W nden aus flach liegenden Ballen das 2 fache der Maximal spannung betr gt Bei einer Maximalspannung von 20 kN m ergibt sich so bei W nden aus hochkant liegenden Strohballen eine Vorspan nung von 60 kN m bei W nden aus flach liegenden Strohballen ergibt sich eine Span nung von 40 KN m 149 Aufgrund des h heren Elastizitatsmoduls von VVanden aus hochkant liegenden Strohballen gegen ber VVanden aus flach liegenden Stroh ballen ergibt sich f r die oben genannten Be dingungen eine Vorkomprimierung f r seitlich eingespannte VVande von 10 beim Einbau hochkant liegender und 1496 beim Einbau flach liegender Ballen bezogen auf die An fangsh he Es muss angemerkt werden dass sich das Aufbringen einer so hohen Kompri mierung auf der Baustelle als u erst aufvvan dig darstellt Eine m gliche L sung ist die ele mentierte Vorfertigung lasttragender Strohbal lenvvandelemente Dabei kann die Vorkompri mierung der Elemente in
295. er VVarmedurchlassvviderstand R einer Bauteilschicht ist der Quotient aus der Schicht Dicke d und der VVarmeleitfahigkeit R 49 Der VVarmedurchgangsvviderstand R be schreibt den Gesamtwiderstand einer Kons truktion mit allen Schichten und bergangswi derst nden eines Bauteils R R R Der VVarmedurchgangs koeffizient U f r opake Bautelle ist der Kehrvvert des VVarme durchgangsvviderstandes U K Je kleiner der U Wert umso besser dammt ein Bauteil je gr fser der U VVert umso h her der Energietransport 6 2 berlegungen zur W rmeleitf higkeit von Strohballen und Strohballen wanden Folgend werden Testergebnisse von Messun gen zur VVarmeleitfahigkeit aus den USA Kanada sterreich und Deutschland getrennt nach Warmestrom zur Halmlage und Testob jekt aufgef hrt und diskutiert Eine detailliertere Betrachtung kann Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur W rmeleitf higkeit von Stroh entnommen werden 6 2 1 W rmeleitf higkeit von Stroh proben und ballen W rmestrom parallel zur Faser Die W rmeleitf higkeiten von Strohproben und ballen mit W rmestrom parallel zur Faser werden in Tabelle 6 1 dargestellt Ein direkter Vergleich der W rmeleitf higkeiten ist allerdings aufgrund der unterschiedlichen teilweise unbekannten Testbedingungen prob lematisch Es kann jedoch festgestellt werden dass bei hnlichen Testtemperaturen und Dichten hnliche Werte erziel
296. er VVassermolek llagen auf der Innen Oberflache von Bautellen in der BET Theorie N E Grundeinheit der Kraft Newton 1 N 0 001 kN 0 0981 kg Nicht lasttragende Systeme B Strohballen bauweise bei der nicht die Strohballen sondern additive Tragelemente die stati sche Funktion bernehmen O o A Ohne oE A Ohne Einspannung Offene Systeme B Nicht eingespannte last tragende Strohballenbausysteme Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen 159 P PEI A Siehe Primarenergieinhalt Pickup B Maschinenteil das bei Strohballen pressen der Aufnahme des Strohs vom Feld dient Primarenergieinhalt B Der Anteil nicht er neuerbarer Energie der ben tigt wird um einen Bau Stoff bzvv ein Bau Produkt oder eine Konstruktion herzustellen KVVh Mg kWh m Presskanal B Der Teil von Strohballenpres sen in dem das Stroh durch den Kolben komprimiert wird Q Q F W rmemenge J Q Ballen A Siehe Quaderballen Q Ballen Kombipr fstand B Ein im Rahmen dieser Dissertation entvvickelter Pr fstand f r Spannungs Stauchungs und Relaxati onstests Q Ballen Q F Jahresheizw rmebedarf nach dem ver einfachten Verfahren der EnEV kWh F Flachenbezogener Jahresheizw rme bedarf nach dem vereinfachten Verfahren der EnEV kWh m Qr F Jahrestransmissionsw rmebedarf kWh m a Querf rderer B Bauteil welches in Hoch druck Kleinballenpressen das Stroh von
297. er Verlag D sseldorf Schrader Mila 1998 Reet und Stroh als historisches Baumaterial Edition andereit Verlag GmbH Suderburg H sseringen Sedlbauer Klaus 2001 Vorhersage von Schimmelpilzbilung auf und in Bauteilen Fakult t Bauingenieur und Vermessungs wesen der Universit t Stuttgart Disser tation Sedlbauer Klaus Krus Martin 2002 a Schimmelpilz aus bauphysikalischer Sicht Beurteilung durch aw Werte oder Isople thensysteme Tagungsbeitrag f r die Tagung Schimmelpilze im Wohnbereich der TU M nchen 26 Juni 2002 Segler 1956 Quelleninformationen nicht verf gbar Sher Richter Woods Johannessen 1995 California Straw Bale Code Ab 1314 Chapter 941 165 Smith Dan 2003 Creep in Bale VValls DAS Architects Berkeley Snel H 2004 Stroh im Kopf Filmdokumen tation Heidi Snell Okofilm Belzig Sonnenberg Hans 2002 Mechanische Auf bereitung von Einstreu Material f r die Tierhaltung zur Verbesserung der Qualitat Universitat Kassel FB kologische Agrar wissenschaften FG Agrartechnik Disser tation Stephens Bundinger 2000 Laboratory Test Stephens Don amd Budinger amp Associates Inc Spokane VVashington Stone N 1997 Thermische Untersuchungen an Strohballenvvanden Architectural Tes ting Labs ATI Fresno California USA Stone N 2003 Thermal Performance of Stravv Bale VVall Systems Ecological Building Netvvork EBNet USA Strasburger
298. eratur Die VVarmeleitfahigkeit A sinkt zu 100 n chst mit steigender Dichte stabili Dichte p kg m siert sich und steigt dann mit steigen Weizen 10 3 C Weizen 20 7 C Weizen 34 2 C der Dichte Gerste 9 6 C Gerste 20 7 C 9 Gerste 34 2 C Die W rmeleitf higkeit A der Weizen j Abbildung 6 1 W rmeleitf higkeit von Weizen und proben ist h her als jene der Gersten g g Gerstenstroh in Abh ngigkeit von der Dichte Daten proben Ashour f hrt dies auf den h vgl Ashour 2003 234 242 heren Anteil an kleinen Strohpartikeln in den Gerstenproben zur ck Zur Berechnung der W rmeleitf higkeit A Die W rmeleitf higkeit schwankte bei in Abh ngigkeit von der Ballendichte und den Weizenproben zwischen 0 03 der Temperatur ermittelte Ashour 2003 VV mK bei pz 113 kg m3 t 10 3 C 293 folgende Formeln und 0 118 VV mK bei pz 82 kg m t 34 2 C Weizen 1 0 0399 0 00023p 0 00269 und zwischen 0 03 VV mK bei pz 68 Gerste A 0 06025 0 0005 0 0023377 98 kg m tz 9 6 C und 0 94 VV mK bei pz 69 kg m tz 34 2 C Dabei ist W rmeleitf higkeit VV mK p Ballendichte kg m t Temperatur C 7 Watts et al 1995 Tests an einer beidseitig verputzten Stroh ballenwand Getestet wurde eine beidseitig verputzte Wand erfolgte mit einem Heizkastenverfahren Die eines bestehenden Hauses an drei Stellen Die Ergebnisse wurden
299. erblick ber Hersteller von Q Ballenpressen Auswahl 2 2 1 Welger Die Entwicklung der Firma Welger wurde be arbeitet mit 64 H ben pro Minute Die Press reits oben skizziert Quaderballenpressen von druckregulierung erfolgt elektro hydraulisch Welger die dort unter Gro ballenpressen fir Abbildung 2 1 zeigt ein Welger Grof ballen mieren kamen 1985 an den Markt Wie bei presse 6006 Tabelle 2 2 k nnen die Kenngr den HD Ballenpressen verwendet Welger auch Ben von Welger Gro ballenpressen entnom bei seinen Gro ballenpressen zur Kraft ber men werden tragung keine Ketten oder Riemen sondern Wellen und Zahnr der Die Pressen D 4060 und 6060 verf gen serienm ig ber eine Eigenstromversorgung Beide Pressen sind mit einer Schneideeinrichtung ausgestattet die das Erntegut nach dem Aufsammeln bei Be darf zerkleinert Der Kolben wird zentral ge schmiert Ebenfalls zur Serienausstattung ge h rt die Tandemachse der Doppelknoter und das Kontroll und Steuersystem E Link das die Funktion der Presse permanent berwacht alle Betriebszust nde auf einem Display im Schlepper graphisch anzeigt und die Maschine von dort aus steuerbar macht Der Kolben Abbildung 2 1 Welger Gro ballen Presse D 6006 welger de Zugriff am 11 07 2007 Tabelle 2 2 Kenndaten Welger Gro ballenpressen Modell Ballengr e Dichte Durchsatz Anzahl Preis Kraftbedarf HxBxL cm kg m t h Knoter Maschine Zapfvvelle kW D4006 70 x 8
300. ereinander liegenden Ballen in einander rutschen und wie dem gegebenen falls entgegen zu wirken ist Dazu wurden 5 Ballen in der Mitte zwischen den Ballenschn rungen geteilt Die beiden H lften des ersten Strohballens wurden in zwei getrennten Versuchen getestet um zu erfah ren ob sich die geteilten Ballen prinzipiell an ders verhalten als ungeteilte Ballen Die beiden H lften von Ballen 2 und 3 wurden je mit der Schnittseite aufeinander gelegt und getestet mit Ballen 4 und 5 wurde analog verfahren jedoch wurde zwischen die Ballenh lften ein d nnes Stahlblech eingelegt um ein ineinan der Gleiten der Halme der beiden H lften aus zuschlie en Die genaue Testbeschreibung ist unter 3 4 2 nachzulesen Aus Abbildung 5 10 und Tabelle 5 6 ist ersich tlich dass sich ein Teilen der Ballen in jedem Fall negativ auf den Elastizit tsmodul auswirkt Dies kann mit einem verst rkten seitlichen Aufspreizen der Ballen begr ndet werden welches im Testverlauf beobachtet wurde 86 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Halbe Ballen H 22 90 Halbe Ballen auf einanderges t A 16 17 Halbe Ballen mit Einlage E s Ganze Ballen 35 25 15 5 5 15 L_ Abbildung 5 10 Vergleich der Elastizit tsmodule halber und zusammengesetzter Ballen mit ganzen Ballen Dieses Aufspreizen wird durch das bereinan derlegen vermutlich durch die erh hte Rei bung von
301. ereinrichtung und wird zum Dreschwerk transportiert Nach der Art der F hrung des Strohs durch das Dreschwerk werden Tangential und Axi alm hdrescher unterschieden vgl Kunze 1987 137ff Segler 1956 240ff 41 4 4 1 Tangentialmahdrescher Korn Spreu Kurzsiroh Korn sumaj verkehr Siroh Beta Spreu r mm aman xu Abbildung 4 14 M hdrescher mit Tangentialdreschwerk Kunze 1987 137 Abbildung 4 14 zeigt das Funktionsprinzip eines Tangentialmahdreschers Das Tangenti al oder konventionelle Dreschvverk ist quer zur Fahrtrichtung im M hdrescher angeordnet Nach dem Schneiden wird das Getreide dem Dreschwerk ber einen Schr gf rderer zuge f hrt Das Dreschwerk besteht aus der schnell rotierenden Dreschtrommel und dem festste henden Dreschkorb Das Getreide wird durch den sich verj ngenden Spalt zwischen Dresch trommel und Dreschkorb gef hrt Dabei schla gen die am Dreschkorb angebrachten Schlag leisten auf das Erntegut und l sen ca 90 der K rner aus den hren Der Spalt zwischen Dreschtrommel und Dreschwerk l sst sich auf das Erntegut abstimmen Laut Untersuchun gen von B ermann 1999 wird das Stroh da bei umso mehr gesch digt je kleiner der Spalt zwischen Dreschtrommel und Dreschkorb ist Die K rner gelangen durch den Dreschkorb zur Reinigung die Halme werden mit dem noch nicht ausgedroschenen Getreide zum Restkornabscheider bef rdert Abbildung 4 15 Dreschwerk d
302. erglichen mit anderen Baustoffen weisen Strohballen einen ausgesprochen geringen Prim renergieverbrauch auf So muss zur Produktion eines Mg extrudierten Polystyrols Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen XPS die 560 fache Energiemenge aufge wendet werden wie f r die Produktion eines Megagramms Quaderballen Da XPS jedoch eine deutlich geringere Dichte und einen nied rigeren Leitwert als Stroh hat wird f r eine Strohballend mmung nur etwa sechsmal we niger Energie ben tigt als f r eine XPS D mmung bei gleichem W rmedurchgangs Koeffizienten Aufbauend auf die in dieser Arbeit ermittelten Prim renergieinhalte von Strohballen wurden die Prim renergieinhalte von Strohballenkons truktionen berechnet In diese Berechnungen gehen die Prim renergieinhalte des Strohs der ben tigten Holzteile Putztr ger Putze M rtel und Befestigungs sowie Verbindungs mittel und weiterer Materialien ein die f r den Aufbau der jeweiligen W nde ben tigt werden Der Energieaufwand f r den eigentlichen Auf bau der Konstruktion auf der Baustelle und f r den Sockel flie en nicht in die Berechnung ein Der niedrigste Prim renergiebedarf ergab sich f r ein lasttragendes Tonnengew lbe gefolgt von einer Doppelskelettkonstruktion und einem fugenorientieren ballenb ndigen Skelett Dabei muss angemerkt werden dass f r das Gew lbe und das Doppelskelett hochkant lie gende HD Ballen 36 cm Wandst rke f r das fugenorientiert
303. erholz 20 cm breiter Streifen ber bergang St tze Ballen 0 15x4 8 0 2x2 69x5 3 5 m angeheftet mit Tackerklammerm alle 10 cm 190 St ck 10 cm Baupapier auf der Wandseite der Pfette zum luftdichten Anschluss Putz Holz 0 1x4 8m 0 5 m Befestigt mit Tackerklammem alle 10 cm 50 Klammern Ballen ber Verpackungsb nder und Kanth lzer 4 6 auch zur Befestigung der Schalung mit den St tzen verbunden Pro St tze 3 Verpackungsb nder a 2 m und 3 Klammern 30 m Paketband und 15 Klammern Verpackungsband durch Einfr sung und Holzd bel 2 x 8 cm mit der St tze verbunden 1 2 m D bel Kanth lzer durch je 2 D bel 2 x 50 cm pro Feld stabilisiert 12 m D bel St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 31x5 155 Schrauben Anhang 11 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 98 1 4 AuBenskelett Putz Schalung A 72 f 2 x z Baupapier 30 cm breit zum luftdichten Anschluss St tze Putz Befestigt alle 10 cm mit Tackerklammem c 2 2 43 Holzschalung 2 2 12 1 4 berlappung Lochplatte 60x140 befestigt mit 10 N geln 2 5x60 Halfenanker 35x10 8 befestigt mit 6 Schrauben 3 5x25 NIT LT ALLAN 7 2 Verbindung St tze Schwelle St tze Pfette durch Verzapfung und Lochplatt
304. ersten zwei Wochen nach dem Aufbringen der Last in sbesondere bei den hoch belasteten W n den auf Verz gertes Kriechen Zwischen 7 und 10 Wochen nach dem Aufbringen der Last Die 2 String Reisballen verharren ber den Testzeitraum in dieser Phase Stabilisierung Nach ca 10 Wochen schei nen die W nde stabil Es treten keine wei teren messbaren Verformungen mehr auf o Die Kriechverformung betrug ohne An fangsverformung bei den W nden aus flach liegenden 3 String Reisballen 0 9 bei einer Spannung von 2 5 kN m Und 1 2 bei einer Spannung von 10 kN m bei gleicher Ballensorte und Ausrichtung o Die flach hochkant liegenden Reisbal len stabilisierten sich erst nach ca 44 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 39 Wochen bei etwa e 1 4 Es sei an gemerkt dass die durchschnittliche Verputzte W nde Dichte dieser Wand 18 kg m niedriger Nach dem Trocknen bzw Abbinden des Put war als die der Referenzwand Anm d zes erfolgte bei der mit Kalkzement verputzten VVand keine messbare Veranderung Die lehmverputzte Wand wei t w hrend des Intermittierend belastete W nde Trocknens der ersten Lehmschicht eine leichte Wie bereits dargestellt wurden die W nde F Dehnung sic auf die sich jedoch w hrend und G zun chst belastet
305. erte Kombipr fstand siehe schnitt 4 3 2 1 verwendet alle Daten wurden f r diese Dissertation neu interpretiert 62 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Tabelle 3 1 Testprogramm Dezimalklassifikation 1 Einzelballen 1 1 1 Tests an flach liegenden unverputzten HD Ballen 1 1 Spannungs Stauchungs Tests 1 3 VViederausdehnung 1 Summe 1 1 2 Tests an hochkant liegen den unverputz ten HD Ballen Summe 1 1 3 Tests an stehenden un verputzten HD Ballen 1 1 2 Tests an unverputzten Q VVeizenballen 1 1 3 Tests an verputzten HD VVeizenballen Summe Summe Spannung Stauchung 1 2 Querdehnung 3 A 1 n bi 1 soxuc Summe Querdehnung An zahl 6 10 7 2 7 27 dz 11 3 Test Tests an HD Weizenballen ohne seitliche Ein spannung Tests an HD Weizenballen mit Einspannung 4 Tests an HD Gerstenballen mit Einspannung Tests an HD Roggenballen mit Einspannung Tests an HD Dinkelballen mit seitlicher Einspan nung Tests an HD Bohnenballen mit Einspannung Tests an HD Hanfballen mit seitlicher Einspan nung Test an einem HD Switchgrasballen mit Einspan nung Test an einem HD Miscanthusballen m Einspan nung Test an einem partiell belasteten flach liegenden HD Weizenballen Tests an HD Weizenballen ohne seitliche Ein spannung Tests an HD Weizenballen mit Einspannung 3 Te
306. erten sehr stark und vvaren schvver vor hersagbar Es traten E Module zvvischen 5 69 und 26 76 MN m auf vgl Vardy MacDougall 2006 14 10 Danielewicz Reinschmidt 2007 Lastversuche mit gro en Qua derballen an der Hochschule Magdeburg Stendal Die Versuche vvurden im Rahmen des DBU Projektes Grundlagen zur bauaufsichtlichen Anerkennung der Strohballenbauweise Wei terentwicklung der lasttragenden Konstrukti onsart und Optimierung der bauphysikalischen Performance durchgef hrt Untersucht wurde das Verhalten von flach liegenden Quaderbal len und W nden aus Quaderballen in flach liegender Orientierung Alle Angaben wurden dem Zwischenbericht Version 2a Daniele wicz Reinschmidt 2007 entnommen 10 1 Material Getestet wurden Ballen aus Roggenstroh aus kontrolliertem biologischem Anbau Es wurde eine New Holland D710 Quaderballenpresse mit folgendem Kanalma verwendet 0 48x0 85 m Die Presse verf gt ber 4 Knoter Die durchschnittliche Ballenl nge betrug 1 85 m die durchschnittliche Rohdichte 129 kg m Der Feuchtegehalt wurde nicht dokumentiert Es wurden insgesamt 27 Ballen getestet Da nielewicz Reinschmidt 2007 23 f 10 2 Spannungs Stauchungs Beziehung Querdehnung von Einzelballen Laut Danielewicz Reinschmidt 2007 33 lassen sich drei unterschiedliche Phasen identifizie ren 1 Stauchung von e 0 15 mit einem E Modul von etwa E 500 kN m 2 Bereich von e 15 30 mit einer Abfla ch
307. erwen det da die BET Theorie die dimensionslose Eingabe der Luftfeuchte verlangt Zudem ist die relative Luftfeuchte in dieser Darstellung gleich der Wasseraktivit t aW einem in Teil 1 Stroh als Baustoff und Temperatur gelagert stellt sich ein stoff spezifischer Wassergehalt im K rper ein Die ser spezifische Wassergehalt wird Gleichge der Biologie verwendetem Ma f r das freie Wasser welches Mikroorganismen wie Schimmelpilzen zur Verf gung steht vgl Sedelbauer Krus 2002a 2 Bei einer relativen Luftfeuchte von 1 bzw 100 ist die Luft was serges ttigt Es kann keine weitere Feuchtigkeit mehr aufgenommen werden Dabei kann Luft umso mehr Feuchte aufnehmen je w rmer sie ist Wird Luft abgek hlt steigt folglich die relative Luftfeuchte bis maximal 1 K hlt die Luft weiter ab kommt es zu Kondensation Vgl Wil lems Schild Dinter 2006 5 8f 25 vvichtsfeuchte genannt Der Vorgang der VVasseraufnahme eines Stoffes aus der Luft wird Adsorption der Vorgang der VVasserab gabe vvird Desorption genannt Beide Vor gange vverden durch den Begriff Sorption zusammengefasst vgl Willems Schild Dinter 2006 5 26f Bei der Adsorption werden Wassermolek le aus der Umgebungsluft an die Porenwandun gen hygroskopischer kapillarpor ser Stoffe angelagert Mit steigender Luftfeuchtigkeit k nnen sich die Molek le in mehreren Schich ten anlagern bis die Poren vollst ndig mit Wasser gef llt sind Dies ist bei e
308. es sen hergestellt Die Ballen wurden ber den Winter eingelagert wobei die 3 string Ballen in Plastik verpackt waren die 2 string Bales nicht Grandsaert 1999 12 Tabelle 3 1 zeigt die Balleneigenschaften Gelistet sind Durchschnittswerte aus 5 zuf llig ausgew hlten 2 string und 10 zuf llig ausge w hlten 3 string Ballen Einheiten im Original in Ib Ib ft Trockendichte eigene Berech nung Tabelle 3 1 Durchschnittliche Balleneigenschaften Daten aus Grandsaert 1999 12 Balle Abmes Masse Trocken Feuch nart sungen m dichte pr te 70 cm kg m 2 str 36 8x46 25 3 126 1 17 9 x97 3 3 str 37 3x59 37 2 126 3 14 5 x115 Putz F r die erste Putzlage wurde ein Kalk zementputz im Mischungsverhaltnis Ze ment Kalk Sand von 1 1 4 verwendet Druck festigkeitstests zeigten eine durchschnittliche Druckfestigkeit von 9 9 MN m f r den armier ten und 8 3 MN m f r den nicht armierten Putz F r die zvveite Putzlage vvurde ein Kalk zementputz im Mischungsverhalitnis Ze ment Kalk Sand von 1 1 4 5 vervvendet Druck festigkeitstests zeigten eine durchschnittliche Druckfestigkeit von 7 9 MN m f r den armier ten und 6 5 MN m f r den nicht armierten Putz vgl Grandsaert 1999 13 3 1 2 VVandaufbauten Es wurden insgesamt neun W nde in 3 unter schiedlichen Wandaufbauten getestet Wandaufbau 1 Wandaufbau 1 stellte die Re ferenzvariante dar Die W nde H he 2 44 m Breite 0 854 m L nge 3
309. es CLAAS MEGA Claas 2006a 8 Abbildung 4 15 zeigt das Dreschwerk des CLAAS MEGA Hier wird das Dreschgut durch eine Beschleunigertrommel vor dem eigentli chen Ausdreschen beschleunigt die K rner werden durch die entstehenden Zentrifugal Kr fte beschleunigt und trennen sich so besser von den hren Der Reststrohabschneider ist bei konventionel len Dreschwerken in der Regel als Horden sch ttler Abbildung 4 16 ausgebildet Die 42 Horden k nnen mit flachen Treppen verglichen vverden die sich mit hoher Geschvvindigkeit ber ein Kurbelgetriebe auf und ab bevvegen Durch dieses Sch tteln vverden die restlichen K rner bzvv Ahren vom Stroh getrennt Erstere fallen durch den Sch ttler auf das Obersieb das Stroh vvird hinter dem Mahdrescher aus gevvorfen bzvv zuvor optional gehackselt Qe Abbildung 4 16 Hordensch ttler im CLAAS claas de Zugriff am 10 07 2007 Zusammen mit dem bereits in der Dresch trommel abgeschiedenen Dreschgut kommen die K rner Ahren Spelzen und Strohhalm fragmente auf das Obersieb Ein Luftstrom nimmt die leichten Bestandtelle vvie Spelzen Halmfragmente und leeren Ahren mit sich Die schvvereren K rner fallen auf eine weitere Rei nigungsstufe das Untersieb und werden schlie lich in den Korntank bef rdert Ahren die noch K rner enthalten daher schvverer sind und nicht vom Luftstrom mitgenommen vverden gelangen ber eine R ckf hrung er neut zur Dreschtrom
310. es nur tigt Ashour der mit nicht eingespannten Bal bei flach liegenden Ballen der Fall len arbeitete fand nur marginale Unterschie Vardy McDougal 2006 stellten umfangreiche de Bei sehr geringen Dichten verhielten sich Untersuchungen an verputzten Kleinballen flach liegende Ballen steifer als hochkant lie beider Orientierungen an F r den in der vor gende liegenden Dissertation betrachteten Span nungsbereich kommen Vardy McDougal eben Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 89 falls zu dem Ergebnis dass hochkant liegende Ballen einen h heren Elastizitatsmodul aufwei sen als flach liegende Ballen Vardy McDougal stellen jedoch fest dass die Maximallast vor dem Versagen des Putzes bei flach liegenden Ballen im Durchschnitt um 36 h her ist als bei hochkant liegenden Ballen Danielewicz Reinschmidt 2007 f hrten u a Tests an teilbelasteten flach liegenden Grof3 ballen ohne Einspannung durch Auch sie kommen zu dem Ergebnis dass der E Modul bei teilbelasteten Ballen geringer ist sich je doch eine relativ gute Lastverteilung einstellt 5 2 12 Zusammenfassung Bez glich der Einfl sse auf das Spannungs Stauchungsverhalten von Kleinballen konnte festgestellt werden Bel eingespannten Strohballen ist die Stau chung bei gleicher Belastung geringer als bei nicht eingespannten Strohballen Bei hochkant liegenden Strohballen ist dies be sonders deutlich siehe Abschnitt 5
311. eschossigen Gebaude EBF berbaute Bruttovolumen m Fl che m V m 2x181 59 253 1895 First Traufh Bevvoh m ner kVVh m a 7 83 0 0 2x5 13 2 Energiebezugsfl che nach PHPP Jahresheizw rmebedarf nach dem Monatsverfahren des PHPP 2007 Abgesehen von Einbauw rmebr cken der Fenster wurden keine W rmebr cken ber cksichtigt Aufgrund der hohen Wandst rken ist zu erwarten dass sich durch die geometrischen W rmebr cken ein insgesamt negativer VVarmebr cken Verlustkoeffizient ergibt Details zu den Berechnungen siehe Anhang lII 8 140 Teil III Konstruktionen aus Strohballen Sehnitt A A il An Ooo al i Ansicht von Noidan I Abbildung 6 5 Skizzen zu dem zweigeschossigen nicht lasttragenden Gebaude 2 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 141 142 Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen 143 144 Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen 1 Zu den hygroskopischen Sorptionseigenschaften von Stroh und der Gefahrdung durch Schimmelpilze lm Rahmen dieser Arbeit wurde das hygrosko pische Sorptionsverhalten von VVeizen Gers ten Roggen Dinkel und Bohnenstroh sovvie von Hanffasern Svvitchgras und Miscanthus untersucht F r alle untersuchten Materialien vvurden Gleichungen nach der BET Theorie zur Berechnung der absoluten Feuchte in Ab hangigkeit von der umgebenden Luftfeuchte u
312. et Seitlich des Wohnteils befindet sich unter dem gemeinsamen geschwungenen Dach eine Doppelgarage ber der Lagerfl chen angeordnet sind Der verbleibende Raum zwischen Garage und S dwand kann als La gerraum genutzt und sp ter zu einem Atelier oder einer Einliegerwohnung ausgebaut wer den Die nicht lasttragenden Strohballenw nde sind als fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett mit einer D mmst rke von 70 cm ber beide Geschosse ausgef hrt Innen sind alle Au Benw nde mit Lehm verputzt au en im So ckelbereich der an den Abseiten hochgezogen ist mit Faserzementplatten beplankt und dar ber mit einer Boden Deckelschalung verklei det Die W nde der Nischen bestehen aus innen verputzten und au en mit Faserzement platten verkleideten 36 cm dicken Strohballen In der Geb udemitte ist eine Reihe tragender Holzst tzen angeordnet die die Spannweite der Decke und des Daches auf 4 8 m redu ziert Der Fu boden ist mit Strohballen 36 cm auf Paletten ged mmt und mit einem Anhydri testrich versehen Das begr nte Dach besteht aus 30 cm hohen im Abstand von 1 2 m ver legten Sparren und ist mit 0 cm dicken Stroh ballen gedammt Die Innenwande bestehen im EG und teilweise im OG aus 17 5 cm dicken Gr nlingen und sind als Sichtmauerwerk aus gef hrt Die verbleibenden OG W nde sind in Trockenbauvveise ausgef hrt Auch dieses Gebaude ist ein Passivhaus nach PHPP Tabelle 6 3 Daten zum nicht lasttagenden zvveig
313. et sich aber nicht so gut mit dem Stroh wie bei den flach liegenden Ballen 2 lt o S r 0 G m S G 5 G Q lt Flach liegend Hochkant Stehend liegend E Rasieren Ausstopfem EH Verputzen Abbildung 4 9 Arbeitsaufvvand f r konstruktions unabh ngige Arbeiten Insgesamt ergibt sich hinsichtlich des Arbeits aufwandes f r das Rasieren Ausstopfen und Verputzen ein leichter Vorteil f r stehend orien tierte Ballen die mit den hochkant liegenden Ballen auch hinsichtlich der W rmeleitf higkeit zu bevorzugen sind flach und hochkant lie gende Ballen wurden insgesamt gleich bewer tet Zus tzlich wurde bewertet ob der Arbeitsauf wand f r das Verputzen der Strohballenkons truktionen geringer ist als der des Verschalens bereinstimmend wird ein Verputzen als deut lich aufw ndiger bewertet als das Verschalen Konstruktionsabh ngige Arbeiten Der Arbeitsaufwand f r das Erstellen unter schiedlicher Strohballenkonstruktionen wurde von Scharmer dem Verfasser und in einigen F llen von Fuchs Imhoff abgesch tzt 129 In allen F llen ausgenommen Scheibentrag werke zeigte sich dass eine Schalung als Au enbekleidung weniger Arbeitsaufwand verursacht als ein Putz Wurden unterschiedli che Ballenorientierungen betrachtet schnitten hochkant liegende bzw stehende Ballen bes ser ab als flach liegende Abbildung 4 10 zeigt
314. etter f r 2 75 m Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen m a NE ER a A A A A A A A DA A A A A A A 114 A A A A 1 A l A l A S I a L L DL DILI A 96 1 2 Ballenb ndiges Skelett Putz Schalung 4 72 A Jutegewebe als 0 08 Putzarmlerung 209 g m 20 cm breit Befestigt QJ all 10 cm mit D Tackerkiammem q i N N N N N N IN N E i 1 m N N AD N NR C VVVVVR A Holzschalung 2 2 12 1 4 berlappung Lochplatte 60x140 befestigt mit 10 N geln 2 5x60 co lt o Verbindung St tze Schwelle St tze Pfette durch Verzapfung Lochplatten 60x140 und 10 N geln Pro St tze 2 Lochplatten 20 N gel x 2 3 St tzen 4 6 Lochplatten 46 N gel Pfette ballenbreit mit Holzweichfaserplatte berd mmt 2x0 18mx0 24mx4 72m 0 41 m 20 cm breiter Jutestreifen 200 g m als Putzarmierung ber den Anschluss Ballen Holzweichfaserplatte und ber den St tzen 15 cm breiter Streifen ber bergang Ballen Lagerholz 2x0 2x4 72 2 3x0 2x2 45 2x0 15x4 72 4 5 m angeheftet mit Tackerklammern alle 10 cm 4x4 72mx10 2 3x2 45x10 260 Raum zwischen Schwelle und u eren Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 2x0 14mx0 06mx4 72m 0 08 m Innen
315. euchtegehalt pr Trockendichte Onza Rest OR24 62 52 57 80 65 50 61 94 spannung nach 24 Stunden 2 Mittelwert aus den betreffenden Werten Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 72 5 2 3 Untersuchung von unverputzten halbierten und zusammenge setzten HD VVeizenballen im Kombitest Diese Testreihe soll Aufschluss dar ber brin gen ob hochkant liegend bereinander gesta pelte Ballen ineinander rutschen Dazu vvur den 5 Strohballen halbiert 2 Proben vvurden halbiert belastet 2 Tests vvurden mit jeweils zwei aufeinander gestapelten halben Ballen durchgef hrt Bei den letzten beiden Tests wurde ein Stahlblech zwischen die Ballenh lf ten eingelegt um ein ineinander rutschen C gt gt nz b gt G o nz sicher zu verhindern Zum genauen Testablauf 14 siehe Teil II Abschnitt 3 4 2 8 Spannungs zu _ H1 4 16 1 106 52 kg m s H 1 4 16 2 106 72 kg m Stauchungstests mit halbierten und zusam 2270106 070 5 mengeseizten halbierten unverputzten Ballen z 1 4 18 1 97 41 kgfm 21 418 2 103 35 kg m mit seitlicher Einspannung Abbildung 5 12 visualisiert die Messergebnisse Tabelle 5 11 Abbildung 5 12 Relaxationsdiagramm hochkant liegender halbierter und zusammengesetzter unver putzter HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung ausgehend von einer Startspannung von
316. f higkeit 1 und Holzkirchen Bewitterung 2 Fotos Dirk Scharmer der energetischen Sanierung von Altbauten erlangen Es ist diskussionsw rdig ob dieses System als Strohballenbausystem klassifiziert werden kann oder ob nicht von einem W r med mmverbundsystem mit Strohballen ge sprochen werden muss Wandbekleidung Auch dieses System erfor dert zum Anbringen einer Verschalung eine Unterkonstruktion Putz kann direkt aufgetra gen werden Abbildung 3 14 skizziert den prinzipiellen Auf bau des Systems Abbildung 3 15 zeigt ein Beispiel Abbildung 3 15 Beispiel zu Scheibentragwerke S House in sterreich Montage der Strohballen vor einer Kreuzlagenholzplatte 1 2 Nordansicht des fertigen geb udes Wimmer Hohensinner Drack 2006 72 2 73 1 108 3 Teil III Konstruktionen aus Strohballen Abbildung 3 16 Prinzipskizze System Gagne Tragkonstruktion Lage und Finbau der Ballen 1982 vvurde diese Technik als Morta red Bale Matrix System von dem Kanadier Luis Gagne entvvickelt Die Ballen vverden tra 3 5 Offene lasttragende Systeme Abbildung 3 17 Prinzipskizze offenes System Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Zu den offenen Systemen Abbildung 3 17 geh rt der in Abschnitt 1 beschriebene Nebraska Style in dem die ersten Strohballen bauten errichtet vvurden Strohballen vverden aufeinander gestapelt und mittels sogenannter Ballennagel verbunden Auf den VVandkopf vvir
317. f hrt 8 1 Material Tests Untersucht wurde das Spannungs Stauchungsverhalten von drei Quaderballen 0 73x1 25x2 50 m und 4 HD Ballen 0 35x0 5x1 25 m Angaben zur Strohart Ballendichte und Ballenfeuchte werden nicht gemacht Gro ballen wurden 1 wie geliefert 2 mit sechs zus tzlichen Bindungen aus Verpackungsband und 3 mit einer L ngseinspannung ber Verpackungsb nder getestet flach liegend getestet Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 40 Kleinballen vvurden 1 flach liegend vvie geliefert 2 flach liegend mit drei zusatzlichen Bindungen aus Verpackungsband 3 hochkant liegend mit Einspannung in Langsrichtung ber Verpackungsbander die Einspannung lie ein Kippen des Ballens zu Anm d Vf und 4 hochkant liegend wie geliefert getestet vgl Schmidt 2003 3 8 2 Ergebnisse Die Ergebnisse liegen in Form von Pr fprotokollen mit Angaben zu den Abmessungen des Pr fk r pers und einem Kraft Stauchungs Diagramm sowie Testfotografien vor Die Ausvvertung erfolgte durch den Verfasser der vorliegenden Dissertation Siehe Abbildung 8 1 Der Unterschied zvvischen flach liegenden eingespannten und nicht eingespannten Quaderballen ist marginal Der E Modul der Quaderballen konnte aus den vorliegenden Daten mit E 420 kN m berechnet vverden Der Unterschied zwischen den flach liegenden Kleinballen mit und ohne Einspannung ist signifi kant Die E Module
318. f hrt von einem Schlepper ge zogen ber den Schwad Die Pick Up nimmt den Schwad auf A Der Querf rderer B schiebt das Stroh zum Raffer C Die Rafferzinken bef rdern das Pressgut in den Presskanal D Der Kolben E presst das Stroh mit 100 St en Kolbenh ben pro Minute gegen den zuvor gebundenen Ballen Die 100 Kolbenh be werden bei einer Zapfwellen drehzahl von 540 Umdrehungen pro Minute erreicht Die Zapfwellendrehzahl ist bei l teren Traktoren und einfachen Modellen proportional zur Motordrehzahl und wird im optimalen Drehzahlbereich des Motors er reicht Dieser Bereich ist auf dem Dreh zahlmesser des Schleppers markiert so dass der Fahrer in diesem Bereich fahren kann Durch die Wahl der G nge k nnen verschiedene Geschwindigkeiten in diesem optimalen Drehzahlbereich gefahren wer den Bei jedem Hub legt der Kolben unab h ngig von der eingebrachten Strohmenge den gleichen Weg zur ck Symmetrisch angebrachte Riffelbleche hindern das Stroh am Zur ckfedern Der Ballen schiebt sich gegen den Rei bungswiderstand des Kanals getrieben durch die Kolbenst e unter dem L ngen nehmerrad F nach hinten Durch Hand kurbeln G kann der Presskanal in vertika ler Richtung verengt werden Dadurch er h ht sich die Reibung im Presskanal der Kraftaufwand zum Ausdr cken der Ballen steigt und mit ihm die Pressdichte Das L ngennehmerrad F dreht sich mit dem Vorschub des Pressstra
319. f llt die Rahmenvvand nach der AbZ das Passivhauskriterium Aufgrund des geringen Holzanteils in der Dammebene schneiden das Au enskelett das Doppelske lett und die Gew lbekonstruktion mit W rme durchlasskoeffizienten unter 0 14 W m K besonders gut ab Durch die massive tragende Holzschale des Scheibentragwerks welche auf der Innenseite der Konstruktion vor der eigent lichen Dammebene angeordnet ist liegt der W rmedurchgangskoeffizient dieser Konstruk tion noch niedriger 4 3 Zum summierten Energiebedarf ber 50 Jahre Eso der untersuchten Strohballenkonstruktionen 4 3 1 Methode Der summierte Energiebedarf ber 50 Jahre Eso ist die Summe des Prim renergieinhaltes PEI und des Jahrestransmissionsw rmebe darfes Qr unter Ber cksichtigung einer Anla genaufwandszahl e von 1 4 ber einen Zeit raum von 50 Jahren bezogen auf einen Quad ratmeter Wandfl che Es PEI 50 Der Eso VVert erm glicht damit eine berschla gige Abschatzung der Energiebilanz einer bestimmten Konstruktion nach 50 Jahren und gibt Hinweise darauf ob sich z B ein h herer Prim renergieeinsatz f r mehr VVarmedam mung durch die Energieeinsparungen im Be trieb amortisiert Qz wird in Anlehnung an die EnEV ermittelt Q G U Dabei ist Heizgradstunden U W rmedurchgangskoeffizient der je weiligen Konstruktion VV m K Die Heizgradstunden G stellen hier einen Pro portionalit tsfaktor
320. f r D cher Wie zuvor k men auch hier Spannb nder oder Spanndr hte zum Einsatz um die Vorspannung aufrecht zu erhalten Die Realisierung dieser Methode scheint zwar vom System her preiswert jedoch evtl mit Ausnahme textiler Wasserbecken sehr ar beitsaufw ndig zu sein Anhang lll 1 Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r lasttragende Strohballenw nde A 93 Anhang lll 1 Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r lasttragende Strohballenvvande A 94 Anahng I 2 Zeichnerische Darstellung und Beschrei bung der untersuchten Strohballenkonstrulktionen 1 1 Innenskelett Putz Putz p 4 72 T WWWWWWNA Verbindung St tze Schwelle St tze Pfette mit Lochplatten 60x140 und je 10 N geln Pro St tze 4 Lochplatten 40 N gel x 2 3 St tzen 9 2 Lochplatten 92 N gel Pfette ballenbreit mit Holzweichfaserplatte berd mmt 2x0 18mx0 24mx4 72m 0 41 m 20 cm breiter Jutestreifen 200 g m als Putzarmierung ber den Anschluss Ballen Holzweichfaserplatte 15 cm breiter Streifen ber bergang Ballen Lagerholz 2x0 2x4 72 2x0 14x4 72 3 3 m angeheftet mit Tackerklammem alle 10 cm 4x4 72mx10 200 Raum zwischen Schwelle und u eren Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 2x0 14mx0 06mx4 72m 0 08 m Beidseitig 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen
321. fbauend auf den Erfahrungen mit diesem Bogen wurde die S ge verbessert 1 in Abbildung 3 20 und im September 2007 drei selbsttragende Strohballengew lbe in Tamera Portugal w hrend eines Workshops unter der Leitung von Gernot Minke unter Mit 3 6 Eingespannte lasttragende Systeme Das Merkmal eingespannter Systeme ist eine vierseitige Umschlie ung der Strohballen mit steifen Elementen Auch wenn die vertikalen Teile dieser Einspannung nicht direkt zum Abtragen der Last herangezogen werden stel len sie doch eine seitliche Begrenzung der entsprechenden Wandabschnitte dar die durch die Behinderung der Querdehnung der Wand den E Modul erh ht und die Relaxation verringert Gleichzeitig bieten diese Elemente einen willkommenen Anschlusspunkt f r Fens ter und T rrahmen Dieses System wurde z B bei dem im Jahr 2000 errichteten Versuchsge b ude am Forschungslabor f r Experimentel les Bauen Uni Kassel eingesetzt 120 wirkung des Verfassers gebaut he Abbildung 3 20 gen S ge 1 im Aufbau 2 ohne Schalung 3 mit Lehmschl mme 4 Die Gew lbe beherbergen je einen Wohnraum der Entwurf stammt von Professor Minke Die mit einem Gr ndach abgedeckten Gew lbe besitzen eine ausreichende Stabilit t Der Auf bau ging auch mit den am Workshop teilneh menden Laien problemlos vonstatten An der S ge sind weitere Verbesserungen w n schenswert um die Pr zision zu erh hen und den Ballendurchsatz zu steigern Hor
322. g Hers PE Bed Herst PE Bed Herst PE Mg na ha n Frontlader H nger MJ Mg Bed Schlepper MJ Mg Stroh Q ung nstig 4 3 57 1 12 1 075 2 198 Q g nstig 5 3 03 1 06 0 269 1 327 Fall Fortsetzung Menge Mg na Dieselbed Dieselbedarf PE Bedarf Laden Lader l ha MU Mg Herstellung Transp PE Lader Bed MJ Mg Q ung nstig 4 2 2 33 63301765 2 198 35 831 Q g nstig 5 2 1 25 68339529 1 327 27 011 Alle Daten aus KTBL1 3 7 Ballentransport mit landwirtschaftlichem Zug Traktor und zwei Anh nger f r Kleinballen 3 7 1 PE Bedarf Traktor Anh nger Diesel 10 52 MJ km Herst Schlepper 1 792 MJ km Herst Anh nger 1 075 M km Herst Anh nger 1 075 Summe 14 462 MJ km Spez Verbrauch 0 904 Mu km Mg Davon Herstellungsenergie 0 246 3 7 2 Ballentransport zum Hof Anhang 1 4 Ermittlung des Primarenergieinhaltes von Strohballen A 20 Fall Anzahl km Spez Prim renergie Anteil Herst Verbrauch bed MJ Mg energie Traktor MJ km Mg und Anh nger MJ Mo HD ung nstig 8 0 904 7 231 1 971 HD g nstig 2 0 904 1 808 0 493 nicht andervveitig gekennzeichnete Daten aus Gemis 3 8 Anteiliger PE zur Herstellung d Maschinen Szenario Teilverbrauch HD Ballen HD Ballen Q Ballen Q Ballen MJ Mo g nstig ung nstig g nstig ung nstig Schlepper und Ballenpresse 14 894 15 014 4 024 5 076 Transport zum Hof Laden und 0 493 1 971 1 327 2 198 Entladen der Ballen mit Frontlader
323. gangshohe des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m alternativ die H he des Kanals der vervvendeten Strohballenpresse 3 3 2 Feuchtegehalt u ermittelt aus der relativen Luftfeuchte inner halb der Ballen Zur Ermittlung des Feuchtegehaltes u wurden die relative Luftfeuchte und die Temperatur mit dem modifizierten kombinierten Feuchte Temperaturmessger t des Herstellers Extech vgl Abschnitt 1 1 1 gemessen Dazu wurde die Lanze des Messger tes bis in die Ballen mitte geschoben und der Wert genommen nachdem die Anzeige nach ca 5 Minuten zur Ruhe gekommen war Die Werte wurden in die f r die entsprechende Strohart geltende in Teil 1 Experiment Sorpti onsisothermen ermittelte Formel nach der BET Theorie eingesetzt und der massebezo gene Feuchtegehalt u berechnet 3 3 3 Trockenmasse m der Ver suchsballen Die Trockenmasse wird aus der Rohmasse und der Masse bezogenen Feuchte wie folgt berechnet m m l u Dabei ist Myr Trockenmasse des Strohballens m Rohmasse des Strohballens kg u Massebezogener Feuchtegehalt des Ballens g g 3 3 4 Trockendichte py der Versuchs ballen Die Trockendichte der Versuchsballen vvird nach folgender Gleichung bestimmt p za m lobit Dabei ist Dr Trockendichte der Versuchsballen kg m Trockenmasse des Strohballens kg ermittelt nach 3 3 3 l Ausgangsl nge des Ballens in Anleh nung an DIN EN 822 m b Ausgangsbreite des Ballens in Anleh nu
324. gender Ballen empfoh len 3 4 Diskussion zur Konstruktion und zum Aufbau von lasttragenden W nden aus Strohballen Lasttragende Strohballenw nde sollten mit seitlicher Begrenzung erstellt werden Diese Ma nahme erh ht den Elastizit tsmodul und senkt die Relaxationsverluste Au erdem bie ten die seitlichen Begrenzungselemente An schlusspunkte f r Fenster und T ren Zudem vereinfachen sie nach den Erfahrungen des Verfassers den Aufbau der W nde erheblich Werden keine seitlichen Begrenzungselemente eingesetzt muss mit einer h heren Stauchung und einer h heren Relaxation bzw einer h he ren Kriechverformung gerechnet werden Werden seitliche Begrenzungen eingesetzt erzeugt eine Vertikalspannung eine Horizon talspannung welche die seitlichen Begren zungselemente auseinander dr ckt Dabei ist die durch die Vertikalspannung erzeugte Hori zontalspannung bei W nden aus flach liegen den Ballen geringer als bei W nden aus hoch kant liegenden Ballen Um die oben beschrie benen positiven Effekte der seitlichen Begren zung zu nutzen m ssen die seitlichen Begren zungen zusammengehalten werden Eine M glichkeit dazu ist die Verbindung der seitli chen Begrenzungselemente durch Schwelle Ringbalken und Horizontalelemente siehe unten Horizontal in die Wand eingelegte Elemente sichern die Wand gegen Ausbeulen und erh hen damit die Knickstabilit t Au erdem k n nen die seitlichen Begrenzungen ber die Ho rizo
325. ger 2002 124ff 2 u ere Parenchymschicht Von griech enchyma das Eingeschlossene F llung Das Parenchymgevvebe ist ein relativ wei cher Bestandteil der Pflanze welcher die R ume zwischen anderen Gewebearten f llt und N hrstoffe und Wasser speichert Strasburger 2002 122f 3 Sklerenchymring mit Sklerenchymleis ten Sklerenchymgewebe griech skler s hart spr de besteht aus teilweise verholz ten abgestorbenen Zellen mit dicken lig ninverst rkten sekund ren Zellw nden Diese Zellen sind vergleichsweise hart und bilden einen wichtigen Bestandteil des Tragger stes der Pflanze Bei der Betrachtung eines Querschnittes durch den Strohhalm erinnert die Anord nung der Skerenchymleisten an ein Zahn rad mit berdimensionaler Bohrung wobei die Z hne statische Verst rkungen dieses Ringes darstellen Sklerenchymfasern kommen in zwei Arten vor An Orten mit Zugbelastung werden unverholzte elasti schere Fasern ausgebildet bei zus tzlicher Druckbelastung lignifizierte Hartfasern Sklerenchymgewebe ist bis zu 100 mal steifer als Parenchymgewebe Strasburger 2002 132 134 4 Inneres Parenchymgewebe mit eingebet teten Leitb ndeln siehe 5 5 Eingebettete Leitb ndel Prim re Aufgabe der Leitb ndel ist der N hrstoff und Was sertransport innerhalb der Pflanze Beson ders zur Mitte und zur Au enseite der Pflanze hin werden die Leitb ndel von Skle renchymfasern flankiert vgl S
326. gerechnet werden Wird Getreide des Strohes wegen angebaut gilt also das Korn als Nebenprodukt w ren auch die Bewirtschaftung der Ackerfl chen und der Energieaufwand f r die Herstellung und Ausbringung von D nge und Spritzmitteln sowie der anteilige Herstellungsenergieauf wand f r die zur Bewirtschaftung n tigen Ma schinen in die Berechnungen einzubeziehen Unter diesen Voraussetzungen liegt der Pri m renergieinhalt von Strohballen deutlich h her Im Folgenden wird abgesehen von einem Testszenario zur Kl rung der Unterschiede zwischen den Betrachtungsweisen von Stroh als Nebenprodukt ausgegangen Prim renergiebedarf Maschinenherstellung Maschinengewicht PEI Stahl Zur Absch tzung der anteiligen f r die Herstel lung der Maschinen aufgewendeten Prim r energie Prozesse 2 Ordnung wird im Rah men dieser Arbeit angenommen die Maschi nen best nden zur G nze aus Stahl Das Ma schinengewicht wurde mit dem PEI von Stahl multipliziert und anteilig der Nutzungsdauer der Maschinen dem PEI von Strohballen zuge Teil 1 Stroh als Baustoff schlagen Zur Nutzungsdauer wurden die Da ten aus KTBL 2004 herangezogen Herstellungesnergieaufwand HEA m2 Schlepper Presse Frontlader minin u B HEA H ill il Frontlader Anhanger HEC 10 pO ie Strohballen pressen Schlepper
327. gesetzt Die Spannung bricht spontan deutlich ein und stabilisiert sich in der Folge auf niedrigem Niveau Es scheint als unterl gen Ballen mit h herer Trockendichte einer geringeren Relaxation Die starke Welligkeit der Kennlinien resultiert aus der kleinen Bal lenfl che damit der geringen Kraft und gerin ger Aufl sung der Messwerterfassung Restspannung op 24 48 Zeit t h 1 5 3 1 91 15kg m 1 5 3 3 106 27 kg m 1 5 3 2 97 96 kg m Abbildung 5 18 Relaxationsdiagramm stehender unverputzter HD Weizenballen ohne seitliche Ein spannung ausgehend von einer Startspannung von 20 kN m Tabelle 5 16 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen stehend ohne seitliche Einspannung Proben nummer Abmessungen u m g g b 1 5 3 1 0 710 0 489 0 367 0 121 91 15 1 5 3 2 0691 0 482 0 361 0 107 97 96 1 5 3 3 0 671 0 480 0 371 0 110 106 27 Ballen 10 691 0 484 0 366 0 113 98 31 Ptr kg m OR24 55 11 43 69 58 32 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte oxza Rest spannung nach 24 Stunden 2 Mittelwert aus den betreffenden Wer ten Anhang Il 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 77 5 4 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten partiell belasteter HD VVeizenballen im Kombitest Es wurde das Relaxationsverhalten von je einem partiell belasteten flach und hochkant liegenden HD VV
328. gespannten hochkant liegenden HD Weizenballen Tests an eingespannten HD Weizenballen im Kombitest os 40 kN m davon je ein Test Was serschaden und Garnausfall 4 Tests an eingespannten HD Gerstenballen im Kombitest o z40 kN m Tests an eingespannten HD Dinkelballen im Kombitest osz40 kN m Tests an eingespannten HD Bohnenballen im Kombitest osz40 kN m Tests an eingespannten HD Hanfballen im Kom bitest os 40 kN m Tests an eingespannten HD Svvitchg ballen im Kombitest o z40 kN m Tests an einem eingespannten partiell belasteten HD VVeizenballen im Kombitest os 40 kN m Tests an nicht eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest 05 40 kN m Tests an eingespannten HD VVeizenballen im Langzeittest os 10 kN m Tests an eingespannten HD Weizenballen im Langzeittest os 20 kN m Tests an eingespannten HD Weizenballen im Langzeittest os 40 KN m Tests an eingespannten HD Weizenballen im Langzeittest os 60 kN m Tests an eingespannten HD Weizenballen im Kombitest os 40 kN m davon je ein Test Was serschaden und Garnausfall 3 Tests an eingespannten HD Roggenballen im Kombitest 2 40 kN m Tests an eingespannten HD Gerstenballen im Kombitest osz40 kN m Tests an eingespannten HD Dinkelballen im Kombitest o z40 kN m Test an einem eingespannten partiell belasteten HD VVeizenballen im Kombitest os 40 kN m Tests an eingespannten halbierten und zusam mengesetzten
329. gramm eine Spannungs Stauchungskurve ermittelt In diesem zweidi mensionalen Diagramm werden die Spannung auf der Y Achse Ordinate und die Stauchung auf der X Achse Abszisse aufgetragen F r duktile Werkstoffe mit einer ausgepr gten Streckgrenze z B Baustahl kann die in Abbil dung 2 4 qualitativ dargestellte Kurve ermittelt werden Spannung Stauchung Abbildung 1 4 Spannungs Stauchungsdiagramm duktiler Werkstoffe mit ausgepr gter Quetschgrenze Zun chst zeigt die Kurve einen geraden Ver lauf in dem die Stauchung zur Spannungs n derung proportional ist Dieser Abschnitt wird als Hooke sche Gerade bezeichnet In die sem Bereich verh lt sich der Werkstoff elas tisch d h nach dem Entfernen der Spannung nimmt der K rper seine Ausgangsdimensionen an Der linear elastische Bereich endet im Punkt ose der Proportionalit tsgrenze Die weitere Verformung ist plastisch d h der Anteil der Verformung der ber den linear elastischen Bereich hinausgeht ist irreversibel Duktile Werkstoffe mit ausgepr gter Quetsch grenze zeigen ab dem Punkt ozr ein Flie en Das Bauteil wird ohne wesentliche Erh hung der Spannung weiter gestaucht das Bauteil flie t Im Bauteil finden Abgleitvorg nge statt Zunehmende Vernetzungsneubildungen be hindern im weiteren Verlauf das Abgleiten es duktil gut dehn streck oder verformbar lat ductilis dehnbar spr de leicht zerspringend leicht brechend kom
330. gskoeffizienten von Strohballen und Strohballenkonstruktionen Bei einem W rmestrom parallel zur Faser ist die W rmeleitf higkeit h her als bei einem VVarmestrom senkrecht zur Faser In der all gemeinen bauaufsichtlichen Zulassung f r Baustrohballen werden als Bemessungswerte f r den W rmestrom parallel zur Faser eine VVarmeleitfahigkeit von 0 08 W mK f r einen VVarmestrom senkrecht zur Faser eine W rme leitf higkeit von 0 052 VV mK festgesetzt Da flach liegende Strohballen einen VVarme strom parallel zur Faser und hochkant liegende bzvv stehende Ballen einen VVarmestrom senkrecht zur Faser aufvveisen spricht der Aspekt W rmeleitf higkeit gegen den Einsatz flach liegender Strohballen Sollen flach liegende Strohballen dennoch zum Einsatz kommen m ssen um den gleichen W rmedurchgangskoeffizienten zu erreichen entweder dickere Strohballen oder additive Dammmaterialien eingesetzt werden So hat ein hochkant liegender Ballen trotz seiner ge ringeren Dicke die bessere W rmed mmung F r die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Strohballenkonstruktionen wurden die W rme durchgangskoeffizienten U berechnet Den mit Abstand schlechtesten U Wert weist das Sys tem Gagne mit 0 7 W m K aufgrund des ho hen M rtelanteils und der damit verbundenen W rmebr ckenwirkung auf Konstruktionen bei denen flachliegende HD Ballen zum Ein satz kommen haben U Werte zwischen 0 15 und 0 16 VV m K Bei dem Einsatz hochkant l
331. gsplatte 2 Ausbeulen 3 Verputzte W nde Analog zu den verputzten Einzelballen h ngt die Festigkeit der Wand entscheidend von der des Putzes ab Verputzte W nde gleichen sogenannten Sandwich Konstruktionen bei denen ein wei cher Kern und eine harte Schale so interagie ren dass das Element deutlich belastbarer ist als die Summe der Einzelkomponenten Einzeln belastet w rde die Schale aufgrund ihrer geringen Dicke sehr schnell ausknicken Dies verhindert der Verbund mit dem weichen Kern Es ist daher evident dass der Verbund zwi schen Strohballen und Putzschale einen signi fikanten Einfluss auf die Druckfestigkeit der Wand hat Vardy MacDougall 2006 King 2006 King 2006 69 identifiziert folgende Versa gensbilder bei verputzten Strohballenw nden vgl Abbildung 2 5 1 Globales Ausbeulen der Wand 2 Lokales Ausbeulen der Wand 3 Zerst rung des Putzes im Lasteinleitungs bereich 4 Abrutschen des Putzes im Lasteinleitungs bereich 5 Abscheren des Putzes im Lasteinleitungs bereich bei indirekt belastetem Putz Abbildung 2 5 Versagensbilder verputzter W nde Globales ausbeulen 1 lokales ausbeulen 2 Zerst rung des Putzes 3 Abrutschen 4 Absche ren 5 2 2 2 Horizontale Lasten senkrecht zur Wandebene Laut Bou Ali 1993 neigen unverputzte Stroh ballenw nde unter Windlast zu globalem Aus beulen King 2006 beschreibt den gleichen Effekt bei verputzten Strohball
332. gt Aufgrund der hohen VVandstarken ist zu ervvarten dass sich durch die geometrischen VVarmebr cken ein insgesamt negativer W rmebr cken Verlustkoeffizient ergibt Details zu den Berechnungen siehe Anhang 1II 8 6 3 Nicht lasttragendes Geb ude zweigeschossig Baubeschreibung Treppe ein WC 1 m zugeordnet ist Von Das zweigeschossige nicht lasttragende Ge diesem Eingangsbereich aus ist der Arbeits b ude ist ein gro z giges Doppelhaus mit je raum 12 15 m die zum Essplatz hin offene einer Doppelgarage und gro en Kellerersatz K che 12 7 m und der Wohnbereich 39 85 fl chen f r je zwei Familien mit 3 Kindern Au m erreichbar Die Bibliothek 16 43 m ist enmaxe ber alles 43 8 m x 10 ber den Wohnraum erschlossen Im OG wer m Abbildung 6 4 und Abbildung 6 5 visualisie den die 3 Kinderzimmer zwischen 13 69 und ren den Entwurf Tabelle 6 3 k nnen relevante 17 1 m das Elternschlafzimmer 14 06 m Daten entnommen werden und das Bad 11 7 m ber eine zur Treppe Das Raumprogramm umfasst im EG einen hin offenen Galerie mit Aufenthaltsqualit t Eingangsbereich 12 41 m dem unter der betreten Teil III Konstruktionen aus Strohballen 139 Grundriss EG m Ansicht von S den Grundriss OG HUB i x L Abbildung 6 4 Skizzen zu dem zweigeschossigen nicht lasttragenden Geb ude 1 Im Bad sind in einem begehbaren Schrank Stauraum Waschmaschine und Trockner an geordn
333. gt die mittleren Kennlinien flach und hochkant liegender HD Weizenballen mit und ohne Einspannung bei hnlicher Tro ckendichte Die Kennlinien wurden im Lang Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 93 zeittestverfahren siehe Abschnitt 3 4 4 ermit telt Die dargestellten Kennlinien stellen einen Ausschnitt dar Bis auf FL oE wurde die Re laxation ber einen Zeitraum von 30 Tagen aufgezeichnet Zur Bezeichnung HL hochkant liegend oE ohne seitliche Einspannung XX kg m durchschnittliche Trockendichte der Probengruppe Deutlich erkennbar ist dass die eingespannten Ballen einem geringeren Spannungsabbau unterliegen als die nicht eingespannten Ballen Diese Tendenz ist bei den hochkant liegenden Ballen besonders ausgepr gt Quantifizierbar ist dies an den ox gt 4 und 0x120 Werten welche in Tabelle 5 10 ausgewiesen sind 4 HLoEkN m 94 kg m HL mE kN m 97 kg m FLoEkN m 97 kg m m FL mE kN m 94 kg m Restspannung op O N N co 00 cO cO O Zeit t Tage Abbildung 5 20 Vergleich des Relaxationsverhal tens unverputzter flach und hochkant liegender HD Weizenballen mit und ohne Einspannung bei einer Startspannung von 40 kN m Tabelle 5 10 Physikalische Parameter und Testergebnisse zum Einfluss der seitlichen Einspannung bei HD Weizenballen im Langzeittest Probengruppe u g g Prr
334. gt mit je drei Schrauben 6x80 und 4 5x50 24 Schrauben je Sorte St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 94 Bretter f r das gesamte Gew lbe Befestigt mit einer Schraube 4 5x50 pro Brett und St nder Sperrholzstreifen 376 Schrauben Fl che Ballenau enseite 25 m Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 106 6 1 System Stroh unlimited Putz Schalung 2 64 H H LAV X Jutegewebe als Putzarmlerung 209 g m 15 cm m breit alle 10 cm mit Tackerklammem Ballen auf Leiterrahmen aus 6 6 Kanth lzern mit 11 Sprossen Mittelsprossen befestigt mit je 2 Endsprossen mit je 4 6x16 Schrauben 26 Schrauben Raum zwischen den Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 4 92 11 0 08 0 34 0 06m 0 082 m An jeder Wandseite ein 8 8 Kantholz in den Ballen eingelassen Verbindung Leiterrahmen Kantholz je 2 Stahlwinkel befestigt mit je 8 Schrauben 4 5x60 4 Stahlwinkel 32 Schrauben Verbindung Leiterrahmen lasttragende Wand mit 9 0 25 m langen 20 mm Rundh lzern Verbindung Leiterrahmen Ringanker mit 10 16 mm Verpackungsbandem a 6 5 m verbunden mit je einer Verpackungsbandklemme Verbindung der Ballen untereinander ber 40 angespitzte Ballenn gel 3 3 aus Holz Konstruktion Ringanker Beidseitig und der Wand und in der Wandm
335. h als Baustoff Z chtung genommen und erlangte besonders bei den Persern kultische Bedeutung Haupt verbreitungsgebiete sind Eurasien und Nord amerika Der Weizen l sst sich in die Arten Einkorn Emmer und Dinkel aufteilen Der heu tige in Europa kultivierte Saatweizen Triticum aestivum stammt vom Dinkel ab Triticale ein modernes Futtergetreide ist eine Kreuzung aus Weizen Triticum und Roggen Secale vgl Brockhaus 1994 731f Renzenb rink 1993 63ff Dinkel lat Triticum spelta wird als Vorlaufer des heutigen Saatweizens oft als Urweizen bezeichnet Der winterharte Dinkel ist bez g lich des Standortes und der klimatischen Ver haltnisse weniger anspruchsvoll als Weizen liefert jedoch geringere Ertrage Als Anbauge biete werden Eifel Odenwald Schwarzwald Allg u und die Nordschvveiz genannt vgl Brockhaus 1988 515f Renzenbrink 1993 711f 21 1 3 2 Tabellarische bersicht der Eigenschaften Erscheinungsformen und Zusammensetzungen der beschriebenen Getreidearten Tabelle 1 1 gibt eine bersicht ber die Eigenschafen Zusammensetzungen und Erscheinungsformen der beschriebenen Getreidearten Tabelle 1 1 bersicht der Eigenschaften Erscheinungsformen und Zusammensetzungen der beschriebenen Getreidearten Gerste Hafer Reis Roggen VVeizen VVinter G Sommer G Winter W Sommer W Aussaat 2 Sept H lfte Anfang M rz Anfang M rz September Sept Dez nach Anfang M rz Dezember Rogen Ernte Anfang
336. halung Holz und Stahltei le ben tigt Da keine Putztrager oder zusatzli che Dammungen ben tigt vverden ist auch der Primarenergieinhalt der unter Sonstiges zu sammengefassten Bauteile gering Teil III Konstruktionen aus Strohballen Unter den Wandkonstruktionen schneidet das Doppelskelett mit 47 2 kVVh m am besten ab dicht gefolgt vom fugenorientierten ballenb n digen Skelett fo bb Skelett mit einem Prim r energieinhalt von 49 KWh m Dabei muss angemerkt werden dass bei letzterem Q Ballen mit der doppelten Dicke der beim Dop pelskelett eingesetzten Kleinballen verwendet wurden W hrend beim fo bb Skelett weniger Holz gebraucht wird kommt das Doppelskelett mit weniger Putz aus da dieser im Bereich der au en liegenden St tzen nicht aufgetragen wird Den h chsten Prim renergieinhalt weist das Rahmensystem nach der allgemeinen bauauf lt Li e sichtlichen Zulassung f r Baustrohballen Rahmen AbZ mit 96 kVVh m auf Zu dem relativ hohen Holzanteil des Rahmensystems kommt eine Verschalung mit OSB Platten auf der Innenseite der Konstruktion Auf der Au Renseite wird eine Holzweichfaserplatte ben tigt deren PEI in Sonstiges eingeht Einen ebenfalls hohen Prim renergieinhalt weisen das Scheibentragwerk aufgrund der gro en Holzmasse der massiven Innenschale und das System Gagne verursacht durch den hohen M rtelanteil unter Sonstiges der Konstruktion auf Abb
337. henend kVVh a kVVh a absenkung Summe VVarmeverluste Qy 11072 1577 10 Ausrichtung Abminderungsfaktor g VVert Fl che Globalstrahlung der Fl che vgl Blatt Fenster senkr Einstr m kVVh m a 1 Nord 0 36 0 52 32 0 123 2 Ost 0 40 0 00 0 0 2 203 3 S d 0 38 0 52 49 5 t 353 4 West 0 40 0 00 0 0 2 212 5 Horizontal 0 40 0 00 0 0 322 6 Summe opake Flachen VVarmeangebot Solarstrahlung Qs L nge Heizzeit spezif Leistung q Agg kh d d a W m m Innere W rmequellen Q 0 024 212 2 1 3633 Freie W rme Qr Qs Q Verhaltnis Freie VVarme zu Verlusten Or Qy Nutzungsgrad W rmegewinne nc W rmegewinne Q ne QF Heizvvarmebedarf Q Qe Grenzvvert Anhang 11 8 Berechnung des Heizvvarmebedarfes der Beispielgeb ude Summe KVVh mz a 15 Anforderung erf llt 0 20 C Wohngeb ude 363 3 kWh a 2462 1454 1773 5382 m3 908 L aqui Anteil 1 h 0 066 0 000 kWh a 1577 kVVh a kVVh a 744 3425 0 0 0 kVVh a kVVh a 8051 0 64 97 kWh a kWh a 4813 ja nein m2 pro m Energie bezugsfl che KVVh mza KVVh mza 4 3 4 3 KVVh mza 34 8 kVVh mza 11 5 kVVh mza 10 7 KVVh mza 22 2 KVVh mza 21 6 KVVh mza A 148 PASSIVHAUS PROJEKTIERUNG ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN
338. hmals deutlich erweitert werden 5 Zum Prim renergiegehalt von Strohballen und Strohballenkons truktionen Der Prim renergieinhalt PEI von Strohballen vvurde in Abhangigkeit von der vervvendeten Strohballenpresse dem vervvendeten Mahdre scher dem Strohertrag der Feldgr fse und der Entfernung vom Feld zum Hof im Rahmen dieser Arbeit ermittelt Positiv auf den PEI vvirken sich kurze Entfer nungen zum Hof gro e Felder hohe Ertr ge und gro e M hbreiten aus Gro ballenpressen arbeiten effizienter als Kleinballenpressen Als Rechenwerte werden 50 kVVh Mg f r Qua derballen und 63 kVVh Mg f r HD Ballen vor geschlagen Diese VVerte gelten f r die Annahme dass Stroh als Nebenprodukt der Getreideprodukti on anfallt Der Energie und Stoffeinsatz zur Kultivierung des Getreides geht dabei nicht in die Berechnung mit ein VVird die zur Kultivie rung des Getreides ben tigte Energie den Strohballen zugeschlagen errechnet sich f r Quaderballen ein PEI von 300 kVVh Mg Da Quaderballen in der Regel eine h here Dichte aufvveisen als HD Ballen gleichen sich die Prim renergieinhalte im Volumenbezug an Den gr ten Anteil am PEI von Strohballen hat mit bis zu 5296 das Ballengarn VVird hier ein Material vervvendet das seinerseits einen ge ringen Primarenergieinhalt aufweist k nnte auch der PEI der Strohballen deutlich reduziert werden Dies scheint aber aufgrund der ohne hin niedrigen Werte nicht dringlich zu sein V
339. hmen unerwartet schlecht ab Der h chste Arbeits aufwand wurde f r das ballenb ndige Skelett veranschlagt Hier kumulieren sich ein relativ hoher Aufwand f r das Verputzen Putztr ger ber den St tzen und der Pfette f r die Vor bereitung Ausklinken und das Stopfen flach liegende Ballen der Ballen sowie der zus tzli che Aufwand f r das Erstellen und Befestigen der Unterkonstruktion f r die Schalung Teil III Konstruktionen aus Strohballen E Holzarbeiten BB vorbereiten OB einbauen und kompr E Ausstopfen amp rasieren Binnenp inkl Vorber B Schalung inkl Vorber Abbildung 4 11 Vergleich des Arbeitsaufwandes zur Erstellung unterschiedlicher Strohballenkonstruktionen Teil III Konstruktionen aus Strohballen 131 4 5 Tabellarische Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse Tabelle 4 1 listet die beschriebenen Eigenschaften der untersuchten Konstruktionen auf Tabelle 4 1 Eigenschaften der untersuchten Strohballenkonstruktionen FL 2 ML O s Putz lt m Schalung l Platte Dia D gonalsch 0 a D Strebe 2 8 Windr band Herstellungsauf vvand PEI kVVh m U VV m K E50 kVVh m 132 gt Au Doppelsk Rahmen 36 36 S Innensk Bb Skelett 48 48 Skelett 0 63 0 16 x California Tonnen E 36 48 ge unlimited w lbe 36 48 0 0 lt 0 0 z
340. hs Tests mit einer Startspannung von 40 kN m5 Zum Test ablauf siehe Teil Il Abschnitt 3 4 4 Tests mit den Relaxationspr fst nden Alle Tests fanden im Keller des FEB statt 9 2 3 1 Nicht eingespannte HD Weizenballen os 20 und 40 kN m Es wurden insgesamt je drei hochkant liegen de seitlich nicht eingespannte unverputzte Weizenballen einem Langzeit Relaxationstest mit Startspannungen von 20 bzw 40 KN m unterzogen Tabelle 5 13 listet physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse auf Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 74 Abbildung 5 15 Relaxationsdiagramm hochkant liegender unverputzter HD VVeizenballen ohne seit liche Einspannung os 20 und 40 kN m Aus dem Relaxationsdiagramm Abbildung 5 15 ist ersichtlich dass die 40 kN m Proben trotz deutlich h herer Dichte eine geringere Relaxation aufvveisen Das Kennlinienfeld die ser Proben ist kompakter als jenes der 20 kN m Proben Ss x b G o 0 o o x 5 10 15 20 25 Zeit t Tage oe 20 kN m 1 3 4 1 94 kg m oe 20 kN m 1 3 4 2 83 kg m oe 20 kN m 1 3 4 3 82 kg m oe 40 kN m 1 3 5 1 99 kg m oe 40 kN m 1 3 5 2 94 kg m oe 40 kN m 1 3 5 3 91 kg m Tabelle 5 13 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen hochkant liegend ohne seitliche Einspannung Probennummer Abmessungen u Ptr OR24 R120 R480
341. i che Trockendichte der verschiedenen Proben gruppen liegt dabei in einem engen Bereich zwischen 96 6 und 99 5 kg m Es wird davon ausgegangen werden dass ein Einfluss der Trockendichte hier vernachl ssigt werden Kann Restspannung Okaso 10 kN m 20 kN m 40 kN m 60 kN m m hochkantliegend flach liegend Abbildung 5 21 Relaxationsverhalten von HD VVeizenballen in Abhangigkeit von Startspannung und Ballenorientierung anhand der or4so Werte im Langzeittest 94 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Dass die Relaxation mit zunehmender Start spannung zun chst ansteigt scheint evident Eine h here Startspannung induziert eine h here Relaxation Das Abnehmen der Relaxati on bei weiter steigenden Dichten kann mit der zunehmenden Anfangsstauchung erkl rt wer den Ab einem gewissen Punkt ist der Ballen so stark vor komprimiert dass die Relaxation geringer wird F r das erneute Ansteigen der Relaxation bei weiter steigender Startspan nung bei den flach liegenden Ballen wurde keine Erkl rung gefunden Evtl wird dieser Effekt durch den Unterschied in der Trocken dichte der betreffenden Ballengruppen hervor gerufen Tabelle 5 11 enth lt weitere Details zum Ein fluss der Startspannung auf die Relaxation Tabelle 5 11 Physikalische Eigenschaften und Testergebnisse zum Einfluss der Startspannung auf die Relaxati on bei HD Weizenballen im Langzeittest
342. i deproduktion anf llt und in gro en Mengen verf gbar ist Dieses Stroh kann zu quader f rmigen Ballen gepresst und unter bestimm ten Bedingungen als Baumaterial eingesetzt werden Untersuchungsbedarf besteht bei der Optimierung der Herstellungsweise von Bau strohballen mit markt blichen Strohballenpres sen und bei der Bewertung unterschiedlicher Strohballenkonstruktionen Es werden grund s tzlich zwei Bauweisen unterschieden Bei der lasttragenden Bauweise werden Strohbal len als statisch wirksame Elemente eingesetzt die Dach und Deckenlasten aufnehmen In der nicht lasttragenden Bauweise bernehmen additive Elemente z B Holzst nder die stati schen Funktionen Der Strohballen dient hier dem Raumabschluss und der W rmed m mung Da Strohballen als landwirtschaftliches Ne benprodukt mit geringem Energieaufwand hergestellt werden k nnen wird davon ausge gangen dass auch Strohballenkonstruktionen Einleitung Problemstellung und Zielsetzung im Vergleich zu konventionellen Konstruktio nen mit einem geringen Energieaufvvand er richtet werden konnen Die regionale Verf gbarkeit von Stroh und die damit implizierte Starkung regionaler Wert schopfungsketten die toxische Unbedenklich keit und biologische Abbaubarkeit gelten als weitere Vorteile des Strohballenbaus Aufgrund des geringen Preises von Strohballen wird angenommen dass sich Strohballenbauten preisg nstiger erstellen lassen als vergleichba re konve
343. i nur 70 cm Wandst rke ebenfalls Spannweiten von ber 15 m denkbar bei 1 3 m Wandst rke lie en sich bei Verwendung geeigneter Dachtragwer ke theoretisch mehr als 25 m berspannen 135 Abbildung 5 2 M glichkeiten zur Erh hung der Spannweite eingeschossiger lasttragender Strohballenvvande bei Verwendung von hochkant liegenden HD Kleinballen 36 cm Wanddicke Kommen solche Tragsysteme zum Einsatz wird die Dachlast in der Regel z B in Fach werktr gern konzentriert und dann in die Wandkonstruktion eingeleitet Bei Strohballen w nden m sste diese Last zun chst ber bie gesteife Ringbalken in die Strohballenwand eingeleitet werden Ob sich ein solcher Ring balken lohnt oder ob es nicht effizienter ist die Lasten aus weit spannenden Dachtragwerken ber St tzen abzuleiten ist den Ergebnissen aus Kapitel 4 dieses Teils dieser Arbeit fol 8 96 gend allerdings fraglich Eine viel verspre chende M glichkeit weitgespannte Dachtrag werke zu realisieren die ausschlie lich aus Strohballen bestehen k nnten in Zukunft last tragende Gew lbekonstruktionen sein Zweigeschossige Geb ude scheinen bei leichten Dachkonstruktionen ab einer Strohdi cke der EG Wand von 90 cm voll Abbildung 5 3 stellt die m glichen Spann weiten dar 10 00 zB l Abbildung 5 3 Maximale Spannweiten zweigeschossiger
344. ich der Halmorientie rung auszuschlie en und somit direktere Aus sagen ber des Verhalten des Putzes zu erhal ten wurden die flach liegenden Ballen auf 36 cm das Ma der hochkant liegenden Ballen beschnitten Die Probeballen wurden zun chst in einen Holzrahmen eingebaut der 2 cm ber die Bal lenoberfl che hinaus stand Dann wurde der Ballen befeuchtet bis zur Kante des Holzrah mens mit Gubel Grubenlehm verputzt und das Trocknen des Lehmes abgewartet Nach dem Trocknen wurden Holzleisten von einem cm St rke auf den Rahmen aufgebracht die erste Putzschicht angefeuchtet und die zweite Putz lage einen cm stark aus Maxit Lehmputz IP 334 aufgebracht Auf diese Weise wurde ein drei cm starker zwei lagiger Lehmputz auf die Probeballen aufgebracht Daten zu den Lehm putzen sind unter 4 2 dokumentiert Die Proben wurden nach dem vollst ndigen Trocknen in den Pr fstand eingebracht und der Versuch wie oben beschrieben durchgef hrt 3 4 2 7 Spannungs Stauchungstests mit partiell belasteten unverputzten Ballen Bei Last tragenden Strohballenkonstruktionen bildet ein Ringbalken aus Holz bzw eine ver windungssteife Holzbox oder Leiterkonstrukti on den oberen Abschluss der Wand Beson ders bei Konstruktionen aus Quaderballen kann dieser obere Abschluss erhebliche Kos ten verursachen die verringert werden k n nen wenn der Ringbalken nicht die gesamte Wandbreite berspannt Aus diesem Grund wurde untersucht welche Aus
345. ich herzlich f r die f r dernde Betreuung f r kritische Diskussionen f r vielfach erwiesene Hilfsbereitschaft f r die M glichkeit Praxiserfahrungen im experimen tellen Strohballenbau zu sammeln und f r sein immer offenes Ohr Dem Techniker des FEB Herrn Frank Millies danke ich f r die vielen praktischen Tipps und Hilfen insbesondere beim Bau von Pr fst nden und f r seine Geduld und Nachsicht Dank gilt ebenso der ehemaligen wissenschaftlichen Hilfskraft und jetzigen wissenschaftlichen Mi tarbeiterin Dipl Ing Saskia Skalay f r ihre Unterst tzung Meinem Zweitbetreuer Univ Prof Dr Ing Oli ver Hensel danke ich herzlich f r seine stete Ansprechbarkeit und Hilfe f r die M glichkeit Strohballen zu pressen und dabei wertvolle Erfahrungen zu sammeln f r die vielen Einbli cke in die Welt der Agrartechnik und Landwirt schaft f r die M glichkeit durch Lehren zu lernen und besonders f r die kritische Durch sicht meiner Texte Mein Dank gilt auch den Mitarbeitern der FG Agrartechnik Christian Schellert und Heiko Tostmann f r die Unterst tzung beim Strohbal lenpressen Marco Tamm und Dr Christian Krutzinna danke ich f r die M glichkeit der Strohballenlagerung in der Staatsdom ne Frankenhausen Durch die Betreuung der Diplomarbeit von Dipl Ing Timo Struwe Struwe 2007 erhielt ich viele Anregungen Ihm sei f r seine Mitar beit bei den elastomechanischen Tests sowie f r anregende Diskussionen und wertv
346. ie Timo Struwe w hrend der Tests f r seine Diplomarbeit gemacht Struwe 2007 45ff hat Ansonsten wurden lediglich die Rohdaten wie sie durch die SPS des Pr f standes ausgegeben werden bernommen Alle Daten wurden v llig neu interpretiert Der E Modul wurde nach der korrekten Formel ermittelt Die Ermittlung der Trockendichten basiert auf den Sorptionsisothermen und For meln die im Rahmen dieser Dissertation ermit telt bzw entwickelt wurden Interpretationen der Kennlinien stammen vom Verfasser Der besseren bersicht halber werden die Kennlinien der getesteten Ballen nach Strohart getrennt in drei Diagrammen zusammenge fasst dargestellt Roggen Roggen 2 und 3 wurden laut Struwe 2007 49 ohne Winkelverzerrung Schr gstel lung der Lasteinleitungsplatte zusammenge Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 49 presst Bei Roggen 1 trat hingegen schon sehr Kennlinien sind von entsprechend hoher Linea fr h eine Verformung auf die jedoch im weite ritat gepr gt Ein Bezug zwischen Ballentro ren Verlauf des Tests nur gering zunahm ckendichte und Steilheit der Kennlinien ist hier Alle Verformungskennlinien der Roggenballen nicht evident jedoch liegen die Dichten der weisen eine hohe Linearit t auf Die Steilheit Ballen sehr nah beieinander Abbildung 2 6 der Kurven nimmt mit der Trockendichte zu jedoch nicht proportional Dass die Verfor mungskennlinie von Roggen 1
347. iegen der unverputzter HD Gersten und Dinkelballen mit seitlicher Einspannung im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 2 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Es ist erkennbar dass die Kennlinien der Dinkelballen sehr eng zu sammen liegen Bei den Kennlinien der Gers tenproben liegt 1 4 3 2 obwohl weniger dicht deutlich h her als die beiden anderen Gers tenproben pannte unverputzte HD Bohnenstroh zwei Hanf und 1 Switchgrasballen einem Relaxati onstest unterzogen Diese Tests wurden von Struwe 2007 im Rahmen seiner Diplomarbeit durchgef hrt die Daten wurden in der vorlie genden Dissertation neu interpretiert Tabelle 5 3 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf Restspannung or 0 4 9 4 19 24 1 Zeit t h 1 4 5 1 88 10 kg m B 1 4 5 2 86 60 kg m B 1 4 5 3 89 49 kg m H 1 4 6 1 114 04 kg m H 1 4 6 2 105 73 kg m S 1 4 8 1 88 01 kg m Abbildung 5 3 Relaxationsdiagramm flach liegen der unverputzter HD Gersten und Dinkelballen mit seitlicher Einspannung im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40 KN m Das Relaxationsdiagramm Abbildung 5 3 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den ge samten Messbereich Auff llig ist die trotz ihrer hohen Dichte hohe Relaxation der Hanfballen Bohnenstroh und Switchgrasballen die in ei nem hnlich
348. iegend u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendich te 8 Tests an W nden aus Strohballen Es wurden sieben Testreihen an W nden aus Strohballen durchgef hrt Bei f nf davon han delt es sich um W nde aus unverputzten flach liegenden Strohballen eine Testreihe wurde an einer Wand aus unverputzten hochkant liegenden Strohballen durchgef hrt Eine Wand aus flach liegenden Strohballen wurde mit Lehmputz getestet F r den Aufbau der W nde wurden insgesamt 101 HD Weizenballen ben tigt Die Ballen wurden bei den ersten Tests teilweise mehr fach verwendet Bei den Tests mit W nden aus Strohballen sollte neben dem elastomechanischen Verhal ten auch der Aufbau und die Konstruktionswei se der Wandelemente entwickelt und unter sucht werden 8 1 Wandtest 1 Aufbau einer unverputzten Wand aus flach liegenden Stroh ballen Ablauf Die HD Weizenballen f r die Wand wurden mit den unter in Teil Il Kapitel 4 4 Wei tere Messinstrumente beschriebenen Messin strumenten gewogen und vermessen bei Be darf gek rzt und unverwechselbar gekenn zeichnet Die Wand wurde lagenweise ohne weitere Hilfsmittel aufgeschichtet Beobachtungen In einer H he von 4 Ballen lagen war die Wand so instabil dass keine weitere Lage aufgebracht werden konnte Die Wand wies am Stofspunkt der HD Ballen gro e Stopfl cher auf Ergebnisse Der Aufbau der Testwand aus HD Ballen war ohne Hilfsmittel bzw Hilfskons truktionen nich
349. iegender HD Ballen wurden U Werte um 0 14 VV m K ermittelt Ausnahmen stellen hier erstens das System Scheibentragwerk dar welches aufgrund der eingesetzten massiven Holzplatte einen U Wert von 0 12 aufweist Die zweite Ausnahme bildet das Rahmensystem 152 mit einem U Wert von 0 16 W m K bedingt durch die W rmebr ckeneffekte der durchge henden Holzst nder Mit Abstand am besten schneidet das fugenorientierte ballenb ndige Skelett mit einem U Wert von 0 07 VV m K durch den Einsatz stehender 70 cm starker Q Ballen ab F r Passivh user wird im Allgemeinen von einem maximalen U Wert von 0 15 W m K ausgegangen An dieser H rde scheitern das System Gagne und das Rahmensystem Bei allen Konstruktionen bei denen flach liegende Ballen eingesetzt vverden ist das Erreichen des Passivhausstandartes kritisch Soll das Passivhauskriterium auch von Rahmensyste men eingehalten werden ist eine M glichkeit die berd mmung der Konstruktion z B mit Holzvveichfaserplatten Dies ist beim AbZ konformen Rahmensystem der Fall das einen W rmedurchgangskoeffizienten von 0 14 VV m K aufweist Eine andere M glichkeit ist die Reduzierung der W rmeverluste im Be reich der Rahmen durch den Einsatz von Steg tragern Es konnte gezeigt werden dass mit der Ver vvendung von Strohballen der Passivhausstan dard zwar nicht implizit ist jedoch schon bei der Verwendung von hochkant liegenden bzw stehenden HD Ballen gute M glich
350. ige Internodien die die Bereiche zwischen den Nodien bilden gekennzeichnet Zum oberen Halmende hin werden die Inter nodien l nger Halmdurchmesser und Wand st rken variieren sowohl zwischen den als auch innerhalb der Internodien vgl Strasbur ger 1998 O Dogherty et al 1998 beide zitiert in Struwe 2007 14ff Aufhammer Fischbeck 1973 20ff 1 Kutinisierte Epidermis 2 u eres Parenchym 3 Sklerenchymleisten ver st rkter Sklerenchymring 4 Inneres Parenchymgewebe 5 Leitb ndel 6 Markhh hle Abbildung 1 1 Querschnitt durch einen Roggenhalm ver ndert nach Aufhammer Fischbeck 1973 23 von au en nach innen die folgenden Schichten unterschieden Abbildung 1 1 stellt den Querschnitt eines Ge treidehalmes schematisch dar Dabei werden Teil 1 Stroh als Baustoff 19 1 Kutinisierte Epidermis Mit Epider mis griech epi ber darauf derma Haut wird im Allgemeinen die u erste Haut Schutzschicht von Organismen be zeichnet Kutin ist eine polyesterartige Substanz die auf der Oberfl che spezieller pflanzlicher Zellen zu finden ist Eine Kutin schicht bewirkt eine nahezu vollst ndige Hydrophobierung der Zelle und verbessert ihre mechanische Beanspruchbarkeit Die vergleichsweise harte kutinisierte Epidermis sch tzt einerseits den Halm vor Witte rungseinfl ssen tr gt gleichzeitig zu seiner Festigkeit bei und verhindert andererseits das Austrocknen der Pflanze Strasbur
351. igen eine HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung geringere Relaxation Die Kennlinien der Pro getestet Dabei wurde die Last bei drei Ballen ben bei welchen der Putz indirekt belastet indirekt und bei 3 Ballen direkt in den Putz wurde liegen enger zusammen eingeleitet Je Lasteinleitungsart wurden bei Bei Ballen 1 5 4 3 und 1 5 5 3 wurden die einem Test ein Wasserschaden und ein Garn Garnb nder nach 24 Stunden durchtrennt Ein ausfall simuliert Zum Testablauf siehe Teil Effekt ist aus dem Diagramm nicht erkennbar Abschnitte 3 4 2 2 3 4 2 4 Tabelle 5 12 listet Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 73 Ballen 1 5 4 2 und 1 5 5 2 vvurden nach 24 Stunden unter VVasser gesetzt 2 nz b 2 x Ss o nz 0 24 48 Zeit t h j1 5 4 1 84 28 kg m j 1 5 4 2 i 1 5 4 3 d 1 5 5 1 95 36 kg m d 1 5 5 2 83 35 kg m d 1 5 5 3 99 76 kg m Abbildung 5 13 Relaxationsdiagramm verputzter hochkant liegender HD Weizenballen mit seitlicher Einspannung ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Die Spannung bricht bei beiden Proben spon tan und deutlich ein stabilisiert sich jedoch bei dem indirekt belasteten Ballen fr her als bei dem direkt belasteten Das Zuf hren des Wassers hat bei beiden Proben eine sofortige Zerst rung der Putzschicht im wasserber h renden Bereich zur Folge Bei den Proben 1 5 4 2 und 3 gingen die Werte f r die rel
352. igkeit von der Ballenorientierung darges tellt Deutlich erkennbar ist dass das Verput zen mit Abstand am arbeitsintensivsten das Rasieren am wenigsten arbeitsintensiv einge sch tzt wird Das Rasieren flach liegender Ballen ist aufw ndiger als das Rasieren hoch kant liegender oder stehender Ballen Das Ausstopfen von Konstruktionen aus stehenden Ballen ben tigt den geringsten Arbeitsauf wand Durch das Komprimieren der Ballen in der Wand schlie en sich die Fugen bei ste henden Ballen besser als bei den anderen Orientierungen woraus sich ein Minderauf wand ergibt Bei flach liegenden Ballen k nnen die zu stopfenden L cher an den Ballenst en durch die gesamte Wand reichen Dies ist bei den hochkant liegenden Ballen zwar nicht der Fall jedoch ist es hier aufw ndiger das lose Stroh mit welchem die Fugen geschlossen werden so ein zu stopfen dass es beim Auf bringen der Putzschicht nicht wieder heraus f llt Das Verputzen flach liegender Ballen ist Teil III Konstruktionen aus Strohballen am wenigsten aufw ndig da der Putz aufgrund der Oberfl chenstruktur des Ballens bei dieser Orientierung den meisten Halt findet Bei hochkant liegenden Ballen stehen die Stroh halme in der Tendenz senkrecht Hier kann der Putz leichter abrutschen das Verputzen ge staltet sich schwieriger und daher arbeitsauf w ndiger Bei stehenden Ballen liegen die Halme in der Tendenz waagerecht der Putz rutsch weniger leicht ab verbind
353. ik GmbH Wolfenb ttel Welger Maschinenfabrik GmbH Hrsg 2 Welger D 4006 D 4060 D 6006 D 6060 Grof ballenpressen Welger Maschinen fabrik GmbH Wolfenb ttel Welger Maschinenfabrik GmbH Hrsg 1981 Betriebsanleitung AP 42 AP 48 53 Welger Maschinenfabrik GmbH Wolfenb ttel Welger Vertriebs GmbH Hrsg 2005 Basispreisliste 2005 Welger Vertriebs GmbH Wolfenb ttel Willems W M Schild K Dinter S 2006 Vieweg Handbuch Bauphysik Teil 1 VVarme und Feuchteschutz Behaglichkeit L ftung Friedr Vieweg amp Sohn Verlag Wisbaden Wilmer Hubert in Profi Magazin f r profes sionelle Agrartechnik 10 2005 2005 Ballen wie Briketts Gro packenpresse Krone BiG Pack 1290 HDP Landwirt schaftsverlag GmbH M nster Wimmer R Hohensinner H Janisch L Drack M 2001 Wandsysteme aus nachwachsenden Rohstoffen Wirtschafts bezogene Grundlagenstudie Endbericht Gruppe Angepasste Technologie GrAT an der Technischen Universit t Wien im Auftrag des Bundesministeriums f r Verkehr Innovation und Technologie Wimmer R Hohensinner H Drack M 2006 S House Innovative Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen am Beispiel eines B ro und Ausstellungsgeb udes Bundesministerium f r Verkehr Innovation und Technologie Wien A Zhang John Q 2000 Load carrying characteristics of a single straw bale under compression University of Western Sydney Australia Verzeichnis der Quelle
354. ildung 4 1 Prim renergieinhalte der untersuchten Strohballenkonstruktionen Beim Innenskelett und beim ballenb ndigen Skelett wird eine zus tzliche D mmung der Pfetten aus Holzweichfaserplatten ben tigt die f r den hohen Anteil der Kategorie Sonstiges verantwortlich sind Wegen der n tigen Ab brandmassen freistehender Holzkonstruktio nen ist der Holzanteil am Prim renergieinhalt des Au enskelettes erh ht Mit Ausnahme des Gew lbes f llt der Prim r energieinhalt der lasttragenden Konstruktionen unerwartet hoch aus Aufgrund der ben tigten Ringanker und Aussteifungselemente ist der Teil III Konstruktionen aus Strohballen Anteil der Holzelemente am PEI bei den Sys temen Stroh unlimited und E deutlich h her als der vieler nicht lasttragender Systeme Der erh hte Einsatz von Stahlteilen bei California Code und beim System E treibt den Prim r energieinhalt zus tzlich in die H he Es muss festgestellt werden dass entgegen urspr nglicher Annahmen des Verfassers der Prim renergiebedarf von lasttragenden Systemen mit Ausnahme von Gew lbekons truktionen h her ist als bei der Mehrzahl der nicht lasttragenden Systeme 123 Vergleich der Primarenergieinhalte von Strohballenkonstruktionen und konventio nellen Konstruktionen Abbildung 4 2 zeigt den geringeren Primar energieinhalt einer mit Strohballen verf llten Holzrahmenkonstruktion im Vergleich zu einer mit Mineralvvolle gedammten Kons
355. im renergieinhalt von Strohballenkons truktionen Am Beispiel des Rahmensystems und des Innenskelettes wurden die Unterschiede im Prim renergieinhalt von Strohballenkonstruk tionen mit Lehmputz auf der Innen und einer St lpschalung auf der Au enseite mit beidsei 124 tig verputzten Konstruktionen untersucht Da bei zeigte sich dass der Prim renergieinhalt einer Verschalung h her ist als der einer 3 cm starken Lehmputzschicht Dieser Effekt ist unabh ngig davon ob zur Befestigung der Schale eine extra Unterkonstruktion beim Innenskelett gebraucht wird oder nicht Rah mensystem Jedoch f llt der Unterschied zwi schen verputzter und verkleideter Konstruktion bei dem Innenskelett welches eine Unterkons truktion zum Anbringen der Schalung ben tigt mit ca 11 kWh m h her aus als beim Rah mensystem mit ca 8 kWh m welches diese Unterkonstruktion nicht ben tigt lt m e Rahmen Rahmen Innensk Innensk Lehm Lehm Lehm Lehm Holz Lehm Holz Lehm m Holzteile EH Stahlteile DStroh mPutz BSonstiges Abbildung 4 3 Einfluss des Bekleidungssystems auf den Prim renergieinhalt Einfluss der Putzart auf den Prim renergie inhalt von Strohballenkonstruktionen am Beispiel des Rahmensystems Verglichen werden auf der Innenseite mit Lehm verputzte Rahmenkonstruktionen bei denen die Au enbekleidung variiert wird Va riationen sind Lehmputz Kalkputz Zementputz und eine St lpschalung Abbildung 4 4
356. imierung der Pressbedingungen Baustrohballen mit ausreichender Qualit t produziert werden k n nen Verbesserungen an den Maschinen sind jedoch w nschenswert Quaderballen k nnen in besserer Qualit t hergestellt werden Jedoch ist deren Einsatz aufgrund ihrer Abmessungen beschr nkt Es scheint lohnensvvert den im Rahmen der Dissertation entwickelten S ge prototypen so weit zu vergr ern dass auch Quaderballen geschnitten werden k nnen um den Einsatzbereich dieser Ballen zu erweitern Das elastomechanische Verhalten von Stroh ballen und Strohballenw nden wurde in ber 200 Tests untersucht Es wurde festgestellt dass sich hochkant liegende Ballen f r die Verwendung in lasttragenden seitlich begrenz ten und gegen Knicken stabilisierten Strohbal lenkonstruktionen besser eignen als flach lie gende Strohballen Es wird empfohlen Stroh ballenw nde mit einer Maximalspannung von 20 kN m zu belasten Soll eine Setzung der Konstruktion in der Nutzungsphase verhindert werden m ssen W nde aus hochkant liegen den Ballen unter den genannten Bedingungen um 8 solche aus flach liegenden Ballen mit 14 im Bezug auf die Anfangsh he vorkom primiert werden Wird ein Kriechen der Kons truktion in Kauf genommen muss mit ultimati ven Setzungen von 1 8 hochkant liegende Ballen bzw 3 1 flach liegende Ballen unter den genannten Bedingungen gerechnet wer den Zusammenfassung Kleinere lasttragende Geb ude mit Gr ndach
357. in Aussteifen der Bal len voran geht Dass die einzelnen Kennlinien nicht im Koordinatenursprung beginnen resul tiert aus der beschriebenen Anfangskraft von 1 7 kN Abbildung 2 15 Ballen 1 1 2 1 bei einer Spannung von ca 70 kN m Deutlich zu sehen ist das Auskni cken des Ballens und die Schragstellung der Last einleitungsplatte Tabelle 2 6 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen hochkant liegend ohne seitliche Finspannung Proben 1 Abmessungen u Ptr 010 Oe E40 Ep E Modul nummer m g g kg m 1 kN m kN m 70 70 kN m b h 1 1 2 1 18 00 15 00 29 32 14 46 72 83 1 1 2 2 18 00 15 00 28 67 11 28 91 37 1 1 2 3 19 00 18 00 28 34 16 40 73 51 1 1 2 4 35 00 25 00 11 69 3 93 213 95 1 1 2 5 38 00 45 00 10 71 3 12 291 30 1 1 2 6 30 00 33 00 14 00 3 45 264 08 5 1833 16 00 2878 14 05 79 24 locker Ballen 34 33 34 33 12 14 3 50 256 44 dicht u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung Oe Spannung am Ende des Proportionalbereiches ao Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten zwei an halbierten und vier an halbierten zu 2 2 2 Spannungs Stauchungstests an HL HD Ballen mit seitlicher Ein spannung Es wurde das Spannungs Stauchungsverhalten von insgesamt 26 hoch kant liegenden unverputzten Kleinballen mit seitlicher Einspannung getestet
358. inearit t bis zu einer Spannung von ca 27 kN m auf Die Einbr che der Spannung bei den Proben 1 6 1 1 und 1 6 1 2 sind durch den Versuchsablauf n mlich durch das Umsetzen der Hydraulikzylinder bedingt Bei Probe 1 6 1 3 liegt dieses Ereignis au erhalb des dargestellten Bereiches Ein Zusammenhang zwischen der Trockendichte der Proben wel che einander ausgesprochen hnlich sind und der Steilheit der Kennlinien ist nicht evident Abbildung 2 29 Gro ballen 1 6 1 1 w hrend des Tests und Besch digung am Hauptjoch Tabelle 2 12 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Quaderballen aus Weizenstroh hochkant liegend unverputzt mit seitlicher Einspannung Proben nummer Abmessungen u Dir m g g kg m b h Oe E40 Ep E Modul kN m kN m kN m 1 6 1 1 499 02 1 6 1 2 27 42 6 87 1 00 652 48 1 6 1 3 35 37 0 71 647 81 599 769 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 61 2 3 Spannungs Stauchungstests an stehenden Strohballen Getestet vvurde das Spannungs 25 Stauchungsverhalten von drei stehenden un verputzten VVeizenstrohballen Probennum 20 mern 1 5 3 2 1 5 3 3 ohne seitliche E
359. iner relativen Luftfeuchte von 1 bzw 100 m glich Der Stoff ist in diesem Zustand wasserges ttigt es liegt adsorbtiv ungebundenes Wasser vor Dieser Zustand kann ab einer relativen Luft feuchte von ca 0 95 bzw 95 eintreten Die Gleichgewichtsfeuchte eines Stoffes bei konstanter Temperatur und verschiedenen Luftfeuchten wird in der materialspezifischen Sorptionsisotherme dargestellt Die Isother men von Adsorption und Desorption unter scheiden sich dabei leicht Mit Hilfe der Sorptionsisotherme kann so von der relativen Luftfeuchte ber bzw in einem Probek rper auf dessen Feuchtegehalt ge schlossen werden vorausgesetzt der K rper befindet sich mit seiner Umgebung im Gleich gewichtszustand Abbildung 2 1 zeigt den schematischen Verlauf einer Sorptionsisotherme Sorptionsisothermen verlaufen stets durch den Koordinatenurs prung d h bei einer relativen Luftfeuchte von 0 ist auch in einem K rper der sich mit seiner Umgebung im Gleichgewichtszustand befindet keine Feuchtigkeit vorhanden Er ist absolut trocken Sorptionsisothermen k nnen bis zu einer relativen Luftfeuchte von ca 95 ermit telt werden Bei h heren Luftfeuchten ist einer seits aufgrund der gro en Steigung der Ther me eine Bestimmung mit ausreichender Ge nauigkeit nicht mehr m glich andererseits physikalisch auch nicht sinnvoll da der Feuch tegehalt in diesem Bereich nicht mehr mit der relativen Luftfeuchte gekoppelt ist W hrend die Sorp
360. ing buildings with green roofs can even be constructed by two string bales on edge If Jumbo Bales and light roofs are used two and even three story houses are theoreti cally possible Load bearing vaults made of straw bales could be a promising option to realize wide spanning structures in the future The primary energy content was calculated by 50 kWh Mg for Jumbo Bales and by 63 kVVh Mg for two string bales A load bearing vault and tvvo special timber frame construc tions have the most favorable values for the primary energy content The primary energy contents of all the analyzed stravv bale con struction systems are very much lovver than the primary energy content of conventional con structions The Passive House Standard can be achieved by using Jumbo Bales on edge or on top Looking at the amount of work involved to build straw bale structures non load bearing con structions filled with bales on top with outside wooden cladding could be considered as best Bales standing on top can be recommended for use in non load bearing constructions Sup posing that lateral margins and horizontally inlays are used bales on edge can be recom mended for the use in load bearing structures According to the results of this thesis the au thor comes to the conclusion that under the current conditions in Germany non load bear ing constructions are superior to load bearing constructions both under ecological and eco nomical aspects
361. inspan nung bis zu einer Endspannung von 20 kN m wie in Teil Il Abschnitt 3 4 2 1 Spannungs Stauchungsverhalten beschrieben Tabelle 2 13 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf Abbildung 2 30 visualisiert die aufgenommenen Daten Spannung o kN m o Beobachtungen 0 5 10 15 Durch das Komprimieren des Ballens vvahrend Stauchung des Tests entspannten sich die Gambindun 1 5 3 1 91 15 kg m 153 2 97 96 kg m gen siehe Abbildung 2 31 Aus der geringen 1 5 3 3 106 27 kg m Fl che die bei stehenden Ballen belastet wird resultiert eine geringe Presskraft und damit Abbildung 2 30 Spannungs Stauchungsdiagramm Weizenballen stehend unverputzt ohne seitliche eine schlechtere Aufl sung der Ergebnisse Ei nspannung was in den Schwankungen der Verformungs kennlinien sichtbar vvird und die Ausvvertung erschvvert Die Ballen ervviesen sich beim Testen deutlich labiler als flach und hochkant liegende Ballen Die Ballenbindungen vvurden durch das Zu sammenpressen der Ballen vollst ndig ent spannt und trugen somit nicht mehr zur Stabili t t des Ballens bei Bei Probe 1 5 3 1 wurde eine Winkelverzer rung ber beide Achsen registriert bei Probe 1 5 3 2 eine Winkelverzerrung parallel zur Fa serrichtung Probe 1 5 3 3 blieb nahezu unver zerrt Dieser Ballen weist den h chsten E Modul und die h chste Trockendichte auf Bez glich Dichte und E Modul bzw S
362. inspannung vvelche die vorher durch die Garnbander aufgenommene Kraft bernehmen kann Letzteres ist auch bei hochkant liegen den Ballen der Fall Durch die andere Ballen orientierung verlaufen die Garnbindungen hier jedoch frei an den langen Seiten der Ballen die nicht durch die Lasteinleitungsplatten ab gedeckt werden Zus tzlich beg nstigt die vertikale Orientierung der Halme ein Aus spreizen des Ballens infolge eines Garnaus falls 5 7 Prinzipielle Betrachtungen zum Kriechverhalten von Einzelballen Es konnten drei Phasen im Kriechverhalten von HD Ballen identifiziert werden deren zeit liche Abfolge von Parametern wie der Tro ckendichte der Belastungsh he und der Halmorientierung abh ngt 4 Rapide Stauchung Steil ansteigende Kennlinie in den ersten Minuten nach dem Aufbringen der Last 5 Sich verz gernde Stauchung Allm hliches Abflachen der Kennlinie in den ersten Ta gen nach dem Aufbringen der Last 6 Geringe Stauchungszunahme Flache im weiteren Verlauf nur noch wenig weiter ab flachende Kennlinie ab maximal ca 5 Ta ge nach dem Aufbringen der Last Die Kriechverformung kam bei keiner der un tersuchten Proben innerhalb des Testzeitrau mes zum Erliegen Stauchung E Zeitt Abbildung 5 27 Prinzipielles Kriechverhalten von HD Ballen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 99 5 8 Einfl sse auf das Kriechverhalten von Einzelballen 5 8 1 Einfluss
363. ionen zu errichten und damit dem Strohballenbau zu Publizit t und einem breiten Durchbruch zu verhelfen So kann das in der Einleitung dieser Dissertation formulierte Ziel einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten am effektivsten umgesetzt werden Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen A Abk rzung B Begriff E Einheit F Formelzeichen Zahl 2 string bale B Englische Bezeichnung f r Hochdruckkleinballen 3 string bale B In den USA verbreitete Stroh ballen mit drei Bindungen A A F Flache m mm Ao F Querschnittsfl che in unbelastetem Zu stand m mm Abscheidetrommel B Bauteil eines Mahdre scher das der Separierung des Korns dient AbZ A Allgemeine bauaufsichtliche Zulas sung AM F Arithmetisches Mittel An F Geb udenutzfl che nach EnEV m Au enskelett B Skelettbausystem bei dem die St tzen vor der Wand liegen Au ensk A Au enskelett aw F Wasseraktivit t Axialdreschwerk B L ngs zur Fahrrichtung eines M hdreschers angeordnetes Bauteil welches der Separierung des Korns dient und die Struktur von Strohhalmen stark sch digt B b F Breite eines Probek rpers m cm mm bo F Ausgangsbreite eines Probek rpers m cm mm Ballenb ndiges Skelett B Skelettbausystem bei dem die St tzen ballenb ndig in der Strohballenwand liegen Ballennagel B Angspitz
364. ispielgeb ude KVVh mz a 15 Anforderung erf llt 0 20 C Wohngeb ude 343 0 kWh a 1830 2791 861 5693 m3 858 NL aqui Anteil 1 h 0 066 0 000 kWh a 1489 kWh a kWh a 422 766 2274 800 144 kVVh a kVVh a 8071 0 64 95 kWh a kWh a 5003 ja nein m2 pro m Energie bezugsfl che KVVh mza KVVh mza 4 3 4 3 KVVh mza 36 9 kVVh mza 12 8 kVVh mza 10 7 KVVh mza 23 5 KVVh mza 22 3 KVVh mza A 146 PASSIVHAUS PROJEKTIERUNG ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN Innentemperatur 20 lt Geb udetyp Nutzung Wohngeb ude Energiebezugsfl che Age 343 Klima Standard Deutschland Objekt Hybrides Standort zweigeschossiges Strohballengeb ude m m Heizgr Std Au en Verluste Grund Solare Gewinne Nord Solare Gewinne Ost Solare Gewinne S d Solare Gewinne West Solare Gewinne Horiz Solare Gewinne opak Innere W rmequellen Summe spezif Angebot s Nutzungsgrad Heizw rmebedarf spezif Heizw rmebedarf Jul Nov 11 0 5 6 1632 93 5 0 Feb Jun 12 6 8 1 1862 135 5 8 Mar 11 6 9 3 1720 155 5 5 Apr Aug Sep 14 6 8 0 2160 134 6 7 1237 146 4 0 783 138 2 7 395 115 1 5 265 100 1 1 331 85 1 2 651 76 2 1 1168 83 3 6 536 484 536 519 536 519 536 536 519
365. iticum vom althochdeutschen Triticale ein modernes Futtergetreide ist eine VVeizi der Wei e nach der Farbe des Kreuzung aus VVeizen Triticum und Roggen Mehls ist neben der Gerste das lteste Ge Secale treide Wie diese wurde er in den Hochkulturen Saatweizen wird haupts chlich als Sommer des Zweistromlandes in der Jungsteinzeit in aber auch als Wintergetreide angebaut Er Z chtung genommen und erlangte besonders braucht einen guten Boden und stellt erhebli bei den Persern kultische Bedeutung che Anspr che an das Klima Hauptverbreitungsgebiete sind Eurasien und Saatweizen ist schwach begrannt die Halm Nordamerika l ngen liegen bei modernen Sorten zwischen Der Weizen l sst sich in die Arten Einkorn 70 und 90 cm Emmer und Dinkel aufteilen Der heutige in Die Saatzeit f r Winterweizen liegt je nach Europa kultivierte Saatweizen Triticum aesti Sorte und klimatischen Gegebenheiten zwi vum stammt vom Dinkel ab schen September und Dezember jedoch im mer nach der Roggenaussaat Sommerweizen Anhang 1 1 Beschreibung der Getreidearten A 5 wird blicherweise Anfang M rz ges t Ernte Brockhaus 1994 731f Renzenbrink 1993 63 zeit ist im Juli bei Winterweizen im August Aufhammer Fischbeck 1973 75ff nach dem Roggen bei Sommerweizen vgl Der Halm wird als lang und lagerschwach be Weizen schrieben vgl Brockhaus 1988 515f Ren zenbrink 1993 711f Aufhammer Fischbeck 1973 1181 Die Unterschiede in der Zu
366. itte ein Kanth lzer 4 6 verbunden ber je eine Sperrholzplatte ber die gesamte Wandbreite Verbindung mit 4 5 60 Schrauben alle 30 cm 68 Schrauben Innen 4 cm Lehmputz mehrlagig aufgebracht au en 1 cm Lehmpulz Putzarmierung innen mit Jutegewebe 200 g m 20 cm ber Ringanker 15 cm ber Lagerholz 0 35 4 92 m 1 8 m Befestigt mit einer Tackerklammer pro 10 cm 100 Klammern Lattung 4 6 5 Latten a 2 64 m befestigt mit 2 Strohschrauben und 2 Schrauben 6x80 pro Latte 10 Strohschrauben und 10 Schrauben 6x80 St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 30 Bretter Befestigt mit einer Schraube 4 5x60 pro Brett und Latte 30x5 150 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 107 6 2 System E Putz Schalung 4 72 I 0 1 26 Baupapier 30 cm breit zum Luftdichten Anschluss St tze Putz Befestigt alle 10 cm mit Tackerklammem H AWAYA AYAY JU B i ED ES Jutegewebe als Putzarmierung 209 g m 20 cm breit alle 10 cm mit Tackerklammem k z L Vs k Untere Lasteinleitungsplatte aus 3 mal Kantholz 5 6 verbunden ber Sperrholzplatten 2 52 oben und unten geschraubt alle 30 cm mit 4 5x60 14 16 m Kantholz 4 9 m Sperrholzplatte 95 Schrauben Zwischenr ume g
367. iva wird in europ ischen Breiten je nach Sorte 0 5 bis 4 m hoch ist schnell wachsend und wurzelt bis zu 1 4 m weshalb er gern zum Auflockern verh r teter B den eingesetzt wurde Hanf ist ans pruchslos und leicht zu kultivieren Durch sein extrem schnelles Wachstum das das Auf kommen von Unkraut verhindert m ssen kei ne Herbizide eingesetzt werden Hanf gewinnt als Rohstoff und Energieliefe rant zunehmend an Bedeutung Die sehr lan gen und rei festen Fasern k nnen vielf ltig eingesetzt werden Der psychoaktive Wirkstoff THC Tetrahydrocannabinol kommt in gr e ren Mengen nur in unbest ubten weiblichen Bl ten vor Der Fl chenertrag von Hanf wird mit 15 t TM ha f r Mitteleuropa angegeben www wikipedia de Zugriff am 26 06 2007 Switchgras ist eine urspr nglich in Nordame rika zwischen dem 55 Breitengrad und Mexiko heimische schnellwachsende mehrj hrige C4 Pflanze Die Pflanze gedeiht auch auf schlechten B den braucht wenig Pflege und ist daher bei einem hohen Biomasseertrag kosteng nstig zu kultivieren Seit den fr hen 1990er Jahren wird Switchgras in den USA als Energiepflanze vornehmlich zur Herstellung von Ethanol seit einigen Jahren auch in Euro pa angebaut www switchgrass nl Zugriff am 26 06 2006 Switchgras geh rt wie Getreide zur Familie der S gr ser Poaceae und ist im Aufbau die sem sehr hnlich vgl Struwe 2007 16 Miscanthus auch Elefanten oder Chinagras ist wie Swi
368. izontalaussteifung Eine Aussteifung ist wenn nicht durch den Putz nur durch zus tzli che Elemente z B Innenw nde m glich Wandbekleidung Die Gew lbe wurden mit Verpackungsspannb ndern komprimiert und beidseitig verputzt Zum Anbringen einer Ver schalung muss zun chst eine Unterkonstrukti on aufgebracht werden m a 1 s x v R i ES et Y S 1 Abbildung 3 20 Strohballensage 1 legen der Ballen 2 gespanntes Gevv lbe 3 Fotos Minke 1 Lipardi 2 Chrissafakis 3 3 6 1 System Stroh unlimited Abbildung 3 21 Prinzipskizze System Stroh unlimi ted Teil III Konstruktionen aus Strohballen Tragkonstruktion Lage und Finbau der Ballen Das System Stroh unlimited Abbildung 3 21 Beispiel Abbildung 3 22 vvurde von der gleichnamigen ersten deut schen Strohballenbaufirma entvvickelt und in kleineren Bauten bereits mehrfach eingesetzt Im Rahmen dieser Dissertation wurden ein verputztes und ein unverputztes Wandelement dieses Systems aufgebaut und getestet Die Ergebnisse sind in Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballen w nden und in Anhang 11 2 dokumentiert An den Enden eines Leiterrahmens aus Holz wer den zwei Kanth lzer aufgerichtet Der Zwi schenraum wird im Verband mit flach liegen den Strohballen ausgef llt die im Bereich der St tzen ausgeklinkt werden m ssen die Aus klinkung schlie t hochkant liegende Ballen
369. kA 3 2 3 Hesston 4690S Three Twin Baler Die Marke Hesston ist ausschlie lich auf dem nordamerikanischen Markt pr sent Wie die zuvor beschriebenen Modelle verf gt auch die Hesston 6690S ber eine eigene Energiever sorgung die es erm glicht mit relativ leis tungsschwachen Schleppern zu arbeiten Fer ner ist die Presse somit unabh ngig von der Zapfwellendrehzahl des Schleppers was die M glichkeit er ffnet die ben tigte Leistung optimal an die Gegebenheiten anzupassen hnlich der MF 1800 Serie siehe 1 2 3 wird bei den Hesston Maschinen das Stroh vor komprimiert vgl Hesston 2f Abbildung 3 4 zeigt das Funktionsprinzip der Hesston 46905 und die Maschine im Einsatz Aus Tabelle 3 3 Abbildung 3 4 Hesston 4690S ver ndert nach k nnen die Spezifikationen der Presse ent Hesston 2 8 nommen vverden Tabelle 3 3 Spezifikationen der Hesston 46908 vgl Hesston 3f Modell Ballengr e Dichte Durch Anzahl Preis Kraftbedarf h x b x I cm kg m satz Knoter Maschine eigene Erzeu max t h gung kW Hesston 46908 37 x 58 x 31 132 164 kA 3 kA 50 Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften A 15 Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften 16 Anhang 1 4 Ermittlung des Primarenergiegehaltes von Strohballen Inhalt 1 Zusammenfassung 2 Szenarien 3 Berechnungen 4 Vergleich mit fr heren Untersuchungen 1 Zusamme
370. keiten be stehen diesen Standard zu erreichen Dies beweisen auch die in Teil III Kapitel 6 ange f hrten Gestaltungsbeispiele die bei der Ver wendung von Quaderballen nahe legen dass es m glich ist durch solare und interne Ge winne mehr Energie zu produzieren als durch Transmissions und L ftungsverluste ent weicht Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen 7 Zum Energiebedarf ber 50 Jahre Eso der untersuchten Kons truktionen Mit dem E o Wert werden der Prim renergie bedarf und der U VVert zusammengef hrt Der U VVert ist ein Ma f r die Transmissionsvvar meverluste Qr einer Konstruktion Der auf einen Quadratmeter VVandflache bezogene Eso Wert setzt sich aus dem PEI einer Wand und dem 50 fachen des prim renergetisch bewerteten Jahrestransmissionsw rmebedar fes zusammen und stellt damit den summier ten Energiebedarf der entsprechenden Kons truktion ber einen Zeitraum von 50 Jahren dar Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen dass der Anteil des PEI am Eso Wert in allen F llen den geringeren Anteil ausmacht Wer den Strohballen als D mmstoff eingesetzt lohnt es sich in jedem untersuchten Fall mehr Prim renergie in eine bessere VVarmedam mung zu investieren Bei konventionellen Konstruktionen ist dies nicht der Fall Bei der untersuchten EPS ged mmten KS Wand stell te sich ein Optimum bei einem U Wert von ca 0 08 VV m K ein Bei einer weiteren Senkung des U Wertes wurde der
371. kendichte und Anzahl der verwendeten Proben Strohart Proben Sx Feuchte Trocken Sx Trocken Anzahl l nge L nge gehalt u Feuchte dichte prr dichte Proben m g g kg m Weizen Roggen Gerste Dinkel Bohnenstroh Hanffasern Switchgras Miscanthus Q Weizenb 3 Summe 199634 sx Standardabweichung Messungen von Struwe im Rahmen von Struwe 2007 durchgef hrt 2 Spannungs Stauchungstests an Einzelballen Spannungs Stauchungstests wurden wie in Teil II Kapitel 3 4 Versuchsdurchf hrungen beschrieben an flach liegenden hochkant liegenden und stehenden Strohballen durchge f hrt Getestet wurden seitlich eingespannte und seitlich nicht eingespannte Strohballen Lehm verputzte und nicht Lehm verputzte Bal len sowie Klein und Gro ballen 2 1 Spannungs Stauchungstests an flach liegenden Ballen Die Tests wurden an Ballen sieben unter schiedlicher Stroh arten unterschiedlicher Dichte mit und ohne Einspannung verputzt und unverputzt durchgef hrt Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 46 2 1 1 Spannungs Stauchungstests an FL HD Ballen ohne seitliche Ein spannung Die Spannungs Stauchungstests an flach lie genden Kleinballen ohne seitliche Einspan nung wurden wie in Teil Il Abschnitt 3 4 1 beschrieben an der Materialpr fanstalt der Uni Kassel mit der Pr fanlage Toni Technik durchgef hrt Es wurden die Ballen mit den Probenn
372. kg m FL ohne Putz 89 kg m Abbildung 5 26 Einfluss eines Wasserschadens auf die Relaxation nach Stunden bei seitlich eingespannten HD Einzelballen im Kombitest ausgehend von einer Startspannung von 40kN m auf Strohballen unterschiedli cher Dichte Die geringsten Restspannungen treten bei den durch das Wasser innerhalb von Sekunden flach liegenden verputzten Ballen auf Bei den zerst rt Eine so schnelle Zerst rung von verputzten Ballen bernimmt der Putz den Lehmputzschichten ist ungew hnlich Jedoch Hauptteil der Tragfunktion Er sorgte daf r wurden entsprechende Tests nach dem Wis dass der Ballen beim Aufbringen der Span sen des Verfassers bisher nur an nicht belaste nung weniger gestaucht wurde als ein unver ten Lehmproben durchgef hrt Es wird vermu putzter Ballen Die Vorspannung des Ballens tet dass die aufgebrachte Spannung bei dem selbst ist also aufgrund der geringeren Stau beschriebenen Experiment zu der beobachte chung geringer als bei unverputzten Ballen ten schnellen Putzzerst rung beitr gt Fallt nun die Tragwirkung des Putzes weg 7 7 55 7 bal Tabelle 5 16 Trockendichten und Testergebnisse tauchung des Ballens deutlich starker als bei zum Einfluss eines Wasserschadens auf das Rela den unverputzten Ballen Der Putz wurde xationsverhalten verputzter und unverputzter ein 98 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden gespannter HD VVeizenballen im Kombitest ausge
373. kt wenig ge splissen sehr d nne St ngel Sehr gro er Anteil Kurzstroh sehr hoher Anteil ge splissenes und zerfasertes Stroh sehr holzig und hart keine einheitliche Ausrichtung der St ngelbe standteile verwendet Beide Putze wurden 2006 am FEB im Rahmen eines noch unver ffentlichten For schungsprojektes untersucht Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 2 dargestellt Lehmputz Korngr e Trockenschwind Biegezugfestigkeit Druckfestigkeit mm ma mm m kN m kN m Gumbel Ziegeleilehm 0 5 k A 232 2286 Maxit IP 334 Lehmputz grob 0 1 5 10 5 197 1352 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 75 4 3 Pr fstande 4 3 1 Pr fstand Toni Technik Die Versuche mit den Proben 1 1 1 1 bis 1 1 2 3 Kurzzeitversuche ohne seitliche Ein spannung der Strohballen wurde an der Mate rialpr fanstalt der Uni Kassel mit einer Pr fma schine der Marke Toni Technik durchgef hrt Die Maschine kann ber eine elektronische Steuerung Weg und Zeit gesteuert gefahren werden Die Maximalkraft betr gt 200 kN Abbildung 4 1 Pr fstand Toni Technik 4 3 2 Kombipr fstande Kombipr fst nde stellen die im Rahmen dieser Dissertation am weitesten entwickelten Einzel ballenpr fst nde dar Gebaut wurden ein HD Ballenpr fstand und 2 Gro ballenpr fst nde von denen jedoch nur einer in Betrieb war 4 3 2 1 HD Ballen Kombipr fstand Die Versuche mit den Proben 1 1 3 1 1 1 4 3 1
374. ktionen aus Strohballen sungen 130x120x100 270 cm her Mit der sich aus diesen Ballenabmessungen ergebenden Wandst rke von bis zu 130 cm k nnen theore tisch auch dreigeschossige lasttragende Ge b ude errichtet werden In den Erdgeschoss w nden w rde mit einer Wandst rke von 130 cm im 1 OG mit einer Wandst rke von 90 cm und im 2 OG mit einer Wandst rke von 36 cm gearbeitet werden Bei einem leichten Dach und einer vierseitigen gleichm igen Belas tung w re eine Spannweite von ber 8 m m g lich wie Abbildung 5 4 zeigt Berechnungen siehe Anhang ll 7 Zusammenfassend kann gesagt werden dass mit lasttragenden Strohballenkonstruktionen bei einer maximalen Spannung von 20 kN m in der Wand und einem ffnungsanteil von einem Drittel unter Verwendung einer leichten Dachkonstruktion ein zwei und dreigeschos sige Geb ude erstellt werden k nnen Gr n d cher schr nken die Spannweite der Kons truktionen ein sind aber m glich Der Einfluss der Dachlast nimmt mit der Geschosszahl ab 6 Gestaltungsbeispiele 6 1 Lasttragendes Gebaude ein geschossig Baubeschreibung Das lasttragende eingeschossige Geb ude aus hochkant liegenden HD Ballen VVanddi cke 36 cm ist ein kleines Haus f r Singles oder Paare als standige Behausung oder als VVochenend bzvv Ferienhaus mit Aufsenab messungen von 8 9 m x 8 9 m Das Raum programm umfasst einen Eingangsbereich 5 03 m einen zur K che 8 94 m hin offe nen
375. l 1999 Teil 1 Stroh als Baustoff 53 54 Teil 1 Stroh als Baustoff Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 55 56 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 1 Grundlagen des elastomechanischen Verhaltens von Baustoffen unter Druckbelastung 1 1 Kraft Flache Spannung und Stauchung VVird ein Bauteil mit einer Kraft F belastet tre ten Verformungen in Abhangigkeit von der Belastungsart und h he sowie den Werkstoff kennvverten der Geometrie und der Tempera tur des Bauteils auf Mit steigender Kraft F steigt die Verformung bis zum Versagen des Bautells Das Versagen ist entvveder durch den Bruch durch eine definier te Verformung oder Knicken gekennzeichnet Es werden die Belastungsfalle Zug Druck Biegung Schub Abscherung und Torsion unterschieden vgl Lapple 2006 2 Im Rahmen dieser Arbeit wurden umfangrei che Tests zum Verhalten von Strohballen und Strohballenkonstruktionen unter Druckbean spruchung durchgef hrt Aus diesem Grund wird hier der Belastungsfall Druck erl utert Eine reine Druckbelastung liegt vor wenn eine Kraft F gleichm ig senkrecht und in Richtung der Bauteilachse auf ein gerades prismati sches Bauteil wirkt Dies ist beispielsweise bei St tzen und Mauern der Fall vgl Abbildung 1 1 Abbildung 1 1 Gerades prismatisches Bauteil unter reiner Drucklast Die auf das Bauteil
376. l gew hlt Bei den lasttragenden Konstruktionen wurde das Tonnengevv lbe mit 36 cm Dammstoffdi cke Gew lbe 36 das System E ebenfalls mit 36 cm Dammstoffdicke E 36 gew hlt Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen Zusatzlich vvird ein System eingef hrt das bisher noch nicht dargestellt vvurde VVahrend bei dem System E eine Vorspannung in sol cher H he aufgebracht vvird dass es in der Nutzungsphase nicht zum Kriechen kommen kann verzichtet das neue System bevvusst auf diesen Anspruch und l sst ein Kriechen zu Diese Maf nahme bringt den Vorteil einer ge ringeren Vorspannung die leichter aufzubrin gen ist Aufserdem vvird durch die geringere Vorspannung Material im Bereich der oberen und unteren Lasteinleitungsplatte eingespart Das neue System ahnelt von seinem Aufbau her dem System Stroh unlimited jedoch vver den hochkant liegende HD Ballen verwendet und zu deren Stabilisierung eine horizontale Bohle eingesetzt Dieses neue System wird als lasttragendes kriechtolerantes System Lt K 36 bezeichnet Abbildung 10 1 stellt den Arbeitsaufwand und die Eso VVerte der zu diskutierenden Konstruk tionen dar Den mit Abstand niedrigsten Eso Wert weist das fugenorientierte ballenb ndige Skelett auf Bei dem Kriterium Arbeitsaufwand liegt diese Konstruktion an zweiter Stelle An erster Stelle bez glich des Arbeitsaufwandes liegt das Scheibentragwerk welches bez glich des Eso VVertes an zweiter Stelle liegt
377. l nge des quadratischen Geb udes qD s2 4 d s omaxW Umstellen und K rzen s 4 d omaxW qD P Last aus Dach OG Wand und Zwischendecke qD Flachenlast Dach 02 Flachenlast Zwischendecke LVV Linienlast aus OG Wand S Seitenlange des quadratischen Gebaudes Umstellen und K rzen s 4 d omaxW LW qD qZ P Last aus Dach OG Wand und Zwischendecke qD Flachenlast Dach 02 Flachenlast Zvvischendecke LVV Linienlast aus 1 OG VVand LW2 Linienlast aus 2 OG Wand S Seitenlange des quadratischen Gebaudes qD qZ s LW s 4 d s omaxW sz 4 d omaxVV LVV1 LVV2 qD 2 qZ Anhang lll Zu den statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Strohballenkonstruktionen A 142 Anhang 8 Ermittlung des Heizvvarmebedarfes der Beispielgeb ude nach PHPP Monatsverf Anhang lll 8 Ermittlung des Heizw rmebedarfes der Beispielgeb ude A 143 Passivhaus Projektierung ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN auf dieser Seite dargestellt werden die Heizzeitsummen des Monatsverfahrens Geb udetyp Nutzung Energiebezugsfl che Age Innentemperatur 20 C W
378. ldung 1 7 Querkontraktion Die Querkontraktionszahl oder Querzahl u ist eine dimensionslose VVerkstoffkonstante Der Kehrwert dieser Konstante m 1 wird u als Poisson Zahl bezeichnet E m E q Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 59 Das negative Vorzeichen in obigen Formeln tragt der Tatsache Rechnung dass aus einer Stauchung in Langsrichtung eine Dehnung in Querrichtung resultiert Querkontraktionszahlen und Poisson Zahlen einiger Baustoffe vgl Lapple 2006 16 1 5 Schiebung Winkelverzerrung Wird eine Kraft nicht senkrecht zur Bauteilach se oder nicht gleichm ig im Mittelpunkt des Bauteils eingeleitet entstehen ein oder mehr 2 Stand der Forschung Mittlerweile existiert eine Vielzahl von Untersu chungen zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Auf diese Forschungen wird in Anhang ll 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Beton u 0 15 m 6 67 Eisen u 0 29 m 3 45 Holz Fichte u 0 33 m 3 03 Hart PVC u 0 36 m 2 78 achsige Winkelverzerrungen d h das Bauteil verformt sich ungleichm ig vgl Lapple 2006 89 Verhalten von Strohballen und Strohballen vvanden detailiert eingegangen In diesem Kapitel wird das allgemeine Verhal ten von Einzelballen und VVanden aus Stroh ballen unter mechanischer Belastung als Zu sammenfassung der Ergebnisse aus Anhang II 1 dargestellt 2 1 Elasto
379. legungen zu Komprimierungssystemen vorgenommen Diese sind in Anhang lll 1 Prinzipielle Uberlegungen zu Vorspannsyste men f r lasttragende Strohballenw nde dar gestellt Fin grundsatzlicher Nachteil von lasttragenden Systemen ist dass das Dach erst errichtet werden kann wenn die W nde fertig aufge baut und komprimiert sind So entsteht eine Witterungsabh ngigkeit Hochkant stehend verbaute Kleinballen eignen sich aufgrund ihres niedrigen E Moduls nicht zum Aufbau lasttragender Strohballenw nde Beispiele f r hybride Systeme sind das Spiral House von Amazon Nails in Irland in dem der zentrale Kamin Lasten aus Geschossdecke und Dach bernimmt oder das Haus im Disen tis von Werner Schmidt in dem St tzen in der verglasten S dfassade Teile der Dachlast abtragen siehe Abbildung 2 3 Abbildung 2 3 Beispiele f r Geb ude mit Hybrid konstruktionen Spiral House 1 Minke Mahlke 2004 93 Haus im Disentis 2 Minke Mahlke 2004 102 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 3 Beschreibung verschiedener Strohballenkonstruktionssysteme Nachfolgend werden die in Abbildung 2 1 dargestellten Strohballenkonstruktionssysteme beschrieben Dabei wird auf Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen auf Aussteifungsm glichkeiten gegen Horizontalkrafte und m gliche Bekleidungen eingegangen Anhang 11 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen enth lt Konstruktionszeichnungen
380. leichter zusammendr cken lassen als die stehenden Rohre Bei den stehenden Bal len ist das Verh ltnis zwischen Ballenh he und Ballenbreite ung nstiger als bei flach liegen den Ballen daraus resultiert der geringere E Modul der stehenden Ballen Dieses Ergebnis spricht f r den Einsatz hoch kant liegender Strohballen im lasttragenden Strohballenbau Weiterhin wurde das Spannungs Stauchungsverhalten von drei hochkant lie gende Quaderballen aus Weizenstroh unter sucht Es wurde festgestellt dass hochkant liegende Quaderballen deutlich h here Elasti zit tsmodule aufweisen als HD Ballen bei glei cher Ausrichtung und Dichte Dieser Effekt wird auf die gr eren Abmessungen der Qua derballen zur ckgef hrt bei denen sich die Halme besser stabilisieren als bei den kleine ren HD Ballen Zus tzlich weisen Quaderbal len produktionsbedingt einen h heren Anteil liegender Halme auf die Struktur ist inhomo gener Diese Tatsache k nnte zu einem bes seren Verbund der Halme untereinander und so zu dem h heren E Modul beitragen Evtl tr gt auch die sechsfache Schn rung zwei fach bei HD Ballen zur Stabilisierung bei Der Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen im Vergleich zu hochkant liegenden HD Ballen h here Elastizit tsmodul von hochkant liegen den Quaderballen impliziert einen bevorzugten Einsatz hochkant liegender Quaderballen im lasttragenden Strohballenbau Der Elastizit tsmodul von W nden aus Str
381. len gro en Herstellern produziert Aufgrund ihres hohen Kaufpreises rechnen sich diese Pressen nur f r den Lohneinsatz oder in sehr gro en land wirtschaftlichen Betrieben Werden die Kapazi t ten der Maschinen ausgesch pft arbeiten sie konkurrenzlos preisg nstig Es wird vor allem Arbeitszeit beim Pressen und Transpor tieren der Ballen eingespart Die enormen Tabelle 2 1 Typische Kenngr en von Quaderballenpressen Anzahl Kraftbed Preis Preis bliche Ballengr en Dichte Durch HxBxL cm kg ms satz Uh 50 120 x 80 130 x 70 300 bis 220 bis 32 Abmessungen der Ballen bis zu 120 x 130 x 270 cm und ihr hohes Gewicht bis zu 500 kg m bedingen einen erh hten Maschinen einsatz In Tabelle 2 1 sind typische Kenngr en von Quaderballenpressen zusammenges tellt Der Nutzungsumfang von Quaderballen pressen wird in KTBL 2004 mit acht Jahren und 100 000 t Stroh angegeben Aus den zahlreichen Quaderballenpressen herstellenden Unternehmen wurden die in Deutschland produzierenden Firmen Welger Krone und Claas ausgew hlt Folgend werden sie und ihre Pressen kurz vorgestellt Knoter Zapfwelle Maschine m Ballen kW 59 92 87 000 143 000 1 20 2 80 vgl Tabellen 2 2 2 4 Tabelle 2 4Preis inkl MwSt Grundmodell KTBL 2004 Preis inkl MwSt bei Lohnproduktion f r das Pressen der Ballen Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften A 11 2 2 b
382. len wurden in den Orientierungen flach und hochkant liegend und stehend untersucht Einige Proben und eine Wand wurden ver putzt Zus tzlich wurde der Einfluss von Was sersch den und Garnausf llen betrachtet Zum Testprogramm siehe Tabelle 3 1 Die mit markierten Tests wurden im Rahmen des 1 Rei en des Putzes durch Zugbean spruchung im Bereich der Lasteinlei tung Risse laufen auf die der Lastein leitung entgegengesetzte Wandecke ZU 2 Putzrisse durch Druckbeanspruchung senkrecht zu den Putzrissen durch Zugbeanspruchung 3 Zerst rung des Putzes durch Druck beanspruchung im Bereich der der Lasteinleitung gegen berliegenden Wandecke 1111111 Abbildung 2 7 Versagensbilder bei horizontaler Belastung in Richtung der Wandebene Risse infol ge von Zug 1 bzw Druckbeanspruchung 2 Zerst rung des Putzes durch Druckbeanspruchung 3 DBU finanzierten Forschungsprojektes Grund lagen zur bauaufsichtlichen Anerkennung der Strohballenbauweise Weiterentwicklung der lasttragenden Konstruktionsart und Optimie rung der bauphysikalischen Performance vom Verfasser durchgef hrt Die mit markierten Tests wurden von Timo Struwe im Rahmen seiner Diplomarbeit Elastomechanisches Ver halten von Strohballen durchgef hrt Diese Diplomarbeit wurde von Prof Dr Ing Oliver Hensel und dem Verfasser dieser Dissertation betreut F r die Tests von Struwe 2007 wur de der im Rahmen dieser Dissertation kons trui
383. lenkonstruktions systemen 4 1 Zum Prim renergieinhalt der untersuchten Strohballenkonstruktionen 4 1 1 Methode Der Prim renergieinhalt PEI von Strohballen wurde in Teil dieser Dissertation ermittelt Der Prim renergieinhalt der beschriebenen Stroh ballenkonstruktionen umfasst die Prim rener gie die zur Herstellung der in der jeweiligen Konstruktion verwendeten Materialien aufge wendet wurde Stroh Holz Putztr ger Putz Befestigungs und Verbindungsmittel sowie weitere Materialien Nicht enthalten ist der Energieaufwand f r den eigentlichen Aufbau der Wand auf der Baustelle Zur Ermittlung des Prim renergieinhaltes von Strohballenkonstruktionen wurden Wandele mente von ca 5 m L nge und 2 75 m H he herangezogen Die Dimensionierung der tra genden Bauteile erfolgte so nicht anders an gegeben f r eine Linienlast von 7 2 kN m entsprechend der maximalen Tragf higkeit einer 36 cm dicken lasttragenden Strohballen wand Omax 20 kN m Die Mengen und Prim renergieinhalte aller zum Aufbau der Wand ben tigten Materialien wurden ermittelt und aufsummiert Diese Summe wurde anschlie end durch die Wand fl che dividiert Der Primarenergieinhalt der W nde wird in kVVh m Wandfl che angege ben In der Darstellung und Diskussion der Ergeb nisse werden die Kategorien Holzteile Stahl teile Stroh Putz und Sonstiges unterschieden In Holzteile sind alle ben tigten Holzteile f r die Konstruktion und e
384. ler Tex te Meinen Freunden Dr Ing Luise Spiske Dr Astrid Wiemann und Dr Sebastian Wolf m ch te ich herzlich f r die kritische und geduldige Durchsicht und Auseinandersetzung mit mei nen Texten sowie f r die fruchtbaren Diskus sionen danken Frank K pper bin ich f r die Unterst tzung bei der bersetzung der Zu sammenfassung ins Englische dankbar W hrend meiner Dissertation wurde ich durch das Cusanuswerk die Bisch fliche Studienstif tung finanziell wie ideell unterst tzt Mein Dank gilt allen die diese F rderung erm glich ten Zusammenfassung Der Strohballenbau gilt als kologisch und konomisch vielversprechende Bauweise deren Verbreitung aufgrund unzureichender Kenntnisse gehemmt ist Diese Dissertation m chte zur Erweiterung der Kenntnisse im Strohballenbau und damit zur seiner Verbrei tung beitragen Im Rahmen der Arbeit wurden die hygroskopi schen Sorptionseigenschaften verschiedener Strohsorten untersucht und Gleichungen zur Bestimmung des massespezifischen Feuchte gehaltes nach der BET Theorie aufgestellt Der Einsatz von Strohballen mit stark gesch digter Halmstruktur sollte vermieden werden bzw auf den Einsatz in nicht lasttragenden Konstruktionen beschr nkt bleiben M hdre scher mit axialem Dreschwerk wirken sich negativ auf die Halmstruktur aus und sollten nicht zum Dreschen von Baustroh verwendet werden Praxistests zeigten dass mit markt b lichen HD Ballenpressen unter Opt
385. lich solange die Teil III Konstruktionen aus Strohballen Vorspannung zur Aufnahme der H Lasten ausreicht Wandbekleidung Das Anbringen einer Ver schalung erfordert eine Unterkonstruktion und ist daher aufw ndiger als ein Verputzen 3 6 2 System E Abbildung 3 23 Prinzipskizze System Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen Beim System E Abbildung 3 23 Abbildung 3 24 welches im Rahmen dieser Dissertation entwickelt wurde werden die Wandelemente durch U Profile aus Holz werkstoffen seitlich begrenzt Ein horizontaler Leiterrahmen in der der Wand nimmt zum ei nem durch die Vorkomprimierung entstehende Kr fte auf die seitlichen Begrenzungen auf und wirkt zum anderen aussteifend auf die Kons truktion wodurch die Stabilit t gegen Beulen in Kombination mit den U Profilen deutlich ver bessert wird Au erdem bietet der horizontale Leiterrahmen die M glichkeit eine Verscha lung anzuschlie en Die U Profile erm glichen beim Aufbau ein Eindr cken der Ballen in die Wand Dadurch wird eine horizontale Vorkomprimierung er reicht und die Toleranz gegen ber variieren den Ballenl ngen erh ht eine Tatsache die wesentlich zum effizienten Aufbau der Wand elemente beitr gt Das System ist so angelegt dass es in ele mentierter Form vorgefertigt werden kann Diese M glichkeit tr gt einerseits zu einer weiteren Effizienzsteigerung beim Wandaufbau bei und reduziert andererseits die Witterungs
386. lich mit Strohballen zu realisieren k nn ten in Zukunft lasttragende Tonnengew lbe sein Werden im EG 90 cm dicke Quaderballen und im OG 36 cm dicke HD Ballen eingesetzt las sen sich bei vierseitiger Auflage der Decke und des Zementfaserplatten gedeckten Daches Spannweiten von ber 8 m erreichen Mit die sen Spannweiten lassen sich durchaus Einfa milienh user erstellen Eine ber 8 m span nende allseitig aufgelegte Decke kann als Kassettendecke aus Holz oder als Stahlbeton decke ausgef hrt werden Im Fall der Stahlbe tondecke w rden jedoch massive W rmebr ckenprobleme auftreten da die Decken bei lasttragenden Strohballenw nden auf der ge samten Wandkonstruktion aufliegen m ssen Kommen die gr ten verf gbaren Strohballen zum Einsatz die Wandst rken von 1 3 m er m glichen sind auch 3 geschossige lasttra gende Geb ude mit leichten D chern denkbar Auch hier k nnen Spannweiten von ber 8 m erreicht werden Bei einem solchen Geb ude w rden im 1 OG 90 cm starke W nde im 2 OG 36 cm starke W nde zum Einsatz kom men Die Berechnungen zeigen eindrucksvoll wel ches gro e Spektrum durch lasttragende Strohballenkonstruktionen die mit einer Span nung von 20 KN m belastet werden bei einem ffnungsanteil von 1 3 bezogen auf die mittle re Wandl nge abgedeckt werden kann Durch den Einsatz hybrider Konstruktionen z B durch den Einsatz tragender Innenw nde oder St tzen kann der Einsatzbereich noc
387. liche Mitteilung Czock ist Product Manager bei der Firma VVelger Wolfenb ttel Danielewicz 1 Reinschmidt J 2007 Last versuche mit grof en Quaderballen an der Hochschule Magdeburg Standal V 2a Unver ffentlichter Forschungsbericht DIBt 2006 Deutsches Institut f r Bautechnik 2006 Allgemeine bauaufsichtliche Zulas sung Z 23 11 1595 W rmed mmstoff aus Strohballen Baustrohballen Deutsches Institut f r Bautechnik Berlin DIN EN ISO 12571 2000 W rme und feuch tetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten Bestimmung der hygroskopischen Sorptionseigenschaften Normenausschuss Bauwesen NABau im DIN Deutsches Institut f r Normung e V Deutsches Institut f r Bautechnik Beuth Verlag GmbH 10772 Berlin DIN EN ISO 1602 1997 VVarmedammstoffe f r das Bauvvesen Bestimmung der Roh dichte Normenausschuss Bauvvesen NABau im DIN Deutsches nstitut f r Normung e V Beuth Verlag GmbH 10772 Berlin DIN EN ISO 822 1994 VVarmedammstoffe f r das Bauvvesen Bestimmung der Lange und Breite Normenausschuss Bauwesen NABau im DIN Deutsches Institut f r Normung e V Beuth Verlag GmbH 10772 Berlin DIN EN ISO 826 1996 VVarmedammstoffe f r das Bauwesen Bestimmung der Verhaltens bei Druckbeanspruchung Normenausschuss Bauwesen NABau im DIN Deutsches Institut f r Normung e V Beuth Verlag GmbH 10772 Berlin Eternit GmbH Hrsg 2006 Eternit Wellplatten Eternit AG Heidelberg
388. ll Ballengr e Dichte H x B x L cm kg m th 349 36 x 46 x 30 130 100 kA 359 36 x 46 x 30 130 100 kA 459 36 x 46 x 30 130 115 kA Durchsatz Anzahl Preis Kraftbedarf Knoter Maschine Zapfvvelle kW 2 17 740 30 2 20 010 35 2 23 260 45 1 John Deere 2003 Heinold 2005 Wert gilt f r Grundmodell Bei Einbau von Riffelblechen kann die Dichte erh ht werden Preis f r Grundmodell aus dem Produktkonfigurator auf john deere de Zugriff am 11 07 2007 inkl 19 MwSt 1 2 3 Massey Ferguson Massey Ferguson MF wurde 1953 durch die Fusion der amerikanischen Firma Massey Harris und des englischen Unternehmens Fer guson gegr ndet Seit 1995 geh rt MF zur US Amerikanischen AGCO Corporation Die Ende 2006 auf den deutschen Markt ge kommenen HD Ballenpressen der Serie 1800 fallen durch ihre zentral unter der Presskam mer angeordnete Pickup auf Dieses sonst nur bei Gro ballenpressen anzutreffende Kons truktionsmerkmal erm glicht es den Gutstrom durch zwei Zentrierschnecken exakt zu dosie ren in einer Vorpresskammer zu verdichten und in den Presskanal einzubringen ohne Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften A 10 dass das Gut wie bei den anderen vorgestell ten Pressen geschnitten vverden muss Der Kraftaufvvand sinkt dadurch erheblich Durch die Vorkomprimierung kann der Kolbenhub verringert werden der Durchsatz steigt Er gebnis dies
389. ll auf Ballen nagel verzichtet werden Ebenfalls gute Erfahrungen wurden mit seitli chen Begrenzungen aus Kanth lzern gemacht Jedoch ist das Ausklinken der Ballen im Be reich dieser Kanth lzer arbeitsintensiv Durch das Vorspannen mittels Paketb ndern konnte eine Vorspannung von bis zu 13 KN m bei einer Stauchung von ca 4 erreicht werden Eine im Februar 2007 in einer nicht klimatisier ten Halle aufgebaute Wand wurde direkt nach dem Erstellen mit 2 Putzlagen versehen Nach dem Trocknen wurde eine dritte Putzlage auf gebracht Die Trocknung war erst im Juni ab geschlossen W hrend des Trocknens bildete sich an der Putzoberfl che leichter Schimmel und ein Bewuchs aus Weizenpflanzen Nach dem Trocknen des Putzes vertrockneten die Weizenspr sslinge der Schimmelpilz breitete sich nicht weiter aus 5 9 2 Zum Spannungs Stauchungsverhalten der unter suchten Wandkonstruktionen Abbildung 5 31 zeigt das Spannungs Stauchungsverhalten der untersuchten W nde Die fast senkrecht verlaufende Kennlinie ge h rt zu der verputzten Strohballenwand VVt7 Sie wies einen Elastizit tsmodul von ber 2 GN m auf und wurde bei einer Spannung von 40 kN m um 0 314 mm gestaucht Hier muss Kritisch angemerkt werden dass die verwende ten Wegaufnehmer f r so kleine Wege nicht ausgelegt sind Es kann jedoch festgestellt werden dass die Verformung der Wand bei 40 kN m ohne Hilfsmittel nicht wahrnehmbar war und dass der Putz nicht brach
390. llen Dies wird auf die gr eren Abmessungen der Q Ballen zur ckgef hrt Es wird vermutet dass sich die einzelnen Halme in den Q Ballen bes ser stabilisieren Evtl tr gt auch die 6 fache Schn rung 2 fach bei HD Ballen zur Stabili sierung bei Aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsweise ist der Anteil an Halmen die nicht senkrecht zur Belastungsrichtung stehen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 85 bei Q Ballen vermutlich h her als bei HD Ballen Dieser Effekt k nnte einen besseren Verbund der Halme im Ballen bedingen und so ein seit liches Aufspreizen der Ballen reduzieren Bei den Q Ballentests vvurde vveder ein solches Aufspreizen noch ein Ausknicken bzvv eine VVinkelverzerrung beobachtet Q Ballenhl FL un SL N lt 2 x b D 5 c G o 10 Stauchung Abbildung 5 9 Vergleich der Elastizitaismodule und Spannungs Stauchungs Kennlinien von HD und Q VVeizenballen hochkant liegend mit seitlicher Finspannung Zur Berechnung der Stauchung von unverputz ten hochkant liegenden Q Weizenballen mit seitlicher Einspannung aus der Trockendichte und der Spannung wird folgende Gleichung vorgeschlagen die auf der Gleichung f r HD Ballen basiert Sie wurde modifiziert durch das Ersetzen der Nullpunktverschiebung der HD Ballen gegen die der Q Ballen und durch das Einf gen eines Faktors zur Ber cksichtigung
391. llen mit der geringsten Stauchung e 10 war bereits nach zwei Wochen abgeschlossen o Bel den um e 30 gestauchten Ballen war auch nach 4 Wochen noch ein signifi kanter Spannungsabbau zu verzeichnen Danielewicz Reinschmidt 2007 38 ff 10 3 2 Wandelemente Es wurde ein Wandelement aus sieben ber einander gelegten Ballen mit durchschnittlicher Rohdichte von p 130 8 kg m um e 23 5 gestaucht Dabei wurde Kraft von F 170 kN entsprechend einer Spannung von ca o 105 kN m Anm d Vf aufgebracht Ergebnis Das Relaxationsverhalten von W nden ist mit dem von Einzelballen vergleichbar Daniele wicz Reinschmidt 2007 62ff Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 43 al len Ballen 6 7 9 10 15 Ballen Nr T Rehaichte 11 Aka Erey 23096 hesen 4 E 2 Ballen ur 13 Oe 1 30 1086 MSE Abbildung 10 1 Relaxationsversuche an Einzelballen Danielevvicz Reinschmidt 2007 41 10 4 Erntegarnausfall Bei 2 Ballen vvurde ein Teilausfall bzvv Ausfall des Erntegarns simuliert Dazu wurden die Ballen gestaucht Ballen 6 20 Ballen 26 g 15 und die Relaxation gemessen Nach einer Woche wurden bei Ballen 6 20 zwei von vier Garnb ndern durchtrennt Die Spannung fiel spontan um o 1 7 und ging dann wieder zur gleichm igen Relaxation ber Bei Ballen 26 e 15 wurden alle 4 Garnb nder dur
392. llengr e 36x45x75 cm Die Ballen gelangen nach dem Pressen ber eine Ballenschurre auf den Folgeh nger wo sie per Hand aufgeschichtet werden 8 km Transport zum Hof 4 km Entfernung Hin und R ckfahrt Abladen per Hand 2 3 Q Ballen g nstig Anhang 1 4 Ermittlung des Prim renergieinhaltes von Strohballen A 17 Es steht ebener mittelschwerer Boden an Die Schlaggr e betr gt 20 ha die Arbeitsbreite des Mahdreschers Schwadabstand 8 0 m Pro ha liegt eine Strohmenge von 5 t auf dem Feld Der Dieselbedarf der Presse betr gt unter diesen Bedingungen 3 02 I ha Pressen mit Quaderballenpresse Ballengr e 120x70x220 cm Ballengewicht 255 kg Die Ballen werden mittels eines Frontladers geladen mit dem landwirtschaftlichen Zug 2t 2 km zum Hof transportiert 1 Km Entfernung Hin und R ckfahrt dort wieder mit einem Frontlader entladen F r das Laden und Entladen werden 3 02 1 Diesel ha ben tigt KTBL 2004a 2 4 Q Ballen ung nstig Es steht ebener mittelschwerer Boden an Die Schlaggr e betr gt 2 ha die Arbeitsbreite des M hdreschers Schwadabstand 5 6 m Pro ha liegt eine Strohmenge von 4 t auf dem Feld Der Dieselbedarf der Presse betr gt unter diesen Bedingungen 4 47 ha Pressen mit Quaderballenpresse Ballengr e 120x70x220 cm Ballengewicht 255 kg Die Ballen werden mittels eines Frontladers geladen mit dem landwirtschaftlichen Zug 8 km zum Hof transportiert 4 km Entfernung Hin und R ckfahrt und dort wiede
393. llt dabei den ungest rten linearen Bereich nach dem Aussteifen dar der dem Elastizitatsmodul nach DIN EN 826 entspricht W hrend flach liegende Ballen zu einer deutli chen Querdehnung und einem Ausbeulen der Ballen 1 2 in Abbildung 5 2 neigen welches wirksam durch die beschriebene Einspannung verhindert werden konnte knicken hochkant liegende Ballen in ihrer L ngsachse aus 2 2 in Abbildung 5 3 und spreizen sich zudem an den Ballenkanten auf 2 3 in Abbildung 5 3 Dieser Effekt erh ht die Wahrscheinlichkeit einer Winkelverzerrung bei hochkant liegenden Ballen deutlich 2 4 in Abbildung 5 3 Das Ausknicken konnte durch die seitliche Arretie rung der Ballen zufrieden stellend verhindert werden das Aufspreizen jedoch nicht 12 Abbildung 5 2 Verformung nicht eingespannter flach liegender Ballen unter Last Aus knicken Auf spreizen VVinkel verzerrung Abbildung 5 3 Verformung nicht eingespannter hochkant liegender Ballen unter Last 80 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden lm Gegensatz zu spr den mineralischen Bau stoffen vvie Ziegel oder Beton die zunachst eine lineare Verformung aufvveisen und dann pl tzlich durch Spr dbruch kollabieren vveisen unverputzte Strohballen unabhangig von der Halmlage ein mehr oder minder ausgepragtes duktiles
394. ls Feuchtegrad X Angabe als Absolutwert Feuchtemasse dividiert durch die Trockenmasse im Landhandel als Feuchte gehalt U Ma einheit Masse des Wassers dividiert durch die Feuchtmasse Quotient mul tipliziert mit 100 Alternativ wird die Trocken substanz TS in g kg Trockenmasse dividiert durch Feuchtmasse Quotient multipliziert mit 1000 angegeben Im Bauwesen wird die Baustofffeuchte durch den massebezogenen Feuchtegehalt u Quo tient der Masse des verdampfbaren Wassers und der Masse des trockenen Baustoffes als Absolutwert nach DIN 12571 2000 definiert Diese Definition wurde in der vorliegenden Arbeit gew hlt Hanffasern Switchgras und Miscanthus Die Proben werden bezeichnet nach Probenmate rial z B Svvitchgras und Probennummer z B 3 ergibt z B Svvitchgras 3 Teil 1 Stroh als Baustoff Die Trockenmasse der Proben lag zwischen 14 76 g Svvitchgras 3 und 23 98 g VVeizen 3 die durchschnittliche Trockenmasse bei 20 11 g Das Stroh stammt aus Strohballen die f r die elastomechanischen Tests siehe Teil Il Elas tomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden verwendet wurden Es war sortenrein wies keine Anteile von Bei kraut auf war zu Versuchsbeginn trocken und nach Geruchs und Sichttest frei von Verf r bungen und Schimmel Die Proben wurden in gekennzeichnete perfo rierte T ten eingebracht Die T ten wurden mit einem Kabelbinder verschlossen um einen Ma
395. lten seitlich eingespannter flach liegender HD Weizenballen ber 6 h Die Dehnung von 100 entspricht der Stauchung die aus einer Spannung von 40 kN m resultiert welche in einem vorangehenden Spannungs Stauchungstest aufgebracht wurde Aus der Grafik ist ersichtlich dass alle Kennli nien hnlich sind und nahe beieinander liegen In den ersten Sekunden und Minuten ist ein starkes Wiederausdehnen der Proben zu er kennen Nach ca einer viertel Stunde kann keine weitere Dehnung beobachtet werden Es ist kein Zusammenhang zwischen dem Ma der Dehnung und der Ballendichte ersichtlich Informationen zu den vorhergehenden Span nungs Stauchungstests und zu weiteren Daten siehe 1 1 1 1 1 4 1 107 22 kg m 1 1 4 2 100 92 kg m 1 1 4 3 102 50 kg m lt D 5 ta o Q Zeit h Abbildung 4 1 Prolongationsverhalten flach lie gender HD VVeizenballen mit seitlicher Einspannung 4 2 Tests zum Wiederausdehnungsverhalten von hochkant liegenden Ballen Abbildung 4 2 zeigt das Prolongationsverhalten seitlich eingespannter hochkant liegender HD Weizenballen ber 6 h Die Dehnung von 100 entspricht der Stauchung die aus einer Spannung von 40 kN m resultiert welche in einem vorangehenden Spannungs Stauchungstest aufgebracht wurde Aus der Grafik ist ersichtlich dass alle Kennli nien hnlich sind und nah beieinander liegen In den ersten Sekunden und Minuten ist ein starkes Wiederausdehnen der
396. lten Tests mit Stroh Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen ballen durchgef hrt vverden deren Stroh unter vergleichbaren Bedingungen kultiviert gedro schen und gepresst wurde Unabh ngig von der Strohart und der Halm ausrichtung steigt der Elastizitatsmodul von Strohballen und Strohballenw nden mit zu nehmender Trockendichte Folglich weisen dichtere Ballen bei gleicher Belastung eine geringere Stauchung auf als weniger dichte Bei hochkant liegenden Ballen ist dieser Effekt besonders deutlich Eine h here Trockendichte impliziert weniger Lufteinschl sse im Ballen Da die Luftein schl sse nicht zur Ballenfestigkeit beitragen ist eine Erh hung des E Moduls mit der Erh hung der Ballentrockendichte evident Der Elastiziatsmodul von hochkant liegenden Ballen bzw von W nden aus hochkant liegen den Ballen liegt ber dem Elastizitatsmodul von flach liegenden Ballen bzw von W nden aus flach liegenden Ballen Der Elastizit tsmo dul von stehenden Strohballen liegt unter dem flach liegender Ballen Das bedeutet dass hochkant liegende Ballen bei gleicher Span nung und gleicher Trockendichte eine geringe re Stauchung aufweisen als flach liegende und flach liegende als stehende Ballen Bei hochkant liegenden Ballen stehen die Halme wie Rohre gegen die Belastungsrich tung Bei flach liegenden und stehenden Ballen liegen diese Rohre in Belastungsrichtung Es ist leicht vorstellbar dass sich die liegenden Rohre
397. lten unter Horizontallast der untersuchten VVande 105 5 10 Vergleich der elastomechanischen Eigenschaften von HD VVeizenballen und VVandkonstruktionen aus Strohballen 105 5 10 1 Vergleich des Spannungs Stauchungsverhaltens von einzelnen HD VVeizenballen und VVandkonstruktionen aus HD VVeizenballen 106 5 10 2 Vergleich des Relaxationsverhaltens von HD VVeizenballen und VVandkonstruktionen al r olohballoite s bi 107 6 Ausblick und Forschungsbed art u u s a l n lan 107 Teil III Konstruktionen aus Strohballen 109 1 Zur historischen Entwicklung des 111 2 Zur Klassifizierung von Strohballenkonstruktionen 113 2 1 Nichtlasttragende Sysleme aan 114 Inhaltsverzeichnis 11 2 2 ukastiragende Systeme mandaia a a en 114 27 Piybiide Systemeuru o m edi s eb a s 114 3 Beschreibung verschiedener Strohballenkonstruktionssysteme 115 31 o C r i o x o o b 115 IA R 0 o nu ea ee t 115 3 1 2 Ballenb ndiges Skelett Bb Skelett 115 3 1 3 Fugenorientiertes ballenb ndige
398. lten von Einzelballen Die Ergebnisse der in dieser Arbeit vorge nommenen Untersuchungen best tigen das Spannungs Stauchungsverhalten von Einzel ballen wie es unter 2 1 beschrieben wird Zhang 2004 siehe Anhang 1 1 identifizierte vier Phasen im Verlauf der Spannungs Stauchungskurve Diese Phasen werden im Prinzip durch die beschriebenen Versuche mit flach und hochkant liegenden unverputzten Ballen best tigt Im schwerpunktm ig unter suchten Spannungsbereich bis 40 kN m k n nen folgende Phasen identifiziert werden wo bei das prinzipielle Verhalten bei allen unter suchten Stroharten und Halmorientierungen gleich ist jedoch erhebliche Variationen in der Lokalisierung der einzelnen Phasen beobach tet wurden siehe auch Abbildung 5 1 1 Aussteifen der Proben Anstieg der Stei gung der Verformungskennlinie 2 Linearer Bereich Konstante Steigung In einigen F llen endet dieser Bereich nicht im untersuchten Spannungsbereich 3 a Weiteres Aussteifen der Proben Er neuter Anstieg der Steigung der Verfor mungskennlinie haupts chlich bei sehr dichten unverzerrten flach liegenden Bal len b Abknicken der Kennlinie verursacht durch eine Winkelverzerrung des Ballens w hrend des Tests besonders bei hoch kant liegenden Ballen geringer Dichte 3a 3b 2 N 1 Stauchung Abbildung 5 1 Prinzipieller Verlauf der Kennlinien der untersuchten unverputzten Proben Phase 2 ste
399. ltjen 1999 Gesamtnutzung 9000 Mg IKTBL 2004 53 PEI Fahrzeug 95030 MJ PE Bedarf Fahrzeug Mg Stroh 10 559 MJ Mg 3 3 3 Schlepper Claas CELTIS 456 53 a Masse Schle 0 kg Fahrzeug Claas 2006e Anhang 1 4 Ehmiftlung des Pimarsnsteieinhaliee n Sitohbafler gl A 18 Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Waltjen 1999 Gesamtnutzung 10000 h IKTBL 2004 53 PEI Fahrzeug 160390 MJ Herstellungs PE Bedarf Fahrzeug h 16 039 MJ h 3 3 4 Schlepper Claas AXION 830 149 kW Masse Schlepper 7396 kg Fahrzeug Claas 2006f Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Waltjen 1999 Gesamtnutzung 10000 h IKTBL 2004 53 PEI Fahrzeug 318028 MJ Herstellungs PE Bedarf Fahrzeug h 31 803 3 3 5 Anh nger 8 t 2x 16t Anh nger Metall Stahl D Mix 2500 kg Fahrzeug KTBL 2004a Anh nger Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Waltjen 1999 Gesamtfahrleistung 100000 km Sch tzung PEI Anh nger 107500 PE Bedard Anh nger km 1 075 M km PE Bedard Anh nger km Mg 0 134375 M km Mg 3 3 6 Traktor D 200 leicht zur G terbef im Stra enverkehr GEMIS Spez Verbrauch 10 52 MJ km Fahrzeugmasse 4000 kg Fahrzeug Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Waltjen1999 Fahrleistung 8000 km Jahr Lebensdauer 12 Jahre Gesamtfahrleistung 96000 km PEI Fahrzeug 172000 MJ PE Bedarf Fahrzeug km 1 792 MJ km 3 4 Strohballen pressen Prozesse 1 und 2 Ordnung Fall Menge Arbeitsbreite Leistung Herst PE Bed Herst PE Mg na m ha n Schlepper Bed Schlepper
400. m bei dem die seitli che Einspannung ber U Profile realisiert die Knickgefahr durch horizontale Elemente reduziert wird System Gagne B Nicht lasttragendes Stroh ballenbausystem bei dem die Strohballen mit dicken M rtelfugen ohne Verband zu einer Wand aufgeschichtet werden System Stroh unlimited B Lasttragendes seitlich eingespanntes Strohballenbausys tem bei dem die seitliche Einspannung ber Kanth lzer realisiert wird T t E Tonne 1 t 1 Mg 1000 kg t F Zeit s min h Tage T F Temperatur Kelvin Tangentialdreschvverk B Quer zur Fahrrich tung eines Mahdreschers angeordnetes Bauteil welches der Separierung des Korns dient und die Strohstruktur vergleichsvveise wenig sch digt Tonnengew lbe B Lasttragendes Strohbal lenbausystem bei dem ein Gew lbe aus konisch geschnittenen Strohballen errichtet wird Trockendichte pr B Rohdichte p abz glich des Feuchtegehaltes u ts F F r das Pressen eines Schwades ben tigte Zeit min U u F Massebezogener Feuchtegehalt nach DIN EN ISO 12571 2000 g g U F W rmedurchgangskoeffizient VV m K Um F Wassergehalt bei monomolekularer Belegung der Bauteiloberfl che bei der BET Theorie g g V V F Volumen m V A Verputzt Ve F Bruttovolumen nach EnEV VV W E Grundeinheit der Leistung VVatt VVarmedurchlassvviderstand R B Quotient aus der Dicke d und der VVarmeleitfahigkeit A einer Bauteilschicht m K VV
401. m wurde der Versuch unternommen 5 Als Startspannung wird die Spannung zu Beginn des Testes unmittelbar nach dem Auf bringen der Kraft definiert S gt r b O 5 G o o 77 x 80 90 100 110 Trockendichte p kg m m HL Langzeittest A HL Kombitest FL Kombitest Abbildung 5 19 Restspannung nach 24 Stunden ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m in Abhangigkeit von der Trockendichte Abbildung 5 19 zeigt die Relaxation nach 24 Stunden in Abhangigkeit von der Trockendich te verschiedener Testreihen Bei allen Testreihen ist ersichtlich dass die jeweiligen linearen Trendlinien eine positive Steigung aufweisen dass also statistisch ge sehen h here Trockendichten eine h here Restspannung bedingen Jedoch ist das Be stimmtheitsma in allen F llen besonders bei den flach liegenden Ballen ausgesprochen niedrig Die Trendlinien werden durch folgende lineare Gleichungen f r seitlich eingespannte HD Weizenballen bei einer Startspannung von 40 kN m beschrieben Hochkant liegend im Langzeittest Oray 0 306 p 45 24 Dabei ist Relaxation hochkant liegender HD Weizenballen im Langzeittest Ptr Trockendichte kg m R 0 304 Hochkant liegend im Kombitest Oran 0 149 p 52 04 R 0 327 Flach liegend im Kombitest 5092 61 9 R 0 026 5 6 2 Einfluss der seitlichen Einspan nung bei HD Weizenballen im Langzeittest Abbildung 5 20 zei
402. mechanisches Verhalten von Einzelballen 2 1 1 Unverputzte Einzelballen Unter Druckbelastung vverden in Belastungs richtung Strohballen gestaucht Dabei gilt 1 Je h her die Belastung umso gr er die Stauchung 2 Je h her die Ballendichte umso geringer die Stauchung z B Bou Ali 1993 Aus der durch die Belastung verursachten Stauchung in Belastungsrichtung resultiert eine Dehnung der Strohballen senkrecht zur Belas tungsrichtung Querdehnung siehe Abbildung 2 1 Dabei gilt 1 Je h her die Belastung umso gr er die Querdehnung 2 Je h her die Ballendichte umso geringer die Querdehnung 3 Die Querdehnung ist parallel zur Ballenbin dung h her als senkrecht zur Ballenbin dung z B Ashour 2003 Abbildung 2 1 Verhalten von Einzelballen unter Druckbelastung 2 1 2 Verputzte Einzelballen Bei verputzten Einzelballen ist weniger der Ballen selber als vielmehr der Putz ausschlag gebend f r die Druckfestigkeit Entscheidend ist ebenso ob die Kraft direkt in den Putz oder indirekt ber den Putz in den Ballen eingeleitet wird Dabei ist die Druckfestigkeit im ersten Fall deutlich h her Von der Art der Lasteinlei tung h ngt auch das Versagensbild ab Bel direkt belastetem Putz tritt ein Versagen durch ein Ausbeulen des Putzes in der Bal lenflache oder durch eine Zerst rung des Putzes im Bereich der Lasteinleitung Wird der Putz indirekt belastet kommt es zu einem Abscheren desselben im Las
403. medurchgangsvviderstand Rz m K W mehrschichtiger homogener Konstruktionen vvurde nach folgender Gleichung berechnet R R R t R R Dabei ist Rsi VVarme bergangsvviderstand innen R R W rmedurchgangswiderstand der jeweiligen Schicht Rse VVarme bergangsvviderstand aufsen x N E x id L N 8 x 2 G O 5 i LEER N ZEN S s N N AT NN NNN Der VVarmedurchgangsvviderstand Rr m K W mehrschichtiger inhomogener Konstruktionen wurde nach DIN EN ISO 6946 berechnet Das dort zur Verf gung gestellte Verfahren ist ein N herungsverfahren Wenn Bauteile mit deut lich unterschiedlichen VVarmeleitfahigkeiten nebeneinanderliegen ist mit signifikanten Feh lern hin zu niedrigeren Rr VVerten zu rechnen z B bei der Gagne Technik R A A i 2 Dabei ist Rz Oberer Grenzwert des Warmedurch gangswiderstandes Rz Unterer Grenzwert des VVarmedurch gangsvviderstandes Details siehe Anhang IIl 5 Zu den W rme durchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen N AN w NN Aaa NN NN A N N o A 222 gt 73 KIEEEIIEIIII v W Abbildung 4 6 W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Konstruktionen 4 2 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse Abbildung 4 6 visualisiert die VVarmedurch gangskoeffizienten der untersuchten Konstruk tionen Die Zahl hinter den Bezeichnungen der
404. mel Abbildung 4 17 Vgl Kunze 1987 137ff Segler 1956 240ff Claas 2006 Claas 2006 Abbildung 4 17 Reinigungsstufe im CLAAS LEX ON 580 Claas 2006b 16 Teil 1 Stroh als Baustoff 4 4 2 Axial Mahdrescher Der Axialmahdrescher vvurde f r die Bedin gungen Nordamerikas entvvickelt Die K rner behandlung ist schonender als beim Tangenti aldrescher was ihn f r den Einsatz in Mais und K rnerleguminosen pradestiniert Das Axialdreschvverk ist in der Regel in der Fahrtrichtung des Dreschers angeordnet sie he Abbildung 4 18 Das Dreschgut vvird langs zwischen Dresch bzw Trennkorb und Fotor entlang gezogen wobei es die Rotorlangsach se mehrfach umrundet Auf diesem im Ver gleich zum Tangentialdrescher langen Weg wird das Korn nahezu vollst ndig vom Rest der Pflanze separiert der Hordensch ttler kann entfallen das ausgedroschene Stroh vvird hin ter der Drescheinrichtung ausgevvorfen bzvv gehackselt VVie beim Tangentialdrescher fallt das ausgedroschene Korn sovvie Ahren Spel zen und Halmfragmente durch den Reini gungs bzvv Trennkorb und vvird ber Siebe und Luftstrom gerelnigt Aufgrund des langen VVeges durch die Drescheinrichtung und der damit verbundenen mechanischen Belastungen vvird der Halm sehr stark in Mitleidenschaft gezogen und in seiner Struktur vveitgehend zerst rt vgl Kunze 1987 23ff Abbildung 4 18 Mahdrescher mit Axialdreschvverk Kunze 1987 24 Neben Tangential u
405. mengelegt werden Eine weitere Erh hung der Dichte kann weiter hin durch eine seitliche Kanalverengung z B durch Einbau von Sperrholzplatten in den hin teren Teil des Presskanales erreicht werden Im untersuchten Bereich konnten Dichteerh hungen von 4 je cm Kanalverengung ge messen werden Es wurde beobachtet dass die Toleranzen in der Ballenl nge mit steigender Dichte abnah men Um die L ngentoleranzen weiter zu ver ringern k nnte es vorteilhaft sein den Antrieb des Knoters unabh ngig vom Hauptantrieb zu machen und den Ausl sezeitpunkt nicht ber die L nge des Pressstranges sondern ber die verdichtete Masse zu steuern Dies erfordert allerdings eine aufw ndige Steuerungs und Regelungstechnik die auf der Erfassung ver schiedener Parameter wie Strohmenge Stroh beschaffenheit und Fahrgeschwindigkeit ba siert Moderne Quaderballenpressen verf gen ber solche Regeleinrichtungen Bei gleichen Einstellungen an der Presse und konstanter Fahrgeschwindigkeit wurden Schwankungen in der Trockendichte um 21 registriert Diese Dichteschwankungen k nnen in erster Linie mit Schwankungen im Gutstrom also durch einen unregelm igen Schwad bzw durch eine ungleichm ige Fahrweise erkl rt werden Die Ver nderung der Schwad gr en zur Reduzierung der Schwankungen in der Ballendichte mit den oben erw hnten Ma nahmen erscheint jedoch als unverh lt nism ig aufw ndig Durch ein mechanisches Entkoppeln des Kolbe
406. mit partiell belasteten unverputzten Ballen be schrieben getestet Tabelle 2 10 listet physika gt N OO O OI OQ Spannung o kN m N O lische Balleneigenschaften sowie Testergeb 15 nisse auf 10 Beobachtungen VVahrend des Pressens ist in den Ballen ein Knistern zu vernehmen Es wird kein Rei en 10 des Polypropylengarns verzeichnet Es vvird Stauchung eine VVinkelverzerrung ber die Ballenlangs Abbildung 2 22 Spannungs Stauchungsdiagramm und querachse beobachtet Der als Belas unverputzter flach liegender teilbelasteter VVeizen tungselement vervvendete Holzbalken dr ckt ballen mit seitlicher Einspannung sich deutlich in das Stroh ein Es kommt zu einer Vervvindung des Ballens siehe Abbil dung 2 23 Trotz der aufgetretenen VVinkelverzerrung wei t die Spannungs Stauchungskennlinie eine hohe Linearit t auf Warum es bei einer Stauchung von ca 19 zu einem Spannungs abfall kommt ist unbekannt Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 58 Abbildung 2 23 Probe 1 4 15 1 nach Erreichen der Maximalspannung Tabelle 2 10 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen hochkant liegend unverputzt mit seitlicher Einspannung teilbelastet Proben Abmessungen nummer m b 0 806 0 363 0 473 0 095 104 63 10 u Ptr Oe g g kg m kN m kN m kN m E40 Ep E Modul 18 42 33 41 26 45 1 62 159 8
407. mmen indem z B mit einem Lineal die steilste gerade Strecke der Kraft Verformungs Kurve bis zur Nullachse der Kraft F verl ngert wird EN 826 1996 5 Die vorgeschlagene Methode der grafischen Ermittlung von F erscheint umst ndlich und nicht zeitgem Daher wurde folgende Formel zur rechnerischen Bestimmung von F entwi ckelt Es wurde eingef hrt Fa Kraft am Beginn des konventionell elas tischen Bereiches untere Proportionali t tsgrenze kN ha H he des Pr fk rpers bei Fa m he H he des Pr fk rpers bei F m F F F a h F h _h F h _h Z F oO o o m o B F h h Verformung Abbildung 3 3 Zur rechnerischen Ermittlung von Fp und E Um den E Modul ohne F bestimmen zu k n nen wurde folgende Formel entwickelt F Be _ A 27 h 51 Oe Die Spannung an der oberen Proportio nalitatsgrenze F Aol kN m oa Die Spannung an der unteren Proportio nalitatsgrenze IF Aol kN m 5 Die Verformung in bei o h ho 1001 a Die Verformung in bei o Ih ho 1001 so lautet die Formel f r den Druck Elastizitatsmodul F o o 100 6 m 6 Es vvird f r den Nullverformungspunkt analog zu eingef hrt e a 0 6 e u 6 6 m 6 6 C x 25 2 0 X wass De 5 D m 5 a L Ep Ea
408. mt je ein Miscanthus und Switchgrasballen und 13 Weizenballen Die Tests dauerten in der Regel einen Monat 6 1 Untersuchung des Kriechverhaltens an flach liegenden Ballen Es wurde je ein Miscanthus und ein Switchgrasballen sowie 7 Weizenballen mit seitlicher Einspannung getestet Tabelle 6 1 listet physikalische Balleneigenschaften sowie Testergebnisse auf Abbildung 6 1 zeigt die Stauchung der einzel nen Proben ber maximal 30 Tage Zu erkennen ist dass die mit einer Spannung von 20 kN m belasteten Proben schwarze Kurven im unteren Bereich des Diagramms angesiedelt sind die mit 60 KN m beauf schlagten Proben graue Kurven im oberen Diagrammbereich W hrend die Miscanthusprobe im Vergleich zu den Weizenballen eine geringe Stauchung Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 78 aufweist wird die Switchgrasprobe trotz hoher Dichte stark gestaucht Bei den mit 60 kN m belasteten Weizenpro ben ist zu erkennen dass dichtere Ballen we niger gestaucht werden als weniger dichte Ballen Bei den mit 20 kN m gespannten Bal len ist dies nicht zu erkennen Probe 1 2 2 2 wurde vor dem Test wie in Teil Il Anschnitt 3 4 5 Tests mit dem Kriechpr f stand beschrieben mit Gewindestangen vor komprimiert Versehentlich lag die Vorkompri mierung ber 40 KN m Im Diagramm ist er kennbar dass sich diese Probe zun chst wie o S lt 5 lt o de
409. mt zu einer Verfestigung des Werkstoffes Verformte sich das Bauteil bisher gleichm ig so kommt es bei weiter steigender Belastung zu einem Ausbauchen Bei duktilen Werkstof fen ist auch bei weiter steigender Beanspru chung kein Bruch zu erwarten In der Praxis kommt es zum Bauteilversagen durch Auskni cken 1 2 2 Spr de Werkstoffe Spr de Werkstoffe z B keramische Werkstof fe verhalten sich zun chst hnlich wie duktile Werkstoffe Am Ende des linear elastischen Bereiches steht jedoch ein abrupter Scher oder Schiebungsbruch des Bauteils der den Punkt oas kennzeichnet siehe Abbildung 1 5 uB Spannung O Stauchung Abbildung 1 5 Spannungs Stauchungsdiagramm spr der VVerkstoffe Die Druckfestigkeit spr der VVerkstoffe errech net sich vvie folgt A dabei ist Bruchspannung N mm Fe Druckkraft beim Abriss oder Bruch des Bauteils N Ao Querschnittsflache in unbelastetem Zu stand mm vgl Lapple 2006 Diet mann 1982 58 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 1 3 Hooke sches Geseiz Elastizitatsmodul Das Hooke sche Gesetz dr ckt im Bereich der Hooke schen Geraden den Zusammenhang zwischen der Spannung o und der Stauchung aus o E e bzw E 2 E Geltungsbereich Einachsige Zug od Druck beanspruchung im Bereich der Hooke schen Geraden Dabei ist Spannung N mm kN m Stauchung mm m E Elas
410. n Anhang l 1 Anhang 1 2 Anhang 1 3 Anhang 1 4 Anhang 1 5 Anhang 1 1 Anhang ll 2 Anhang 11 1 Anhang lll 2 Anhang 11 3 Anhang 11 4 Anhang lll 5 Anhang 11 6 Anhang ll 7 Anhang lll 8 Anhange Anhange Beschreibung der Getreidearten Zum Experiment Sorptionsisotherme Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Figenschaften Ermittlung des Primarenergieinhaltes von Strohballen Zum Stand der Forschung zur W rmeleitf higkeit von Stroh Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r last tragende Strohballenvvande Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen US amerikanische Straw Bale Building Codes Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballen konstruktionen Zu den W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Stroh ballenkonstruktionen Zur Berechnung des summierten Energiebedarfes Eso Zu den statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Strohballenkonstruktionen Ermittlung des Heizw rmebedarfes der Beispielgeb ude nach PHPP Monatsverfahren A3 A7 A9 A 17 A 23 A 27 A 45 A 91 A 95 A 115 A 119 A 127 A 137 A 139 A 143 Anhange Anhang 1 1 Beschreibung der Getreidearten In diesem Anhang werden Eige
411. n Ashour 3 Weizen Ashour 4 Weizen Ashour 5 Gerste Ashour 6 Gerste Ashour 7 Gerste Ashour 8 Gerste Baustroh 2 k A 50 Dichte p kg m Temperatur VV leitfahigkeit 5 VV mK 133 9 7 0 061 76 87 0 059 0 05 82 10 3 0 039 82 3425 0 118 138 10 3 0 031 138 3425 0 086 69 9 6 0 045 69 3425 0 094 98 9 6 0 030 98 3425 0 073 90 110 10 0 0 080 Teil 1 Stroh als Baustoff Mittlere Temperatur im Ballen C Temperaturdifferenz K Unbekannt C gemessene VVerte Tabelle 6 2 Testergebnisse Proben und Ballen VVarmestrom senkrecht zur Faser Proben und Orientierung Strohart Dichte p Temperatur W Leitf higkeil Ballen kg m A VV mK McCabe 2 Reis Weizen 133 19 22 0 0490 McCabe 3 Reis Weizen 133 10 9 0 0460 Wimmer et al 1 Weizen 73 10 6 11 1 0 0369 Wimmer et al 2 m VVeizen 83 3 10 6 11 12 0 0337 Wimmer et al 3 VVeizen 100 8 107 0 0380 VVimmer et al 4 Weizen 100 8 19 5 0 0394 Wimmer et al 5 Weizen 100 8 28 7 0 0408 FASBA 1 90 10 61 0 0380 FASBA 2 k A 90 23 5 0 0401 FASBA 3 k A 90 110 39 8 0 0419 Baustroh 2 k A 90 110 10 0 0520 Mittlere Temperatur im Ballen C Temperaturdifferenz K Unbekannt gemessene Werte Tabelle 6 3 Testergebnisse VVande Verputzte Orientierung Strohart Dichte p Temperatur VV Leitf higkeil VVande kg m A VV mK VVatts 1995 k A k A k A 0 094 Stone 1 k A k A k A 0
412. n lci 92 920 0 Y0 49071 Tu IyeIS 09 09xg z IObeN 62 831 00 0 Tu IyeIS G 071 09 u pejdyoo ZLS 9021 0 dy 57 210 1 80 0 800 9 2 q u zins 921 902 1 01 0 qr 57 210 1 90 0 80 0 wyma 0 19 zu BW 4UMA Bunuys azaq w X9MS 4m3 ameg qd I3d SSEVV lu lq JJO1S3MI AA u u po w q w Iyezuy Dunieu s zindulu 7 02 pu u 1s u lieg O n l ys s bipunqu lleq ez U1 SAS s pu e sej IyD u 4N Bunuyaauagjards ag 2221 u puelsqeu ueds w 1 2 9UZ zoll zu 040 pueisgeusueds w 1 2 PILZ 9 G6 u pueisgeusueds w G 0 yoepIa a z7 99 EZ 9 68 zu puejsgeusueds w yoepje e z A9L Z Lattung 5 8 2 75 0 05 0 03 Kantholz t g 0 45 0 011 1306 14 1 Schraube 6x80 23 2 Stahl n l 2 23E 04 0 12 27 St lpschalung 33 4 8 0 022 0 12 Brettholz 0 45 0 188 1000 188 2 Schrauben 4 5x60 155 Stahl n l 0 001 0 05 z Summe 0 004 Summe 0 303 Summe 646 2 Masse Masse VVand Stahl Mg Holz Mg pro m kg 0 283 pro m 24 150667 kWh m 49 0 kg Beispielberechnung des Prim renergieinhaltes f r ein lasttragendes System 2 12 System Et HD Ballen 36 cm HD Ballen hl Putz Schalung Bauteil Anzahl I m
413. n Lasteinleitungsplatte beendet 8 Die Wand wurde anschlie end abgebaut Beobachtungen Durch das Eindr cken der Ballen zwischen die seitlichen Begrenzungen wurden die Stopfl cher deutlich verkleinert Wird die Spannung durch das Eindr cken zu hoch knickt die Ballenlage seitlich aus Be grenzungen und Vorspannung durch das Ein dr cken der Ballen gaben der Wand eine er freuliche Stabilit t Bohlen und Ballenn gel verfestigten die Wand sehr HD Ballen scheinen in der Mitte zwischen den Bindungen dichter als am Rand zu sein Zu s tzlich liegt in der Mitte der Wand die Bohle Dadurch war die Ballenlage ber den Bohlen bevor die N gel eingeschlagen worden waren instabil Die Wand wurde ohne Ger st aufge baut und wies eine so hohe Festigkeit auf dass auf der Wand gearbeitet werden konnte Zwischen den seitlichen Begrenzungselemen ten und den eingelegten Bohle ergab sich ein Spiel von ca 4 cm 5 W hrend des Tests verrutschte die Bohle horizontal bis zu den seitlichen Begrenzungselementen Das Einstellen der Flachstahlverbindungen sowie das Umsetzen der Zylinder gestalteten sich deutlich zeitaufw ndiger als gedacht Die Zylinder selbst erf llten ihren Zweck hervorra gend bis auf die Schr gstellung Ergebnisse Die Wandkonstruktion ist den bisher aufgebauten deutlich berlegen Der Einsatz der seitlichen Begrenzungen sowie der Bohlen hat sich ebenso bew hrt wie die hori zontale Vorspannung durch das Eindr cken
414. n Lasten ber 12 Monate Zwei W nde wurden verputzt bei zwei W nden wurde die Verformung nach dem Aufbringen der Last ber acht Monate konstant gehalten und dann erneut belastet vgl Smith 2003 1 7 1 Material und Methode Es werden keine Angaben zur Feuchte ge macht Es wird hier davon ausgegangen dass zumindest die 3 String Reisballen hnliche Feuchten aufweisen und die Ergebnisse daher untereinander vergleichbar sind Abbildung 7 1 visualisiert den Versuchsaufbau Tabelle 7 1 listet Daten zu den in den Tests verwendeten Strohballenw nden auf Wandaufbau Es wurden bei flach liegender Ausrichtung jeweils 6 bei hochkant liegender Ausrichtung jeweils 4 Ballen pro Wand in einem Rahmen bereinander gestapelt W nde E und F wurden mit einem Drahtgewe be berzogen W nde G und H nach 1 5 Wo chen unter Last mit Lehm bzw Kalkzement putz auf Drahtgewebe verputzt Versuchsablauf Die W nde wurden durch mit Sand gef llte Sperrholzkisten belastet Gemessen wurde sofort nach dem Aufbringen der Last und an den Tagen 1 2 7 und 14 und nach 1 2 6 und 12 Monaten nach dem Auf bringen der Last Bei den W nden F und G wurde nach dem Aufbringen der Last das Metallgewebe arretiert und die Last entfernt Das Metallgewebe hin derte die Ballen am Zur ckfedern Nach 44 Wochen wurde die Last wieder aufgebracht und die Kriechverformung gemessen vgl Smith 2003 1f Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanis
415. n N kultiviert wo er sich besser an das W bis 7 sich verschlechternde Klima anpassen konnte als VVeizen und Gerste Er diente den Germa nen als wichtiges Brotgetreide Der Anbau wurde von den Slawen und Kelten bernom Blatt hrchen men nahezu fehlend Roggen ist das anspruchsloseste Getreide Er leicht angedeutet stellt an B den und Klima deutlich geringere Anforderungen als Weizen oder Gerste Aufgrund der besseren Ernteertr ge wird haupts chlich Winterroggen angebaut der im September ges t und im August geerntet wird Die Vegetationszeit betr gt bis zu 300 Tagen Die Ahren sind mittellang begrannt vierkantig und 5 20 cm lang Wuchsh he 65 200 cm vgl Brockhaus 1992 4771 Renzenbrink 1993 130ff Aufhammer Fischbeck 1973 155ff Die Unterschiede in der Zusammensetzung von Winter und Sommerroggen sind laut Be cker Nehring 1965 41 praktisch nicht vor Abbildung 4 1 Roggen ver ndert nach Renzenb handen die Unterschiede zu Weizenstroh rink 1993 132 Aufhammer Fischbeck 1973 22 gering Tabelle 4 1 Zusammensetzung von Roggenstroh Daten aus Becker Nehring 1965 41 Strohart TS OS RP Rohfett Rohfaser NfE Asche Roggen 90 0 86 1 2 9 1 3 41 6 40 3 3 9 Mit TS Trockensubstanz 96 OS Organsubstanz 96 RP Rohprotein NfE N freie Extraktstof fe 76 Jeroch et al 1993 geben den Ligningehalt von VVinterroggen mit 13 5 an 5 Weizen und Dinkel VVeizen lat Tr
416. n analog zu dem Span nungs Stauchungsverhalten von Einzelballen zu Strohballenw nden ist d h es wurden die in Teil II Abschnitt 5 10 1 genannten und erlau terten Abminderungsfaktoren eingesetzt Bei einer 2 5 m hohe Strohballenwand w rden die oben genannten prozentualen Setzungen beim Einsatz flach liegender Ballen eine abso lute Setzung von knapp 7 75 cm bei einer Wand aus hochkant liegenden Ballen 4 25 cm bedeuten Die Form nderungen entsprechen in der Gr enordnung denen des Holzes in Blockh usern durch Quellen und Schwinden Evtl k nnen Anschlussdetails z B von Fens tern T ren und nicht Strohballenw nden vom Blockbau f r setzungstolerante Strohballen h user bernommen werden Konstruktionen die mit niedrigen Vorspannun gen arbeiten werden in Europa z B von Wer ner Schmidt Schweiz und Amazon Nails UK erfolgreich errichtet 4 Statische M glichkeiten und Grenzen von lasttragenden Stroh ballenkonstruktionen Zur Absch tzung der statischen M glichkeiten und Grenzen lasttragender Strohballenkons truktionen wurden die Fl chenlasten inkl Ver kehrslasten von strohballengedammten Dach konstruktionen mit verschiedenen Dacheinde ckungen Gr ndach q 3 5 KN m Betondach steine q 2 4 kN m Faserzementwellplatten qz 2 kN m und einer Zwischendecke q 2 5 kN m ermittelt Auf dieser Basis wurden die maximal m glichen Dach bzw Decken spannweiten bei einer Spannung verschiede ner dicker lasttr
417. n beidseitig verputzten Strohballenwanden Getestet wurden mehrere beidseitig verputzte W nde aus vermutlich flach liegenden 2 string Ballen aus Weizen Die Ballenfeuchte betrug 13 Ballendichte Temperaturdifferenz sowie Putzart und dicke werden nicht erw hnt Die Messung erfolgte mit einem Heizkastenverfahren Die aufgef hrten Werte stellen die Mittelwerte aller Messungen dar Zitiert in Stone 2003 5f Tabelle 9 1 Tests ORNL 1998 vgl Stone 2003 Test Orien B dicke b tierung m kg m ORNL 0 48 K A B dichte p Temperatur R Wert R Wert W Leitf hig differenz K mK W total keit A m K W VV mK 9 99 4 82 0 100 10 FASBA 2006 Test an beidseitig verputztem Strohballenelement Getestet wurden ein beidseitig mit Lehm p 2000 kg m Schichtdicke 19 mm Az 1 0 W mK verputztes Strohballenelement aus hochkant liegenden HD Ballen Die Strohart Tabelle 10 1 FASBA 2006 Test Orien B dicke b tierung m kg m FASBA 2006 0 36 98 8 B dichte p und die Ballenfeuchte sind nicht dokumentiert Die Messung erfolgte mit einem Heizkasten verfahren nach DIN EN 1934 Tempera R Wert U Wert W Leitf hig turdiff K total VV m K keit m K W VV mK 18 02 5 45 0 178 0 072 Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur VVarmeleitfahigkeit von Stroh A 26 Anhang 111 Zum Stand der Forschung zum elas tomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden Inhalt 1
418. n einen Zusammenhang der Festigkeit von und der Holzigkeit des Strohs Sie geben entsprechend dieses Kriteriums folgende Rei henfolge der Eignung f r das Bauen mit Stroh ballen an 1 Winterweizen Dinkel Roggen Wintergerste Sommerweizen Hafer Sommergerste ee pO Auff llig ist dass den Wintergetreiden bessere Eigenschaften im Bezug auf die Festigkeit zugesprochen werden als den Sommergeftrei den Der Begriff der Holzigkeit wird bei Han sen Warmuth nicht weiter erl utert Unter einer Verholzung wird nach Strasburger 2002 95 im Allgemeinen eine Lignifizierung verstanden In Zellw nde von Pflanzen wird Lignin eingelagert Die Zellw nde werden da durch dick und steif die Zellen sterben ab 2 Experiment Sorptionsisothermen 2 1 Motivation Anhand der Sorptionsisotherme eines Stoffes k nnen R ckschl sse auf dessen Schimmel anf lligkeit gezogen werden Auch kann mit Hilfe von Sorptionsisothermen der Feuchtege halt eines Stoffes und damit dessen Trocken masse errechnet werden Sowohl die Berech nung der Trockenmasse als auch Aussagen zur Schimmelanf lligkeit von Stroh waren im Rahmen dieser Arbeit notwendig bzw w n Bezugnehmend auf Tabelle 1 1 ergibt sich f r den Ligninanteil der verschiedenen Stroharten die folgende absteigende Reihenfolge 1 VVintergerste 2 VVintervveizen 3 Reis 4 VVinterroggen 5 Hafer Die Aufstellungen nach Holzigkeit und Lig
419. n z B mit tels Spanngurten Wagenhebern oder anderen 2 2 Lasttragende Systeme In lasttragenden Systemen bernehmen die Strohballen sowohl statische als auch raumab schliefsende und w rmed mmende Funktio nen War es bei nicht lasttragenden Systemen n tig die Ballen in ihrer Einbausituation zu komp rimieren um sp tere Setzungen durch das Eigengewicht der Ballen zu vermeiden m s sen lasttragende Systeme komprimiert werden um Setzungen durch Eigenlast und Auflast also Last aus dem Dach und evtl einem wei teren Geschoss auszuschlie en Das not wendige Ma der Komprimierung wurde in Teil II Elastomechanisches Verhalten von Stroh ballen und Strohballenw nden untersucht Im 2 3 Hybride Systeme Abbildung 2 2 Prinzipskizze hybride Systeme In hybriden Systemen Abbildung 2 2 ber nehmen lasttragende Systeme einen Teil der Lasten ein anderer Teil wird von additiven Systemen abgetragen Additive Systeme k n nen z B St tzen oder tragende Innenw nde sein 114 Hilfsmitteln vorkomprimiert werden um nach tr gliche Setzungen zu vermeiden Eine Aus nahme stellt hier das System Gagne dar bei dem dies nicht m glich ist Ein genereller Vorteil von nicht lasttragenden Systemen mit Ausnahme des Systems Gag ne ist dass das Dach vor dem Einbau der Ballen aufgeschlagen vverden kann die VVitte rungsabhangigkeit vvird so deutlich verringert Rahmen dieser Dissertation vvurden prinzipielle ber
420. nd Axialmahdreschern sind Hybriddrescher vvie z B die CLAAS LE XION 570 580 oder 600 siehe Abbildung 4 19 am Markt bei dem sich eine axiale Trenneinrichtung an eine tangentiale Dresch einheit anschlie t die den Sch ttler ersetzt und so die Kornverluste bei hoher Auslastung minimiert vgl Claas 2006b 10f Claas 2006c 16f Abbildung 4 19 CLAAS LEXION 600 Hybrid dreschwerk Claas 2006c 17 4 4 3 Geeignete M hdrescher F r die Herstellung von Baustrohballen ist m glichst langes und in seiner Halmstruktur m glichst intaktes Stroh vorteilhaft vgl Kapi tel 4 3 Aus diesem Grund sind Tangenital m hdr scher m glichst ohne nachgeschaltete Abscheidetrommeln Axialm hdreschern oder M hdr schern mit Hybriddreschwerk vorzuzie hen Tabelle 4 3 listet Beispiele f r marktg n gige M hdrescher mit Tangentialdreschwerk auf Marke Modellreihe Quelle CLAAS DOMINATOR MEDION MEGA LEXION 560 510 claas de Zugriff am 10 07 2007 Deutz Fahr Serien 54 und 56 deutz fahr de Zugriff am 10 07 2007 Fendt Baureihen C E und 600 fendt com Zugriff am 10 07 2007 John Deere IWTS CWS john deere com Zugriff am 10 07 2007 Massey Ferguson ACTIVA MF 7244 7246 BETA MF 7260 7270 CERA MF 7274 7278 massey ferguson com Zugriff am 10 07 2007 New Holland Tabelle 4 3 Beispiele f r Tangentialm hdrescher Teil 1 Stroh als Baustoff Serien CS TC CX CSX newholland com Zugriff am 10 07 2007
421. nd Temperatur aufgestellt Dabei wurden keine signifikanten Unterschiede im Sorptionsverhalten der untersuchten Mate rialien festgestellt was sich u U darauf zur ck f hren l sst dass alle Materialien mit Aus nahme von Hanf und Bohnenstroh zur Familie der S gr ser geh ren Aus den Untersuchungen des Fraunhofer Insti tuts f r Bauphysik IPB geht hervor dass Stroh unterhalb einer Luftfeuchte von 75 garantiert schimmelfrei ist Daraus leiten sich unter zur Hilfenahme der Gleichungen nach der BET Theorie maximale garantiert schim melfreie Feuchtegehalte von 9 bei Miscan thus bis zu 15 bei Gerste ab Der durch das IPB ermittelte garantiert schimmelfreie Bereich bis 75 rH gilt im Gleichgewichtszustand bei optimaler Temperatur Da diese Bedingungen in der Praxis in der Regel nicht zusammenfal len kann davon ausgegangen werden dass Strohballenkonstruktionen im mitteleurop ischen Raum in der Praxis in einem deutlich gr eren Feuchtebereich schimmelfrei bleiben Um den Einsatzbereich von Strohballen dar ber hinaus zu erweitern k nnten die Ballen mit Fungiziden ausger stet werden Eine andere M glichkeit stellt die Herabsetzung des freien Wassers durch Salze z B Borsalz dar Da Schimmelpilze zum Entstehen Sporen ben ti gen die sich berall in der Luft und an allen Materialien so auch in Strohballen befinden besteht au erdem die M glichkeit diese Spo ren abzut ten Dies k nnte durch ein kurzfristi
422. nder Strohballenvvande aus hochkant liegenden Strohballen Im Allgemeinen soll eine Setzung also eine Verringerung der H he von Strohballenvvan den vvahrend der Nutzungsphase vermieden werden Eine Setzung findet dann statt wenn die beim Bau aufgebrachte Vorspannung durch die Relaxation unter den Wert der auf der Wand aufliegenden Last f llt Soll eine Wand aus hochkant liegenden Strohballen zum Einsatz kommen muss diese da sie eine h here Relaxation aufweist st rker vorges pannt werden als eine Wand aus flach liegen den Ballen Ein mehrfaches Vorspannen bzw Belasten von flach oder hochkant liegenden Ballen be dingt eine geringere Reflexion Wird eine Strohballenwand vorgespannt so baut sich die Spannung in den ersten Minuten am schnell sten ab Wird die Spannung nun nach z B 10 Minuten wieder auf den Anfangswert erh ht baut sich die Spannung langsamer ab als nach der ersten Belastung Durch ein wiederholtes Aufbringen der Anfangsvorspannung kann also die Vorspannung die ein Setzen des Geb u des in der Nutzungsphase ausschlie t redu ziert werden Das Versagen der Ballenbindung hat bei eingespannten Strohballen nur einen geringen 3 3 Kriechverformung Eine Korrelation zwischen der Ballentrocken dichte und der Kriechverformung konnte nicht nachgewiesen werden Die Verformungsge schwindigkeit nimmt mit der Zeit ab kommt aber im betrachteten Zeitraum von maximal 148 kant liegenden Ballen bei denen die
423. ndestan gensystem Anhang lII 1 Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r lasttragende Strohballenw nde A 92 3 3 Hydraulische und pneumati sche Systeme hnlich dem unter Gewindestangen vorges tellten System mit zwei Spannstangen und einem verbindenden Joch ist eine Variante denkbar bei der ein Hydraulikzylinder die Wand gegen eine Joch gehalten von z B zwei Ketten beidseitig der Wand komprimiert Die Presskraft k nnte durch den Hydraulikdruck recht einfach und pr zise geregelt werden Es sind mehr oder minder automatisierte Systeme Handhydraulikpumpe Motorpumpe automati sche Errechnung des erforderlichen Hydraulik druckes denkbar Eine Variante dieses Sys tems wurde in der vorliegenden Dissertation zum Testen des elastomechanischen Verhal tens von Strohballenw nden eingesetzt Abbildung 3 4 Vorspannung mit einem hydrauli schen System Ein pneumatisches System wurde von den Firmen Fibre House Ldt Kanada und Huff n Puff Constructions Australien entwi ckelt Dabei wird ein Schlauch zwischen zwei Ringbalken gelegt wovon der eine auf der Strohballenwand aufliegt und in der Wand verbleibt der andere als Widerlager f r den Schlauch fungiert und zum Fundament hin abgespannt ist Mittels eines Kompressors wird Druckluft in den Schlauch gepresst dieser bl ht sich auf und komprimiert die Wand Schlauch und oberer Ringbalken werden nach dem Abschlie en des Pressens und der A
424. ndungen knapp an der Bohle vorbei in die unteren Ballenlagen drangen 6 ber die f nfte Ballenlage wurde eine weitere Bohle gelegt und mit 60 cm langen Ballenn geln fixiert Die sechste Ballenlage wurde wie die vierte arretiert In die siebente wurden 60 cm lange Ballenn gel eingeschlagen Der Verbund mit der oberen Lasteinleitungs platte wurde mittels Dreieckleisten an den Au enkanten der Platte hergestellt Nun wurden ber zwei Joche und Gewinde stangen beide seitlichen Begrenzungen ge spannt Zwischen Begrenzung und Joch wurde eine Kraftmessdose platziert Die Riegel an den Bohlen zur Aufnahme der horizontalen Zugkr fte sowie die diagonalen Streben wur den entfernt und die Verbindung der Begren zungen mit der unteren Druckplatte so ver n dert dass keine Horizontalkr fte bertragen werden konnten Alle Horizontalkr fte die auf die seitlichen Begrenzungen wirkten wurden so in die Kraftmessdose eingeleitet 7 Der Spannungs Stauchungstest begann die Wandh he 2 Messpunkte die Druckkraft der Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 84 beiden vertikal vvirkenden Zylinder sowie die Horizontalkraft vvurden aufgenommen Bei einer Spannung von 19 kN m hatte einer der Zylinder seinen maximalen Hub erreicht Die Konstruktion wurde umgespannt und der Test fortgesetzt Bei einer Spannung von 30 kN m wurde der Test aufgrund einer berm igen Schr gstel lung der obere
425. nen als auch an der Au enseite der Ballen angeordnet werden Die f r eine Skelettkonstruktion relativ dicht stehenden St tzen werden im Raster der ver wendeten Strohballen angeordnet Die Ballen werden seitlich ausgeklinkt Um die Strohbal len in ihrer Lage zu sichern wird eine Verbin dung mit den St tzen n tig Diese kann ber eine Lattung welche durch die Ballen mit den St tzen verbunden ist hergestellt werden Aufgrund der Ballenabmessungen ist bei die sem System ein erh hter Maschineneinsatz erforderlich Horizontalaussteifung Eine Aussteifung mittels Diagonalstreben in der St tzenebene 116 ist wegen der Ballenschn rung ausgeschlos sen M glich ist eine Aussteifung ber Wind rispenb nder oder Plattenmaterial bzw Diago nalschalung Wandbekleidung Mehrlagiger Lehmputz innen im Bereich der St tzen auf Putztr ger Schalung au en auf der Lattung welche die Ballen an die St tzen presst oder mehrlagiger Putz Abbildung 3 5 zeigt einen Horizontalschnitt durch die vorgeschlagene Konstruktion Abbildung 3 5 Horizontalschnitt durch die vorge schlagene ballenb ndige fugenorientierte Skelett konstruktion Aufbau von innen nach au en Lehm putz mehrlagig 4 cm Holzst nder 8 8 Strohbal len 70 cm Lattung 4 6 Lehmputz 1 cm Konterlat tung 3 5 St lpschalung 3 1 4 Au enskelett Abbildung 3 6 Prinzipskizze Au enskelett Tragkonstruktion Lage und Einbau der Ballen
426. nen sich bei h herer Temperatur st rkere Konvektionsstr mungen ausbilden 4 Die Temperaturabh ngigkeit sinkt mit zunehmender Ballendichte Wie unter Punkt 3 dargestellt sind Kon vektion und nderung der W rmeleitf higkeit von Luft urs chlich f r die Tempe raturabh ngigkeit des W rmetransportes durch den Ballen Mit zunehmender Bal lendichte sinkt der Anteil der Luft am Bal lenvolumen und die Konvektion wird zu nehmend behindert Daraus folgt eine Abnahme der Temperaturabh ngigkeit mit zunehmender Ballendichte 5 Die W rmeleitf higkeit von W nden ist h her als jener von Einzelballen oder Proben Einzelballen und W nde wurden mit un terschiedlichen Verfahren getestet Pro ben Ballen mit Sonden bzw Plattenger ten W nde durchg ngig mit Heizkasten verfahren Es ist m glich dass die Diffe renzen aufgrund der Unterschiedlichkeit dieser Verfahren zustande kommen Der Einfluss des Putzes ist zudem als si cher anzusehen Putze weisen eine deut lich h here W rmeleitf higkeit auf als VVarmedammstoffe Die W rmeleitf hig keit wurde jeweils ber die gesamte VVand gemessen So kann die beobachtete h here mittlere VVarmeleitfahigkeit als Fol ge dieser Effekte angesehen vverden 6 Es konnte keine Aussage zum Einfluss der Strohart auf den VVarmeleitvvert ge troffen vverden Da die Strohart nur bei vvenigen Tests an gegeben vvurde sind sovvohl Diversitat als auch Datenbasis sehr schmal A
427. nergie werden umgangssprachlich gleichgesetzt Der Transport von W rmeenergie durch die Str mung fluider Medien wird als Konvektion bezeichnet Dabei wird laut Kuchling 2001 311 zwischen erzwungener und freier Konvek tion unterschieden W hrend die erzwungene Konvektion z B durch Pumpen oder Gebl se angetrieben wird findet die freie Konvektion ber den Dichteunterschied von Fluiden auf grund ihrer Temperaturdifferenzen statt Der Transport von W rmeenergie durch W r meleitung wird als Transmission bezeichnet Die W rmeleitf higkeit A W mK gibt an welche Leistung W durch einen Stoff von einem Meter Dicke bei einer Temperaturdiffe renz von 1 K bertragen wird Der prim re Einflussfaktor f r die W rmeleitf higkeit eines Stoffes so Willems Schild Dinter 2006 2 3 ist seine Dichte p Dabei steigt mit steigender Dichte die W rmeleitf higkeit Willems Schild Dinter 2006 2 3 folgend kann freie Konvekti on bei sehr geringen Dichten einen Beitrag zum W rmetransport durch ein Bauteil leisten welcher makroskopisch betrachtet eine Erh hung der W rmeleitf higkeit innerhalb des Bauteils bewirkt Dieser Effekt tritt besonders bei offenzelligen und faserigen D mmstoffen auf und konnte bei Stroh nachgewiesen wer den siehe 6 2 4 Teil 1 Stroh als Baustoff W rmestrahlung ist der Transport thermi scher Energie mittels elektromagnetischer Wellen Dabei stehen K rper welche mit ande ren K rpe
428. nfassung 1 1 Primarenergiegehalt gemittelt Rechenvvert HD Ballen 63 kVVh Mg 226 8 MJ Mg Quaderballen 50 kVVh Mg 180 MJ Mg 1 2 Primarenergiegehalt von Strohballen bei Betrachtung unterschiedlicher Szenarien Szenario Teilverbrauch HD Ballen HD Ballen Q Ballen Q Ballen Stroh als Ballen Pressen 149 426 160 248 40 960 102 918 1129 202 Bindegarn 69 300 69 300 74 118 74 118 74 118 Transport zum Hof Laden und 1 808 7 231 27 011 35 831 27 011 Entladen der Ballen mit Frontlader Summe 220 534 236 778 142 088 212 866 1230 330 Summe kVVh Mg 61 259 65 772 39 469 59 130 341 758 2 Szenarien 2 1 HD Ballen g nstig Es steht ebener mittelschwerer Boden an Die Schlaggr e betr gt 20 ha die Arbeitsbreite des Mahdreschers Schwadabstand 4 15 m Pro ha liegt eine Sirohmenge von 5 t auf dem Feld Der Dieselbedarf zum Pressen betragt unter diesen Bedingungen 111 ha Pressen mit HD Ballenpresse Ballengr Be 36x45x75 cm Die Ballen gelangen nach dem Pressen ber eine Ballenschurre auf den Folgehanger vvo sie per Hand aufgeschichtet werden 2 km Transport zum Hof 1 km Entfernung Hin u R ckfahrt Abladen per Hand 2 2 HD Ballen ung nstig Es steht ebener mittelschwerer Boden an Die Schlaggr e betr gt 2 ha die Arbeitsbreite des Mahdreschers Schvvadabstand 2 75 m Pro ha liegt eine Strohmenge von 4 t auf dem Feld Der Dieselbedarf zum Pressen betr gt unter diesen Bedingungen 9 5l ha Pressen mit HD Ballenpresse Ba
429. ng Es wurde ein Ballen wie in Teil 2 Abschnitt 3 4 2 7 Spannungs Stauchungstests mit partiell belasteten unverputzten Ballen be schrieben getestet Tabelle 2 5 listet physikali sche Balleneigenschaften sowie Testergebnis se auf Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten Spannung o kN m 10 15 Stauchung Abbildung 2 11 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen flach liegend teilbelastet mit seitlicher Finspannung A 52 Beobachtungen VVahrend des Pressens ist in den Ballen ein Knistern zu vernehmen Es wird kein Rei en des Polypropylengarns verzeichnet Nach dem Entfernen der Last dehnen sich die Ballen schnell wieder aus Es wird eine Winkelverzer rung ber die Ballenquerachse beobachtet Der als Belastungselement verwendete Holz balken dr ckt sich nur m ig in das Stroh ein Trotz der aufgetretenen Winkelverzerrung wei t die Spannungs Stauchungskennlinie eine hohe Linearit t auf Abbildung 2 12 Probe 1 4 14 1 nach Erreichen der Maximalspannung Tabelle 2 5 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach liegend unverputzt mit seitlicher Einspannung teilbelastet Proben Abmessungen u Ptr nummer m g g kg m b 0863 0 476 0 364 0 100 108 24 010 Oe 240 E Modul kN m kN m kN m 21 27 30 26 17 86 1 16 246 06 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchu
430. ng os Spannung am Ende des Proportionalbereiches 40 Stauchung bei einer Spannung von 40 KN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten 2 2 Spannungs Stauchungstests an hochkant liegenden Strohballen Die Tests wurden an Gro und Kleinballen f nf verschiedener Stroh arten unterschiedli cher Dichte mit und ohne Einspannung ver putzt und unverputzt sowie an halbierten Strohballen durchgef hrt 2 2 1 Spannungs Stauchungstests an HL HD Ballen ohne seitliche Ein spannung Die Spannungs Stauchungstests an hochkant liegenden Kleinballen ohne seitliche Einspan nung wurden wie in Teil Il Abschnitt 3 4 1 beschrieben an der Materialpr fanstalt der Uni Kassel mit der Pr fanlage Toni Technik durchgef hrt Es wurden die Ballen mit den Probennummern 1 1 2 1 bis 1 1 2 6 verwendet Tabelle 2 6 listet physikalische Balleneigen schaften sowie Testergebnisse auf Beobachtungen W hrend des Pressens ist in den Ballen ein Knistern zu vernehmen Es wird kein Reifsen des Polypropylengarns verzeichnet Nach dem Entfernen der Last dehnen sich die Ballen schnell wieder aus Unter zunehmender Spannung beginnen die Ballen auszuknicken die Lasteinleitungsplat te stellt sich schr g die Tests m ssen abge brochen werden bevor der maximale Hub der Testanlage erreicht wird um Besch digungen an der Aufh ngung der Lasteinleitungsplatte und am Presszylinder zu verhindern Spannung
431. ng an DIN EN 822 m alternativ die Breite des Kanals der verwendeten Strohballenpresse ho Ausgangsh he des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m alternativ die H he des Kanals der vervvendeten Strohballenpresse 3 3 5 Stauchung in Anlehnung an DIN EN 826 Die Stauchung negative Dehnung der Ver suchsballen vvird in Anlehnung an DIN EN 826 nach folgender Formel ermittelt E 100 h Dabei ist Stauchung X Verformung H henanderung m mm ho Ausgangshohe des Versuchsballens in Anlehnung an D N EN 822 m cm mm 3 3 6 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m2 40 Die Stauchung 49 wird wie folgt ermittelt X Ex 100 4 0 Dabei ist ga Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m X40 Verformung H hen nderung bei einer Spannung von 40 kN m m mm ho Ausgangsh he des Versuchsballens in Anlehnung an D N EN 822 m cm mm Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 67 3 3 7 Kriechverformung Die Kriechverformung vvird definiert als Stau chung unter konstanter andauernder Belas tung und wird hier nach folgender Formel er mittelt Ep 100 h Dabei ist Kriechverformung Xk Verformung H henanderung durch Kriechen m mm hs H he des Versuchsballens unmittelbar nach dem Aufbringen der Last m cm mm 3 3 8 Gesamtverformung Die Gesamtverformung wird definiert als die Summe der Verformungen infolge Sta
432. ng in den Putz 1 Indirekte Lasteinleitung in den Putz direkt indirekt unverputzt HLFLFL1 5 7 2 HL FL Flmittel N N N 2 b O gt gG o 00 Stauchung Abbildung 5 14 Vergleich der E Module und Verformungskennlinien von verputzten und unverputzten HD VVeizenballen Schmidt 2003 testete ebenfalls eingespannte 5 2 11 Vergleich mit fr heren Untersu Kleinballen beider Orientierungen Er kommt chungen dabei zu den gleichen Aussagen die auch das Aufgrund ungenauer Kenntnisse der Details Ergebnis dieser Dissertation sind Werden die fr herer Untersuchungen ist es nicht m glich E Module von eingespannten und nicht ein quantitative Vergleiche anzustellen Die fol gespannten Ballen gleicher Orientierung ver gende Diskussion ist daher rein qualitativ glichen wird deutlich dass die Einspannung In den im Rahmen dieser Dissertation durch bei hochkant liegenden Ballen einen deutlich gef hrten Untersuchungen wurde festgestellt gr eren Effekt auf die Steigerung des Elasti dass hochkant liegende Ballen bei Trocken zit tsmodules hat als bei flach liegenden Bal dichten ab ca 70 kg m h here Elastizitats len module aufweisen als flach liegende Ballen Bei Ashour haben Weizenballen in beiden Dies wird durch die Untersuchungen von Orientierungen h here E Module als Gersten Zhang 2000 2002 und Schmidt 2003 best ballen In der vorliegenden Arbeit ist di
433. ngen von 0 36x0 48x1 0 m ausge gangen so errechnet sich f r die 400 Ballen eine Masse von ca 6 2 Mg entsprechend einem Prim renergieaufwand von ca 15 2 kVVh Mg f r das Pressen Es kann festgehalten werden dass der Pri m renergieinhalt von Strohballen in nicht aus reichender Weise wissenschaftlich untersucht wurde Die vorliegende Dissertation leistet an dieser Stelle einen Beitrag 5 3 Ermittlung des Prim renergieinhaltes von Strohballen 44 Teil 1 Stroh als Baustoff 5 3 1 Annahmen und Umfang der Un tersuchungen Strohballen als Nebenprodukt der Getrei deerzeugung VVird Stroh als Nebenprodukt bei der Erzeu gung von Getreide definiert m ssen in die Berechnungen zum Prim renergieinhalt einge hen Das Aufsammeln des Strohs und das Pressen der Ballen o mit dem Treibstoffbedarf f r die daf r ben tigten Maschinen o dem Prim renergiebedarf f r die ver wendeten Hilfsstoffe Ballengarn o dem anteiligen Prim renergieaufwand f r die Herstellung der eingesetzten Maschinen Das Laden und Umladen sowie der Trans port der Ballen zum Herstellungswerk o mit dem Treibstoffbedarf f r die daf r ben tigten Maschinen o dem anteiligen Prim renergieaufwand f r die Herstellung der eingesetzten Maschinen In diesem Fall ist der Primarenergieinhalt im Vergleich mit anderen Baustoffen sehr niedrig da die zur Kultivierung des Getreides notvven digen Prozessschritte der Produktion des Ge treides zu
434. nges An der Sterngriffmutter H kann der Ausl sezeit punkt f r die Bindevorrichtung eingestellt werden Ist die eingestellte Ballenl nge erreicht wird die Bindevorrichtung ausgel st Die Nadelschwinge schie t nahe dem vorderen Umkehrpunkt des Kolbens noch oben der Ballen wird gebunden 10 Der n chste Ballen schiebt den gebunde nen Ballen weiter durch den Presskanal Teil 1 Stroh als Baustoff 11 Je nach Ausr stung der Presse f llt der gebundene Ballen am Ende des Presska nales zu Boden 1 wird ber eine Ballen G pape d gt lt lt dm Y l 5 i schurre auf einen nachfolgenden Anh nger geschoben oder durch eine Ballenschleu der auf den Anh nger geworfen Abbildung 4 4 Zur Funktionsweise von HD Ballenpressen Zeichnung Welger 8 3 eigene Fotos Beschriftung Darstellung Tabelle 4 2 Technische Daten Welger AP 53 Welger 1981 2f Modell Ballengr e Dichte HxBxT kg m t h cm AP 53 36x48x50 k A 14 Heu 120 Durchsatz Anzahl 2 Knoter Drehzahl zahl Kolbenhub Kraftbedarf Zapfwelle kW U min x min 540 100 18 4 2 Experiment Baustrohballenherstellung 4 2 1 Motivation Zielsetzung und Hy pothesen Anforderungen an Baustrohballen sind unter anderen eine m glichst hohe Dichte Maf hal tigkeit Oberfl chenbeschaffenheit und Kanten treue siehe Abbildung 4 5 Da Strohballen in der Praxis be
435. ningehalt vveisen somit deutliche Unterschiede auf Die Untersuchungen zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen von Ashour 2003 und Struvve 2007 brachten keine signifikanten Unterschiede im Verhalten von Strohballen unter Druckbeanspruchung die auf die Stroh sorte zur ckgef hrt werden k nnen vgl Teil II Elastomechanischen Verhalten von Strohbal len und Strohballenw nden Die Unterschiede der Elastizit tsmodule unterschiedlicher Stroh sorten werden im Teil II Elastomechanisches Verhalten untersucht und diskutiert schensvvert In der Literatur wurden nur frag mentarische Sorptionsisothermen weniger Stroharten gefunden vgl Ashour 2003 147 Minke Mahlke 2004 32 King 2006 137 Da her wurden die Sorptionsisothermen von Din kel Gerste Roggen Weizen und Bohnen stroh sowie von Hanffasern Switchgras und Miscanthus in dieser Arbeit ermittelt 2 2 Grundlagen zum hygroskopischen Verhalten von Baustoffen Unter hygroskopischem Verhalten werden die Eigenschaften eines Stoffes Wasser aus der Luftfeuchtigkeit aufzunehmen und wieder ab zugeben verstanden Wird ein Stoff ber l n gere Zeit bei konstanter relativer Luftfeuchte 1 Die relative Luftfeuchte stellt das Verh ltnis des abso luten Feuchtegehaltes der Luft zum maximalen Feuchte gehalt der Luft der S ttigungsfeuchte dar Die relative Luftfeuchte wird in oder dimensionslos angegeben In dieser Arbeit wird die dimensionslose Darstellung v
436. nnbar Ballen 1 5 6 2 und 1 5 7 2 vvurden nach 24 Stunden unter VVasser gesetzt Die Spannung bricht bei beiden Pro ben spontan und deutlich ein stabilisiert sich jedoch bei dem indirekt belasteten Ballen fr her als bei dem direkt belasteten Ballen Das Zuf hren des Wassers hat bei beiden Proben eine sofortige Zerst rung der Putzschicht im wasserber hrenden Bereich zur Folge siehe Abbildung 5 5 Ein Zusammenhang zwischen Trockendichte und Relaxation ist nicht evident Th H u pi a 1 in ee il k 2 i Bi 4 h a Abbildung 5 5 Zerst rung des Putzes durch Was ser bei Probe 1 5 7 2 Tabelle 5 4 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse verputzter HD Weizenballen flach liegend mit seitlicher Einspannung Proben Abmessungen u Ptr nummer m g g kg m h b i 1 5 6 1 0 803 0 372 0 335 0 141 121 06 i 1 5 6 2 0 826 0 368 0 367 0 114 105 97 i 1 5 6 3 0 845 0 375 0 360 0 145 109 17 indirekt 0 825 0 372 0 354 0 134 111 93 d 1 5 7 1 0 846 0 364 0 377 0 122 108 72 d 1 5 7 2 0 828 0 377 0 372 0 145 106 46 d 1 5 7 3 0 816 0 330 0 368 0 125 104 25 direkt 0 830 0 357 0 372 0 131 106 48 OR24 61 01 56 42 58 41 98 61 73 09 62 31 79 74 71 71 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte Onza Rest spannung nach 24 Stunden i indirekte Lasteinleitung d direkte Last einleitung in den Putz Mittelwert aus den betreffenden Werten 5 1
437. nnung in kN m angegeben Oio Dabei ist 040 Druckspannung bei 10 Stauchung kN m Fio Druckkraft senkrecht zur Quer schnittsfl che bei 10 Stauchung kN Ao Ausgangsquerschnitt des Probek rpers senkrecht zur Belastungsrichtung m 3 3 12 Druck Elastizitatsmodul in An lehnung an DIN EN 826 Der Druck Elastizitatsmodul ist nach DIN EN 826 VVarmedammstoffe f r das Bauvvesen Bestimmung des Verhaltens bei Druckbean spruchung definiert als das Verh ltnis von Druckspannung zur zugeh rigen Stauchung unterhalb der Proportionalit tsgrenze sofern ein linearer Zusammenhang vorliegt EN 826 3 en Kraft F c o m o c o 2 2 o Ki mm L o Verformung gt F X Abbildung 3 2 Zum Druckelastizitatsmodul nach DIN EN 826 68 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Der Druck Elastizitatsmodul DIN EN 826 wird vvie folgt berechnet Esas A X Dabei ist E Druck Elastizitatsmodul DIN EN 826 kN m Kraft am Ende des konventionell elasti schen Bereiches obere Proportionali t tsgrenze kN Ausgangsquerschnitt des Probek rpers senkrecht zur Belastungsrichtung m ho Ausgangshohe des Pr fk rpers m Xe Verformung bei F m gemessen ab F F Verformungsnullpunkt m Der Verformungsnullpunkt wird nach DIN EN 826 wie folgt bestimmt Die Nullpunktverformung ist zu besti
438. noch heute genutzt werden die dauerhafte Gebrauchstauglichkeit dieses Konstruktions typs Horizontalaussteifung Bei den im Nebraska Style errichteten Bauten erfolgte die Horizon talaussteifung durch die Putzschicht Eine Aussteifung ber Windrispenb nder ist m g lich solange die Vorspannung zur Aufnahme der H Lasten ausreicht 119 VVandbekleidung Das Anbringen einer Ver schalung erfordert eine Unterkonstruktion und ist daher aufvvandiger als ein Verputzen Tonnengevv lbe Abbildung 3 18 Prinzipskizze Tonnengevv lbe Tragkonstruktion Lage und Finbau der Ballen Im Sommer 2006 wurde im Rahmen dieser Dissertation erstmalig ein selbsttragen der Bogen aus Strohballen auf dem Experi mentiergelande des Forschungslabors f r ex perimentelles Bauen der Uni Kassel errichtet Abbildung 3 18 Abbildung 3 19 Der Bogen hatte die Form einer umgekehrten Kettenlinie In Kettenlinien wirken ausschlie lich Zugkrafte in umgekehrten Kettenlinien auch St tzlinien genannt ausschlie lich Druckkr fte Alle Ballen wurden mittels einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Strohballens ge nach vorher bestimmten Winkeln auf Gehrung geschnitten und ber eine Schalung gelegt 2 in Abbildung 3 19 Die Schalung wurde ent fernt und mittels eines Spanngurtes eine Vor komprimierung hergestellt Der Bogen erwies sich zun chst als sehr weich gewann aber durch das Aufbringen einer d nnen Lehm schlamme deutlich an Stabilit t Au
439. nologien Wandsysteme aus nachwachsenden Rohstof fen der Programmlinie Haus der Zukunft des sterreichischen Ministeriums Verkehr Innova tion und Technologie erstellt und von der For schungsanstalt MPA 39 Wien durchgef hrt Die Pr fungen wurden nach Norm B6015 und nach EU Normbedingungen durchgef hrt Die Pr fk rper hatten Abmessungen von ca 0 5x0 5x0 1 m Verwendet wurde Weizenstroh welches gem NORM in einer Trocken kammer bis zur Massekonstanz Ausgleichs feuchte gelagert wurde Das Stroh wurde in einen Holzrahmen eingebracht Es kann davon ausgegangen werden dass die Halme dabei berwiegend gegen die W rmestromrichtung orientiert wurden Beim Test nach EU Norm wurde mit unterschiedlichen Probenmitteltem peraturen getestet Die Ergebnisse der Tests nach NORM zeigen dass die W rmeleitf higkeit mit der Dichte abnimmt Die Testergeb nisse nach EU Norm zeigen dass die W rme leitf higkeit mit steigender Temperatur zu nimmt Tabelle 1 1 Ergebnisse der Tests nach NORM B6015 vgl Wimmer et Al 2001 Test Orien P dickeb P dichtep Tempera W Leitf hig W Leitf hig tierung m kg m turdiff keit keit A K W mK VV mK Pr fvv Rechenvv Wimmer et al 1 0 1265 73 10 6 11 1 0 0369 0 0443 VVimmer et al 2 0 1128 83 8 10 6 11 1 0 0337 0 0404 Tabelle 1 2 Ergebnisse der Tests nach EU Norm vgl Wimmer et Al 2001 Test Orien P dickeb P dichtep
440. not be used in threshing stravv for stravv bale buildings because of its negative influence on the stravv fibers Field tests have shovvn that ordinary tvvo string ba lers can produce stravv bales of sufficient quali ty for stravv bale building by optimizing the baling conditions Hovvever improvements are desirable Jumbo Bales can be produced in much higher quality But the use of these bales is limited by its size It seems to be worth to improve the stravv bale saw developed in this thesis to enable it to cut Jumbo Bales too in order to increase the range of use of Jumbo Bales The elastomechanical performance of stravv bales and stravv bale walls were examined in more than 200 tests The author found out that bales on edge are more suitable in load bear ing constructions than bales on edge under the certain condition that lateral margins and hori zontal inlays are used to stabilize the construc tions against horizontal buckling It is recom mended to load stravv bale vvalls to a maximum stress of 20 kN m If you want to avoid creep ing vvithin the lifetime of the stravv bale building vvalls made of bales on edge must be pre compressed down to 92 walls made of bales lying flat down to 86 of the original height under the described conditions Should creep Abstract ing be allowed ultimate creeping of 1 8 bales on edge resp 3 1 bales on flat must be calculated under the conditions mentioned Little load bear
441. ns vom Querf rderer Raffer und der Pickup kann alternativ der Pressvorgang auf die gef rderte Menge ange passt werden Insgesamt zeigte sich dass markt bliche HD Ballenpressen bei Optimierung der Fahrweise und der Pressbedingungen zur Baustrohbal lenproduktion geeignet sind Allerding w ren weitere Verbesserungen hinsichtlich der Ma haltigkeit Gleichm igkeit und Dichte der Bal len w nschenswert Moderne Quader oder Gro ballen kurz Q Ballenpressen produzieren gleichm igere und dichtere Ballen mit geringeren Mafstole ranzen als HD Kleinballenpressen Sie verf gen ber eine elektronische Steuerung die es erm glicht den Pressvorgang an den Gut strom abh ngig von der gegebenen Schwad gr e und der Fahrgeschwindigkeit anzupas sen Dies wird z B durch die Vorkompression des Strohs in einer Vorkammer erreicht Erst wenn diese Vorkammer vollst ndig gef llt ist gelangt es in den eigentlichen Presskanal und wird vom Kolben verdichtet Aufgrund der strukturell besseren Eigenschaf ten von Quaderballen stellt sich hier die Frage warum nicht prinzipiell diese an Stelle von HD Ballen eingesetzt werden Aufgrund der Abmessungen von Quaderballen ist der Einsatz jedoch nicht immer sinnvoll Z B ist es in Regionen mit hohen Baulandpreisen konomisch nicht rentabel mit den resultieren den grofsen Wandst rken zu bauen Weiterhin sind in Dachkonstruktionen mit Quaderballen deutlich tragf higere und damit
442. nschaften und Zusammensetzung der f r diese Arbeit rele vanten Strohsorten in alphabetischer Reihen folge dargestellt Im Einzelnen sind dies 1 Gerste Die Gerste lat Hordeum gilt neben dem Wei zen als das lteste Getreide Sie ist sowohl in hei en Klimazonen z B Arabien als auch in gem igten oder k hlen Klimazonen in Nor wegen bis zum 70 Breitengrad und sogar in hochalpinen Lagen ber 4600 m NN verbrei tet und ist deutlich anspruchsloser als Weizen Gerste wurde im Altertum in den Hochkulturen Mittel und Westasiens Agyptens und Europas angebaut wo sie in Griechenland eine hohe kultische Bedeutung erlangte Die Gerstenformen werden durch die Gliede rung der Ahrchen bestimmt welche gleichzeilig angeordnet sind Je nach Zahl der Anordnung werden 2 4 und 6 zeilige Gersten unterschie den Nach dem Aussaattermin wird Winter und Sommergerste unterschieden Wintergerste wird in der zweiten September h lfte ges t und Anfang Juli geerntet Sommergerste wird Anfang M rz ges t und Ende Juli bis Mitte August geerntet Die meisten Gerstesorten sind stark begrannt Wuchsh he 80 100 cm Gerste wird in der Regel als Sommergetreide angebaut vgl Brockhaus 1989 378f Ren Gerste Hafer Reis Roggen Weizen Dinkel Ferner Ackerbohne Hanf Switchgras und Miscanthus Vorteile gegen ber der Sommergerste sind der kraftigere Halm und eine bessere Sch dlings resistenz Gerste Blat
443. ntalelemente die so als Zugelemente fun gieren k nnen verbunden werden Der Einsatz der Horizontalelemente als Zugglieder wirkt sich positiv auf die Dimensionierung der seitli chen Begrenzungselemente aus Zus tzlich k nnen an den Horizontalelementen au en Wetterschalen und innen z B H ngeschr nke angebracht werden Nach den US amerikanischen Buildingcodes d rfen nicht unterst tzte Strohballenw nde wegen der Ge fahr des Ausknickens maximal f nf mal so Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen hoch wie dick sein Bei einer Strohballenwand aus hochkant liegenden HD Ballen w rde dies eine maximale Wandh he von 1 8 m bedeu ten Wird auf Horizontalelemente verzichtet sind lasttragende W nde aus hochkant liegen den HD Kleinballen aus diesem Grund prak tisch nicht vorstellbar Analog zu den amerikanischen Buildingcodes wird vorgeschlagen eine Wand bis zu einer Spannung von maximal 20 kN m zu belasten In Deutschland darf der Putz bisher nicht als tragendes Element ber cksichtigt werden Aus diesem Grund wird bei den folgenden Betrach tungen von unverputzten W nden ausgegan gen Unter der Annahme dass sich lasttragende W nde w hrend der Nutzungszeit nicht setz ten d rfen muss eine Kriechverformung aus geschlossen werden Dies kann durch eine Vorspannung gew hrleistet werden Da die Vorspannung der Relaxation unterliegt also abgebaut wird muss die Vorspannung so ge w hlt werden dass sie w hrend d
444. nter 4 4 be schriebenen Werkzeugen gewogen in ihrer L nge Breite und H he vermessen und die relative Luftfeuchte sowie die Temperatur in der Ballenmitte bestimmt Die Proben wurden mittels eines Hallenkrans mittig in den Pr fstand eingebracht und arre tiert Behinderung der L ngsdehnung Die Lasteinleitungskonstruktion wurde aufgelegt Kraftmessdose und Joch in Position gebracht Die Ballenabmessungen wurden in eine Excel tabelle eingetragen mit deren Hilfe der Digit Wert bestimmt wurde welcher der Spannung von 40 kN m entspricht bis zu der das Span nungs Stauchungsverhalten getestet werden sollte Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 73 Dieser VVert wurde ber einen PC in die Spei cher programmierbare Steuerung SPS ein gegeben Der Ballen wurde nun bis zu einer Spannung von ca 40 kN m belastet Dabei wurden die Verformung und die dazugeh rige Kraft in Digits jeden zwanzigstel Millimeter automa tisch in der SPS gespeichert Vor dem Start und nach Erreichen der Endspannung sowie bei Bedarf dazwischen wurden Fotos gemacht Beobachtungen wurden w hrend des Tests notiert Beim Erreichen des maximalen Kol benhubs des Hydraulikstempels wurde das Joch wie unter 4 3 2 2 beschrieben umgesetzt und der Test fortgef hrt Die Tests dauerten vor allem verz gert durch das Umsetzten der Joche zwischen 8 und 38 Minuten Direkt nach Erreichen der Endspannung stopp te der pneum
445. nteressant Tabelle 4 1 zeigt eine bersicht ber marktgangige HD und Q Ballenpressen In Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften werden diese Pressen ausf hrlicher darges tellt Mit HD Kleinballenpressen Hochdruck Kleinballenpressen k nnen laut Hersteller Ballen mit einer Dichte von bis zu 120 kg m5 produziert werden durch Veranderungen an der Presse und Optimieren des Pressvorgan ges lassen sich hohere Dichten erzielen siehe Kapitel 4 2 Die Abmessungen der Ballen varileren je nach Hersteller im Bereich 35x50x60 130 cm Klassifizierendes Kennzei chen ist neben der geringen Gr e der Ballen die Aufnahme des Schwades Pressguthau fen auf dem Feld seitlich des Schleppers und die 2 fache Bindung HD Ballenpressen finden heute vor allem in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben Anwendung Die Verkaufszahlen Teil 1 Stroh als Baustoff sind stark r ckl ufig Viele Hersteller haben die Produktion zugunsten von Rund und Quader ballenpressen eingestellt Abbildung 4 2 Hochdruck Kleinballenpresse Quaderballenpressen Q Ballenpressen Gro ballenpressen Gro packenpressen stel len die neueste Entwicklung dar Mit ihnen lassen sich Pressdichten bis zu 220 kg m bei Abmessungen zwischen 80 120x70 130x80 300 cm realisieren Die Ballen werden vier oder sechsfach gebunden Verwendet werden sie vor allem von sehr gro en landwirtschaftli chen Betrieben Maschinen
446. ntionelle Geb ude Da die Strohballen in lasttragenden Konstruk tionen auch die statische Funktion berneh men und additive Tragelemente entfallen wird lasttragenden Geb uden eine einfachere schnellere preisg nstigere und mit einem geringeren Energieaufwand verbundene Hers tellung zugesprochen als nicht lasttragenden Strohballengebauden vgl Minke Mahlke 2004 19 Minke in Snel 2004 37 00 ff Durch die leichte Handhabbarkeit der Ballen gilt der Strohballenbau als geeignet f r den Selbstbau und das handwerkliche Bauen In zahlreichen Tests wurde die geringe War meleitfahigkeit von Stroh nachgewiesen Auf grund dieser scheint ein Erreichen des Passiv hausstandards bei konsequenter Vermeidung von VVarmebr cken bereits bei der Verwen dung kleiner Strohballen HD Ballen moglich Das Deutsche Institut f r Bautechnik DIBt hat im Jahr 2006 erstmalig eine Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung AbZ f r die Ver wendung von Baustrohballen in nicht lasttra genden Konstruktionen unter bestimmten eng begrenzten Bedingungen erteilt Zur vollst n digen Anerkennung der kologisch und ko nomisch sinnvollen Strohbauweise besteht jedoch noch erheblicher Kl rungs und For schungsbedarf Den genannten Vorteilen ste hen massive Bedenken der Zulassungsbeh r den insbesondere im Bereich des Feuchtever haltens der elastomechanischen Eigenschaf ten von Strohballen und Strohballenkonstruk tionen gegen ber Hier setzt die
447. nverfahren kVVh a kWh m a Bezugsflache ist die Wohnfl che Wert EnEV 877 kWh a 10 4 kWh m2a Achtung andere Bezugsfl che A nach EnEV Ganzjahres Heizperioden wert Summe verfahren 31 365 225 12 9 0 4 4 7 0 357 140 9 0 577 220 760 370 585 230 962 360 0 7 10 6 10 0 Anhang 11 8 Berechnung des Heizw rmebedarfes der Beispielgebaude A 1 45 Passivhaus Projektierung ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN auf dieser Seite dargestellt werden die Heizzeitsummen des Monatsverfahrens Klima Standard Deutschland Innentemperatur Objekt Hybrides zweigeschossiges Strohballengeb ude Geb udetyp Nutzung Standort Energiebezugsfl che Age spez Kapazit t 204 Wh m K Eingabe im Blatt Sommer Temperaturzone Fl che U Wert Red Fak Mon Bauteile m W m K kKh a 1 Au enwand Au enluft A 353 0 0 065 1 00 2 80 2 AuBenvand Erdreich B 1 00 a s Dach Decken Au enluft A 257 5 0 136 1 00 80 4 Bodenplatte B 232 0 0 072 1 00 52 5 A 1 00 2 6 A 1 00 7 0 75 8 Fenster A 87 5 0 817 x 1 00 80 9 Au ent r A 1 00
448. nverputzten flach und hochkant liegenden HD Weizenballen und den unverputzten W n den aus flach liegenden HD Weizenballen Wt 3 und hochkant liegenden Weizenballen Wt 6 Dabei wurden die E Module und Nullpunkt verschiebungen f r die Einzelballen wie un ter 5 2 5 vorgeschlagen f r die Dichte der entsprechenden Strohballenwand ermittelt Aus Abbildung 5 35 ist ersichtlich dass die Nullpunktverschiebung beider W nde fast gleich ist ebenso wie die Nullpunktverschie bung der Einzelballen beider Orientierungen Die Nullpunktverschiebung der Einzelballen ist gr er die der W nde kleiner als Null Das bedeutet dass die Spannungs Stauchungs Kennlinie von W nden im Gegensatz zu der von Einzelballen vor dem linearen Bereich einen steileren Verlauf aufweist als im linearen Bereich M glicherweise ist dies durch den Aufbau der Wand zu erkl ren der eine Vor verdichtung bedingt Die Wandkonstruktionen weisen einen h he ren Elastizitatsmodul auf als die jeweiligen Einzelballen Dies entspricht den Erwartungen und kann mit der besseren Einspannung der Ballen in den W nden als bei den Einzelballen tests und einer Vorkomprimierung des Strohs durch den Wandaufbau begr ndet werden Dabei ist der Unterschied im E Modul zwi schen hochkant liegenden Ballen und der Wand aus hochkant liegenden Ballen gr er als der zwischen flach liegenden Ballen und der Wand aus flach liegenden Ballen da bei der senkrechten Halmorientierung das Au
449. nverputzter HD VVeizenballen mit und ohne seitl Einspannung 82 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 5 2 4 Diskussion zum Einfluss der Halmorientierung und der seitli chen Einspannung bei HD Weizenballen Stellt man sich die Strohballen als eine An sammlung geordnet liegender Rohre vor die entweder in Belastungsrichtung liegen flach liegend 1 in Abbildung 5 7 oder in Belas tungsrichtung stehen hochkant liegend 3 in Abbildung 5 7 so wird evident dass sich die liegenden Rohre leichter zusammendr cken lassen als die stehenden 2 in Abbildung 5 7 Bei weiterer Betrachtung wird augenf llig dass die stehenden Rohre anf lliger gegen Knicken sind als die liegenden 4 Es berla flach liegend gern sich also zwei Effekte 1 Liegende Rohre sind weniger steif 2 2 Stehende Rohre kni cken aus 4 Bei den Ballen ohne Einspannung scheinen sich diese beiden Effekte die Waage zu halten Die E Module der flach und hochkant liegen den Proben sind nahezu identisch Die seitlich eingespannten hochkant liegenden Ballen 5 haben jedoch einen deutlich h heren E Modul als die flach liegenden eingespannten Ballen Die Einspannung verhindert bzw verz gert also das Ausknicken der Rohre in den hoch kant liegenden Ballen 5 Die Einspannung ist bei hochkant liegenden Ballen effektiver als bei flach liegenden Ballen ui hochkant liegend Abbildung 5 7 Verhalten von
450. nz Mannheim John Deere Kleinballenpressen werden in Frankreich produziert Der Absatz schvvankt weltweit sehr stark ab hangig z B von Gro auftr gen aus China Die Verkaufszahlen liegen in guten Jahren weltweit im vierstelligen in Deutschland im unteren zweistelligen Bereich Die Pressen werden seit den sp ten 70er Jahren des vorigen Jahrhun derts unver ndert produziert vgl Bauer 2003 Heinold 2005 Das Pressgut wird dem Raffer und dem Press kanal von der Pick up durch eine F rder schnecke zugef hrt und dabei leicht vorver dichtet Als Zubeh r ist z B ein Riffelblech welches in den Presskanal zur Verst rkung der Reibung im Presskanal und damit zur Erh hung der Pressdichte f hrt lieferbar F r alle Modelle sind hydraulische Pressdichteneinstellungen lieferbar John Deere bietet seine Hochdruck Kleinballenpressen derzeit in drei Varianten an die sich durch den Kraftbedarf durch die Anzahl der Zinken und Zinkenreihen sowie die Pick up Breite durch die Zahl der Kolbenh be und die Arbeitsgeschwindigkeit unterscheiden siehe Tabelle 1 4 Das Modell 459 verf gt ber einen elektrisch angetriebenen Knoter vgl Heinold 2005a John Deere 2003 Abbil dung 1 2 zeigt schematisch die Elemente einer John Deere HD Ballenpresse mit F rder schnecke Abbildung 1 2 John Deere Hochdruck Kleinballenpresse mit F rderschnecke john deere de Tabelle 1 4 Kenndaten John Deere Hochdruck Kleinballenpressen Mode
451. o kN m 20 30 40 50 Stauchung 69 53 kg m 1 1 2 4 101 99 kg m 70 76 kg m 1 1 2 5 112 14 kg m 71 64 kg m 1 1 6 6 117 71 kg m Abbildung 2 13 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen hochkant liegend ohne seitliche Ein spannung Das Spannungs Stauchungsdiagramm Abbildung 2 13 zeigt die ermittelten Kennli nien ber den gesamten Messbereich Deutlich ist die hnlichkeit der Kurven eines Dichtebe reiches untereinander zu erkennen Zwischen den Dichtebereichen sind deutliche Unter schiede sichtbar Die Graphen der dichten Ballen weisen eine im Vergleich zu den locke Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 53 ren Ballen hohe Linearitat und deutlich gr fsere Steilheit und damit einhergehend einen h he ren Elastizitatsmodul auf F r das Bauen mit Strohballen ist nicht der gesamte Teil des erstellten Kennlinienfeldes relevant Daher wird in Abbildung 2 14 der relevante Ausschnitt dargestellt 2 b 5 c G 15 20 Stauchung 1 1 2 1 69 53 kg m 1 1 2 4 101 99 kg m3 1 1 2 2 70 76 kg m 1 1 2 5 112 14 kg m 1 1 2 3 71 64 kg m 1 1 6 6 117 71 kg m Abbildung 2 14 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen hochkant liegend ohne seitliche Ein spannung Ausschnitt Bei der Betrachtung des Ausschnittes wird deutlich dass der linear elastische Bereich nicht im Nullpunkt des Koordinatensystems beginnt sondern ihm e
452. o bb 70 mit 337 kVVh m auf Den mit Abstand h chsten vveit ber die Skala hinausgehenden Energiebedarf weist das System Gagne mit ber 3300 kWh m auf Der Energiebedarf aller anderen Konstruktio nen liegt etwa zwischen 650 und 800 kWh m Auch bei der Betrachtung des Energiebedarfes nach 50 Jahren f llt auf dass die lasttragen den Konstruktionen nicht besser abschneiden als die nicht lasttragenden Konstruktionen Einfluss des W rmedurchgangskoeffizien ten auf den Eszo VVert von Strohballenkons truktionen im Vergleich mit einer konven tionellen Konstruktion Abbildung 4 8 zeigt den Gesamtenergiebedar fes des fugenorientierten ballenb ndigen Ske letts Fo bb des Systems E und eines W r med mmverbundsystems in Abh ngigkeit vom U Wert summiiert ber 50 Jahre 128 A A V R 2 AbZ lt T QT50 ep kWh m E50 kWh m 0 06 0 09 U W m K m E Abbildung 4 8 Einfluss des W rmedurchgangs koeffizienten auf den Eso Wert Bei allen Konstruktionen sinkt mit snkendem VVarmedurchgangskoeffizienten zunachst auch der Eso VVert W hrend sich diese Tendenz bei den Strohballenkonstruktionen ber den ge samten betrachteten Bereich fortsetzt kehrt sich der Trend beim W rmed mmverbundsys tem um Ab einem bestimmten Optimum amor tisiert sich der Mehrverbrauch an Prim rener gie nicht mehr durch den Minderbedarf im Betrieb des Bauteils Bei den Strohballenkons truktionen
453. ohballen liegt bei gleicher Trockendichte ber dem Elastizitatsmodul von Einzelballen In der Mehrzahl der im Rahmen dieser Arbeit durchgef hrten Tests wurden Einzelballen seitlich eingespannt Dadurch konnte die Querdehnung und so auch die Stauchung in Belastungsrichtung verringert werden Damit erh ht sich der Elastizitatsmodul Die W nde wurden mittels seitlicher Begren zungselemente ebenfalls eingespannt Dabei war die Einspannung der W nde effizienter d h die Querdehnung der W nde wurde bes ser verhindert als die der Ballen Daraus ergibt sich ein h herer E Modul f r die W nde Au erdem werden die Strohballen durch den Aufbau der W nde vorkomprimiert Auch diese tr gt zu einer Verringerung der Stauchung im Test und damit zu einer Erh hung des E Moduls bei Der Elastizitatsmodul lehmverputzter Strohballen und lehmverputzter W nde aus Strohballen liegt deutlich h her als der unver putzter Strohballen und unverputzter W nde aus Strohballen Dies wird auf die Verbundvvir kung von Stroh und Putz zur ckgef hrt die sich wie ein Sandwichelement verhalten Ein weicher Kern Stroh h lt eine harte d nne Schale Lehmputz zusammen Dabei wird die Last haupts chlich durch die d nne Schale abgetragen Die Verbindung mit dem Stroh bewirkt dass diese d nne Schale nicht bzw nicht so schnell ausknickt Dabei ist es wichtig wie der Putz belastet wird Wenn die Lasteinleitung in den Strohballen und vom Strohballen in
454. ohngeb ude 62 4 kVVh a 971 1122 693 1577 Summe Summe Klima Standard Deutschland Objekt Lasttragendes eingeschossiges Strohballengebaude Standort spez Kapazit t 204 Wh m K Eingabe im Blatt Sommer Temperaturzone Fl che U Wert Bauteile m W m K 1 Au enwand Au enluft A 76 5 0 142 2 Erdreich B 3 Dach Decken Au enluft A 82 1 0 153 41Bodenplatte B 79 2 0 136 5 A 6 7 x 8 Fenster A 20 9 0 846 9 AuBent r A u 10 Vbr cken au en L nge m A 11 Wbr cken Perimeter Lange m P 2 12 Vbr cken Boden L nge m B Transmissionsvvarmeverluste wirksames Luftvolumen V NL Anlage T Ew 1 h wirksamer Luftwechsel au en n e 0 394 1 05 wirksamer Luftwechsel Erdreich n g 0 394 0 V NL qui Anteil m 1 h L ftungsverlust au en Q 156 0 074 L ftungsverlust Erdreich Q 156 0 000 L ftungsvvarmeverluste Q Qr kVVh a Summe W rmeverluste Q 4364 Ausrichtung Abminderungsfaktor g Wert der Fl che vgl Blatt Fenster senkr Einstr 1 Nord 0 33 0 52 2 Ost 0 36 0 52 3 S d 0 38 m 0 52 4 West 0 37 0 52 5 Horizontal 0 40 0 00 6 Summe opake Flachen W rmeangebot Solarstrahlung Qs L nge Heizzeit kh d d a Innere VVa
455. olle Informationen gedankt Herrn Univ Prof Dr Ing Ekkehard Fehling seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Jochen St rtz und den Mitarbeitern der MPA Kassel m chte ich f r die Unterst tzung bei den ers ten elastomechanischen Tests danken Dank Mein Dank gilt ebenso meiner wissenschaftli chen Hilfskraft Luzia Rux f r ihre Hilfe bei der Durchf hrung und Vorbereitung elastomecha nischer Tests und Jonathan Blanz f r seine unersetzliche Hilfe bei der Programmierung und dem Aufbau der Steuerungen und Daten logger f r die Pr fst nde zum elastomechani schen Verhalten von Strohballen und W nden aus Strohballen Die Strohballenbauerinnen Frederike Fuchs und Britta Imhoff halfen beim Aufbau von Testw nden und gaben viele wertvolle Infor mationen zur Strohballenbaupraxis Daf r und f r anregende Diskussionen sei ihnen gedankt Mein herzlicher Dank gilt Dirk Scharmer f r die Hilfe bei der Quellensuche f r viele anregende und kritische Telefonate f r den wertvollen Austausch und f r die erwiesene Freundschaft Danken m chte ich auch Univ Prof Dr Ing Anton Maas f r die kritische Durchsicht des bauphysikalischen Teils der Arbeit und f r Hilfestellungen bei bauphysikalischen Fragen Weiterhin geb hrt Dipl Phys J rgen Schnie ders von Passivhaus Institut Darmstadt Dank f r seinen Rat zur Einarbeitung von Korrektu ren Mein besonderer Dank gilt meiner lieben Mut ter f r die orthographische Korrektur al
456. ontlader Kultivierung 5 3 4 Ergebnisse Die Ergebnisse der Berechnungen f r die ein wert entspricht jeweils dem arithmetischen Mittel zelnen Szenarien sind dargestellt in aus g nstigem und ung nstigem Szenario Tabelle 5 2 und Abbildung 5 2 Berechnungen Auff llig sind die Unterschiede im Anteil der f r und Details siehe Anhang 1 4 Ermittlung des das Pressen der Ballen ben tigten Energie Prim renergieinhaltes von Strohballen Quaderballenpressen arbeiten effizienter als HD Ballenpressen VVahrend die f r den Transport eingesetzte Energie bei den HD Ballen marginal ist macht sie bei den Quaderballen bedingt durch den Maschineneinsatz beim Be und Entladen des Transportfahrzeuges bis zu 16 des PEI aus Die Quaderballen ben tigen f r die Bindung zwar weniger Garn in Metern jedoch hat das Garn f r Gro ballen ein h heres Metergewicht da hier h here Anforderungen an die Rei fes tigkeit gestellt werden Der auf das Garn entfal lende Energieaufwand ist daher in allen Va rianten nahezu gleich Der auf die Herstellung der Maschinen entfal lende Anteil am Prim renergiebedarf liegt zwi schen 3 4 im Szenario Q Ballen ung nstig und 7 0 im Szenario HD Ballen g nstig 40 LI A N ung nstig un z HD Ballen HD Ballen Rechenvvert HD Ballen ung nstig Pressen El Bindegarn Transport laden Abbildung 5 2 Prim renergieinhalt PEI von
457. p Nutzung Innentemperatur Summe Standort Energiebezugsfl che Age spez Kapazit t 204 Wh m K Eingabe im Blatt Sommer Temperaturzone Fl che U Wert Red Fak Mon Bauteile m2 W m K kKh a 1 Aubenvand Au enluft A 419 6 0 074 1 00 80 2 Erdreich B 1 00 a 3 Dach Decken Au enluft A 260 6 0 070 1 00 80 4 Bodenplatte B 253 0 0 136 1 00 52 5 A 1 00 2 6 A 1 00 7 x 0 75 8 Fenster A 81 5 0 829 1 00 80 9 Au ent r A 1 00 10 Wbr cken au en L nge m A 1 00 11 Wbr cken Perimeter L nge m P 9 1 00 bi 12 Wbr cken Boden L nge m B z 1 00 Transmissionsvvarmeverluste Q Aza lichte Raumh he wirksames m m Luftvolumen V 363 2 50 nLAnlage T EVV NWRG NL Rest 1 h 1 h wirksamer Luftwechsel au en ni 0 300 1 0 1 0 92 0 042 wirksamer Luftwechsel Erdreich n 0 300 05 1 0 92 VL NL qui Anteil CLuft m3 1 h VVh m K kKh a L ftungsverlust au en Q 908 0 066 i 0 33 80 L ftungsverlust Erdreich 908 0 000 0 33 I 52 L ftungsvvarmeverluste Q Reduktionsfaktor Qr Q Nacht VVoc
458. pannung fest was als Abkni cken der Verformungskennlinie bei etwa 25 kN m sichtbar ist Abbildung 2 7 Tabelle 2 3 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen flach liegend mit seitlicher Ein spannung Proben Abmessungen u Ptr 040 Oe E40 Ep E Modul nummer m g g kg m kN m kN m kN m l b R 1 4 2 1 10 971 0 512 0 367 0 165 83 80 13 88 39 64 20 16 4 33 250 34 R 1 4 2 2 1 000 0 500 0 365 0 103 95 12 22 34 35 49 16 16 1 79 267 15 R 1 4 2 3 0 972 0 510 0 355 0 100 87 64 21 60 29 98 16 34 2 84 296 15 Roggen 0 961 0 507 0 362 0 123 88 853 119 270 35 037 17 555 2 983 271 215 G 1 4 3 1 10 708 0 499 0 369 0 153 12 37 12 99 34 88 26 02 2 06 162 11 G 1 4 3 2 10 699 0 483 0 368 0 170 69 30 14 62 18 40 18 75 6 26 294 79 G 1 4 3 3 10 694 0 483 0 368 0 145 88 60 11 97 37 45 23 24 4 34 210 18 Gerste 10 700 0 468 0 368 0 156 76 756 113 195 30 243 22 670 4 221 222 357 1 4 4 1 10 870 0 479 0 368 0 147 84 52 25 14 26 52 17 12 1 93 305 73 D 1 4 4 2 10 913 0 482 0 371 0 147 80 68 20 66 23 94 20 22 1 97 259 38 D 1 4 4 3 0 888 0 475 0 366 0 134 82 45 22 65 15 93 19 95 1 17 261 97 Dinkel 10 890 0 479 0 368 0 143 82 550 122 814 21 863 19 094 1 691 275 693 B 1 4 5 1 10 824 0 488 0 366 0 143 88 10 19 45 39 54 15 85 3 80 328 38 B 1 4 5 2 10 794 0 346 0 476 0 144 86 60 22 83 39 63 15 61 2 30 297 69 B 1 4 5 3 10 832 0 354 0 474 0 150 32 12 33 88 11 86 2 39 420 47 Bohne 0 817 0 396 0 439 0 146 24 802 37 683 1
459. pannungen von 10 20 40 und 60 kN m flach und hochkant liegend gepr ft 3 4 5 Tests mit dem Kriechpr fstand Die zu testenden Proben vvurden vermessen gewogen und in den unter 4 3 3 beschriebenen Kriechpr fstand eingebracht Die Ballen wur den mittels der seitlichen Einspannung fixiert und anschlie end die Last durch Absenken und Beschweren des Lastarmes aufgebracht Die Tests mit den Proben 1 2 0 1 und1 2 1 2 wurden im Hof des Forschungslabors f r expe rimentelles Bauen FEB an der Uni Kassel alle anderen Kriechtests im Keller des gleichen Instituts durchgef hrt Der zu pr fende Ballen wurde mit den un ter 4 4 beschriebenen Werkzeugen gewogen in seiner L nge gemessen seine Feuchtigkeit und Temperatur bestimmt und in den un ter 4 3 3 beschriebenen Kriechpr fstand ein gebracht Zun chst wurde der Ballen mit Hilfe von Ge windestangen vorgespannt sodann das Ge wicht am Lastarm bis zum Erreichen der vor her errechneten Kraft erh ht Dabei wurde darauf geachtet dass es zu keiner Winkelver zerrung im zu pr fenden Strohballen kam Zeichnete sich eine solche ab wurde der Bal len entlastet und neu justiert Nach dem Errei chen der jeweiligen Pr fspannung begann die Wegmessung Bei den Tests mit den Proben 1 2 0 1 1 2 2 3 erfolgte diese in zeitlich gr er werdenden Abst nden manuell mittels einer Schieblehre siehe Abschnitt 4 4 3 bei den Proben 1 2 2 4 1 2 4 2 st ndlich mittels einer Wegmessung welche d
460. r rungen ber beide Achsen ber die Ballen querachse war diese Winkelverzerrung beson ders ausgepr gt Besonders auff llig war das deutliche Ausbeulen und ein damit verbunde nes Abknicken der Strohhalme dieser Probe im Bereich des Schnittes Abbildung 2 25 Ein Abknicken der entsprechenden Kennlinie ab ca 18 kN m ist aus Abbildung 2 27 ersichtlich Bei dieser Probe wird nur eine leichte Verzer rung ber die Ballenquerachse und ein leichtes Ausbeulen der Probe im Schnittbereich an den schmalen Ballenseiten beobachtet Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 59 te sind in der Spannungs Stauchungskennlinie nicht sichtbar Bei Probe 1 4 18 2 fand eine VVinkelverzerrung ber beide Achsen und ein minimales Ausbeu len an den Ballenschmalseiten im Bereich des Schnittes statt Auffallig ist bei dieser Probe eine deutliche Deformation des Stahlbleches zwischen den Ballenh lften vgl Abbildung 2 26 Die Kennlinie dieser Probe wird ab ca 16 kN m leicht abgelenkt Abbildung 2 25 Probe 1 4 17 1 vor und verbiegen der Strohhalme nach dem Test Zwischen beiden H lften der Proben 14 18 1 und 2 die jeweils aufeinander gestapelt wur den wurde ein Blech eingelegt welches ein Eindr cken der Halme beider H lften ineinan der ausschlie t Bei Probe 1 4 18 1 ist eine leichte Verzerrung ber die Ballenquerachse und Verzerrung ber die Ballenlangsachse sowie minimales Aus beulen
461. r 1936 wurde der erste M h drescher des Kontinents vorgestellt 1955 er folgte eine Spezialisierung auf Pressen und M hdrescher 1976 wurden die ersten Rund ballen 1988 die ersten Quaderballenpressen produziert 1995 kam jede dritte in Europa verkaufte Gro ballenpresse von CLAAS CLAAS Gro ballenpressen werden in Metz Frankreich hergestellt CLAAS produziert heute vier Modellreihen von Gro ballenpressen Die kleine QUADRANT 1150 die gr eren QUADRANT 2100 und 2200 sowie die 2007 neu auf den Markt ge kommene QUADRANT 3400 Die CLAAS QUADRANT 1150 stellt mit Ballenabmessun gen von 50 x 80 x 70 240 cm Ballen her die zwischen den HD Ballenpressen und Quader ballenpressen liegen Die Zuordnung zu Qua derballenpressen wurde vorgenommen weil die Aufnahme des Pressgutes nicht seitlich der Maschine wie bei HD Ballenpressen erfolgt Die Modelle der 2000 Baureihe k nnen mit dem Roto und dem Powerfeedsystem ausges tattet werden die die Aufnahme des Schwads optimieren und das Erntegut vorverdichten Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften Finecut System lieferbar welches das Stroh vor dem Pressen h ckselt Alle Modelle k n nen mit Knoterreinigungseinrichtungen ausge r stet werden Alle Modelle der Baureihe 2000 bis auf QUADRANT 2100 ohne Rotor sind mit dem elektronischen Steuer und Informati onssystem Communicator ausger stet das die komplette berwachung und
462. r Typ LT 1086 5 CT Span nungskonstanz 0 015 bereitgestellt Die Programmierung und Bedienung erfolgt ber ein USB Interface mit einem PC sowie ber Taster im Geh use der SPS Abbildung 4 3 Q Ballen Kombipr fstand 4 3 3 Relaxationspr fstande F r die Relaxationstests mit der Probenreihe 1 3 wurden im Rahmen dieser Dissertation Relaxationspr fst nde entwickelt und verwen det Die Pr fst nde bestehen im Wesentlichen aus einer Halterung f r die zu pr fenden Strohbal len sowie einem Ober und Unterjoch welche die Ballen ber Gewindestangen zusammen pressen Zwischen Oberjoch und oberer Last einleitungsplatte befindet sich eine Kraftmess dose zur Messung der aktuell wirkenden Kraft In L ngsrichtung wird der Strohballen durch Lasteinleitungselemente und Gewindestangen in seiner L nge fixiert seitliche Einspannung W hrend bei den ersten Tests ein einfacher Messverst rker der manuell in zeitlich gr er werdenden Abst nden abgelesen wurde zur Anwendung kam wurden bei den sp teren Versuchen im Rahmen dieser Dissertation entwickelte Datenlogger eingesetzt welche die Spannungswerte von je drei Relaxations pr fst nden alle 12 Stunden ber in der Regel einen Monat aufzeichneten Wie die im HD Ballen Kombipr fstand eingesetzte SPS ba siert auch dieser Datenlogger auf der C Control Unit 2 0 Zur Kraftmessung kamen folgende Sensoren zum Einsatz Typ Global Weighing PR 6051 00S Pr fstand Generation
463. r Bereich zu identifizieren war Tabelle 5 3 beinhaltet E Module flach liegen der seitlich eingespannter Ballen auf der Basis von Weizen Tabelle 5 4 beinhaltet hochkant liegender seitlich eingespannter Ballen auf der Basis von Weizen Im Vergleich der beiden Halmorientierungen f llt die unterschiedliche Positionierung der Strohsorten in der Reihenfolge der E Module auf W hrend die Gerstenproben bei flach liegenden Ballen den niedrigsten durchschnitt lichen E Modul aufweisen stehen sie bei den hochkant liegenden Ballen an zweiter Stelle Weizen schneidet bei den hochkant liegenden Ballen am schlechtesten ab bei den flach lie genden Ballen ist Weizen im Mittelfeld positio niert Lediglich Dinkelballen belegen bei beiden Orientierungen Spitzenplatze Bei den flach liegenden Ballen sind die Unterschiede gerin ger als bei den hochkant liegenden Ballen Tabelle 5 3 Vergleich der E Module von flach liegenden HD Ballen mit seitlicher Einspannung der unterschiedli chen Stroharten Strohart Ptr E Modul Trockendichte kg m kN m bereich kg m Proben auf E Modul auf Anzahl der Basis von der Basis von VVeizen 100 Weizen 0 Gerste 76 8 222 72 89 3 92 8 Weizen generiert 76 8 242 100 0 Dinkel 82 6 276 81 85 3 9 Weizen generiert 82 6 253 100 0 Switchgras 1 9 1 Bohne 88 1 349 87 89 3 32 Roggen 88 9 271 84 95 3 2 Weizen generiert 88 9 265 100 0 Or
464. r a a Abbildung 4 7 Symmetrische Verengung des Presskanals durch Einschrauben von Holzbrettern 4 2 3 Darstellung und Diskussion der Versuchsergebnisse Zu Hypothese 1 Abhangigkeit der Ballen dichte von der keit Abbildung 4 8 visualisiert die Testergeb Teil 1 Stroh als Baustoff nisse zu Hypothese 1 Eine Korrelation zwi schen Fahrgeschwindigkeit und Ballendichte ist nicht evident die Hypothese konnte nicht verifiziert werden 0 2 4 6 8 v km h Abbildung 4 8 Ballendichte p in Abhangigkeit von der Fahrgeschwindigkeit v Zu Hypothese 2 Abhangigkeit der Ballen dichte von der pro Kolbensto verdichteten Strohmasse Abbildung 4 9 visualisiert die Testergebnisse zu Hypothese 2 Eine Korrela tion zwischen Ballendichte und der pro Kol bensto verdichteten Strohmasse ist deutlich Der Pressstrang vvird also nicht in gleichem Ma ausgedr ckt wie die Komprimierung des Strohs durch ein erh htes Volumen steigt 0 05 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 m kg Abbildung 4 9 Ballendichte p in Abh ngigkeit von der pro Kolbensto verdichteten Strohmasse mk Wie unter Methode erl utert wurde die Erh hung der Strohmasse pro Kolbensto durch das Pressen eines gr eren Schwades bei gleicher Zapfwellendrehzahl und Geschwindig keit erreicht Eine M glichkeit zur Erh hung der Strohmasse bei gleich gro en Schwaden ist die Erh hung der Fahrtgeschwindigkeit bei gleicher Zapfwellendrehzahl ode
465. r ausdehnte und erst dann zu kriechen be gann Abbildung 6 2 zeigt die Gesamtstauchung aller getesteten flach liegenden HD Ballen Die Gesamtstauchung setzt sich aus der Anfangs verformung welche durch das Aufbringen der Last entsteht und der Kriechverformung zu sammen Deutlich sichtbar sind die Lageunterschiede der Kurven der mit 20 und 60 kN m belasteten Proben Anders als bei der Kriechverformung ist bei der Gesamtstauchung eine Abhangig keit zvvischen Stauchung und Trockendichte in beiden Belastungsgruppen erkennbar Zeit t Tage A 1 2 2 1fl 20 kN m 90 11 kg m 1 2 2 4fl 20 KN m 81 31 kg m 1 2 1 1fl 60 kN m 97 58 kg m 1 2 2 21 20 kN m 102 94 kg m o 1 2 2 3fl 20 kN m 100 80 kg m 1 2 0 2S fl 60 kN m 106 72 kg m 1 2 1 2fl 60 kN m 91 48 kg m 1 2 0 3M fl 60 kN m 108 11 kg m 1 2 1 60 kN m 87 46 kg m Abbildung 6 1 Kriechverhalten flach liegender HD Weizen Miscanthus M und Switchgras S Ballen Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 79 o gt gt o O 5 lt o 5 A 1 2 2 1fl 20 kN m 90 11 kg m 1 2 2 4fl 20 KN m 81 31 kg m 1 2 1 1fl 60 kN m 97 58 kg m 15 Zeitt Tage 1 2 2 21 20 kN m 102 94 kg m 1 2 0 2S fl 60 kN m 106 72 kg m 1 2 1 2fl 60 kN m 91 48 kg m o 1 2 2 3fl 20 kN m 100 80 kg m 1 2 0 3M fl 6
466. r eine Verrin gerung der Zapfwellendrehzahl bei gleicher Geschwindigkeit Bei Schleppern deren Zapf 39 vvellendrehzahl direkt von der Motordrehzahl abhangt bedeutet dies eine m glichst schnelle berfahrt in einem m glichst niedrigen Gang Unter dieser Pr misse ist die Ballendichte tats chlich abh ngig von der Fahrgeschwin digkeit Hypothese 1 Jedoch steigt die Bal lendichte unter diesen Voraussetzungen mit der Fahrgeschwindigkeit In der Praxis kann anhand der Auslastung der Pickup auf die pro Kolbensto verdichtete Strohmasse geschlos sen werden Eine schlecht gef llte Pickup be deutet eine geringe eine gut ausgelastete Pickup eine hohe pro Kolbensto verdichtete Strohmasse Abbildung 4 10 Aus diesem Versuch lassen sich folglich f r die Praxis zwei Voraussetzungen zur Produktion dichter Ballen ableiten 1 Schnelle Fahrt bei geringer Dreh zahl 2 Eine voll ausgelastete Pickup P h pe iita a b s F 1 4 q Ra 21 ba h Abbildung 4 10 Schlecht ausgelastete Pickup 1 Gut ausgelastete Pickup 2 Kanalverengung cm Abbildung 4 11 Ballendichte in Abhangigkeit von der Verengung des Presskanals Zu Hypothese 3 Dichteerh hung durch seitliche Verengung des Presskana les Abbildung 4 11 visualisiert die Testergeb nisse zu Hypothese 3 Es ist deutlich sichtbar dass sich die Dichte mit zunehmender Kanal verengung erh ht Dabei betragt die Erh hung der Di
467. r im anderen VVandmaterial min 0 305 m in den Ballen geschlagen min Strohballenvvand ein D bel pro Ballen Methode 2 Holzpfl cke min 0 305 m lang an ihrem dicken Ende min 38 1 mm x 88 9 mm dick als Ankerpunkte Nichtstrohballenvvand komplett in den Ballen geschlagen Methode 3 Schraub oder Gewindestangenverbindung mit der anderen Wand durch die Strohballenwand mit Widerlagern aus Stahl oder Sperrholz an min 3 Punkten der Wand Verankerung d Mit Stahlanker min Durchmesser 12 7 mm min 0 178 Wie Tucson Pime SBC Min 2 Ankerpunkte pro Wand max 1 828 m Ringankers im m im Fundament max Abstand 1 828 m min 2 Anker jedoch Ankerabstand zum Abstand zwischen den Ankern max 0 914 m zu Fundament pro Wand Max Entfernung zum Wandende 0 914 m Wandende max 0 609 m den Enden der Wand Verankerung durch lasttragend Anker und Ringbalken werden mit 12 7 mm zwischen den Ankern 1 219 Methode 1 12 7 mm Stahlanker die min 0 178 Gewindestangen mit dem Fundament verbunden Die Im m in das Fundament eingelassen sind Verbindung zwischen Fundament und Ringbalken soll Verl ngerung mit Gewindestangen duch den das Abheben des Faches verhindern und Setzungen Ringbalken Dort erneute Verankerung Methode die sich aus den Dead Loads ergeben durch Nieder 2 quivalente Verankerung des Ringbalkens mit spannen vorweg nehmen Auch andere Methoden die Dr hten im Fundament das gleiche Ergebnis garantieren sind gestattet F r Abstand und Anzahl der
468. r increase Signifikantes lineares Ansteigen der Span nungs Stauchungskurve der Ballen wird fes ter 3 Phase 12 37 Stauchung plastic flow Die Spannungs Stauchungskurve flacht deut lich ab Zhang geht von einer plastischen Ver formung hnlich dem Verhalten von Stahl bei berschreiten der Flie grenze L dersdeh nung aus Zhang beschreibt auch diesen Ab schnitt als almost perfectly linear 4 Phase ab 37 Stauchung hardening erneutes Ansteigen der Kurve der Strohballen wird best ndig steifer Zhang hebt hervor dass es aufgrund des be schriebenen Verhaltens nie zu einem absolu ten strukturellen Versagen kommt Ein Garnriss der einem solchen Verhalten entsprechen w rde wurde nicht beobachtet Anm d Vf Hochkant liegende Strohballen F r hoch kant liegende Strohballen beschreibt Zhang ein identisches Verhalten in den Phasen 1 3 zu flach liegenden Ballen Jedoch verharrt der Ballen im plastic flow Zhang 2000 6f hebt hervor Surprisingly Both strength and stiff ness were slightly higher als bei flach liegenden Ballen Anm d Vf Zyklische Belastung Unter zyklischer Belas tung wurden zwei flach und ein hochkant lie gender Ballen getestet um den load memory effect von Strohballen zu untersuchen Es wurde festgestellt dass langsame Lastwechsel keine signifikanten Auswirkungen auf das Ver halten der Strohballen haben Zhang 2000 8 Anhang 11 1
469. r mit einem Frontlader entladen F r das Laden und Entladen werden insgesamt 3 02 Diesel ha ben tigt KTBL 2004a 2 5 Stroh als Hauptprodukt aus kologischem Anbau Wenn das Stroh nicht als Abfallprodukt sondern als Hauptprodukt behandelt wird und das Getreide dementsprechend als Nebenprodukt m ssen alle vorhergehenden Prozessschritte der Getreidekultivierung auf das Stroh angerechnet werden Basierend auf dem Szenario Q Ballen g nstig wurde dieses Szenario berechnet das f r alle Arbeitsschritte zum Getreideanbau einen Gesamtdieselbedarf von 92 Litern ha enth lt Energie und Materialbedarf zur Herstellung von D nger Pflanzenschutzmitteln usw gehen nicht in die Berechnung ein 3 Berechnungen 3 1 Einergieinhalt von Dielsel Brennw Diesel 45 595 MJ kg GEMIS Diesel D 2000 Dichte Diesel 0 85 kg l http rapsoel onlinehome de images de_was _ist_was htm diesel Prim renergiefaktor Diesel 1 14 http Avvvvv lga de de bdb g0000016 shtm 1 Liter Diesel entspricht 61 151 MJ 3 2 Umrechnung MJ in kVVh 1J 1 Ws 1 MJ 0 278 kWh 3 3 Herstellungsenergiebedarf Maschinen Prozesse 2 Ordnung 3 3 1 GroBballenpresse Krone 1270 Masse Presse 7240 kg Fahrzeug Krone 2005 Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Waltjen 19991 Gesamtnutzung 100000 Mg IKTBL 2004 53 PEI Fahrzeug 311320 MJ PE Bedarf Fahrzeug Mg Stroh 3 113 3 3 2 Kleinballenpresse Welger AP 930 Masse Presse 2210 kg Fahrzeug Welger 1 Stahl niedriglegiert 43 MJ kg Wa
470. rch die in Tabelle 4 1 wiedergegeben sind Tabelle 4 1 Eigenschaften der untersuchten Strohballen nach Struwe 2007 29 Strohart Erzeugungs M h Ballen weise drescher presse Weizen kologisch Claas Welger Triticum Compact AP 53 aestivum 40 Gerste konventionell ICH 541 Claas Hordeum Markant vulgare 40 Roggen k A Claas Maxi Welger Secale 88 SL AP 63 cereale Dinkel kologisch k A VVelger Triticum AP 53 spelta Svvitchgras kologisch k A VVelger Panicum AP 53 virgantum Acker kologisch Claas VVelger bohnen Compact AP 53 Vicia faba 40 4 2 Lehmputze F r die Tests an verputzten Strohballen und an der verputzten Strohballenwand wurde als Unterputz ein fetter Gumbel Ziegeleilehm f r den Oberputz der Maxit IP 334 Lehmputz grob Tabelle 4 2 Angaben zu den vervvendeten Lehmputzen Strukturelle Beschaffenheit des Strohs Grofser Anteil Langstroh sehr steife Stangel mit gut erhaltener kaum geknickter Rohrstruktur vvenig gesplissen Gro er Anteil an Langstroh weniger steife St ngel als bei Weizenstroh aber mit vergleichbarer kaum geknickter Rohrstruktur wenig gesplissen Etwas geringerer Anteil Langstroh als bei Weizen und Gerste gro er Anteil stark geknickter und platt ge dr ckter St ngel hoher Beikrautanteil Sehr heterogene Struktur gro e Unterschiede im Bezug auf L nge Gesplissenheit und Erhalt der Rohrstruktur der St ngel hoher Beikrautanteil Hoher Anteil Langstroh m ig geknic
471. re Innenoberfl che und kann als Erkl rung f r die niedrigeren Gleichgewichtsfeuch ten dienen Teil 1 Stroh als Baustoff Sorptionsisothermen bei 23 C O O 5 o O o lt o 5 LL 0 3 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 Relative Luftfeuchte o Weizen 23 A Bohne 23 Hanf 23 Gerste 23 Roggen 23 E Dinkel 23 Switchgras 23 x Miscanthus 23 Abbildung 2 12 Sorptionsisothermen der untersuchten Pflanzen 2 5 2 Vergleich mit fr heren Untersu chungen Abbildung 2 13 vergleicht die Sorptionsiso thermen von Weizenstroh von Minke Mahlke 2004 und Ashour 2003 sowie die Isotherme Straw von King 2006 mit der in dieser Arbeit ermittelten Isotherme von VVeizenstroh Bei allen Isothermen ist der charakteristische S f rmige Verlauf zu beobachten der bei Ashour besonders ausgepr gt ist Alle Isothermen liegen bei ca 20 relativer Luftfeuchte nah beieinander unterscheiden sich mit zunehmender Luftfeuchte zun chst immer st rker verdichten sich dann bei ca 60 relativer Luftfeuchte und f chern sich ab diesem Punkt wieder auf Auch wenn alle Sorptionsisothermen recht hnlich sind muss angemerkt werden dass die Sorptionsisothermen der verschiedenen Stroharten welche in dieser Arbeit untersucht Teil 1 Stroh als Baustoff wurden besonders im Bereich zwischen 40 und 6
472. renzwert Schich 1 1 IIIa aaa dabei ist R der obere Grenzwert des VVarmedurchgangsvviderstandes m K VV Rr der untere Grenzwert des VVarmedurchgangsvviderstandes m K VV dabei ist fa fb f Teilflachen der Abschnitte a n m Rta Rtv Ryan W rmedurchgangswiderst nde der jeweiligen Abschnitte m K VV Die VVarmedurchgangsvviderstande der jeweiligen Abschnitte werden nach 1 2 berechnet dabei ist R W rme bergangswiderstand innen m K W Rs Rsa W rmedurchgangswiderst nde der jeweiligen Bauteilschicht m K W dabei ist Rs VVarmedurchgangsvviderstand der Schicht 1 m K W fa b f Teilflachen der Abschnitte a n m Ras Rbs1 Fas W rmedurchgangswiderst nde der jeweiligen Abschnitte in Schicht 1 m K W Die W rmedurchlasswiderst nde aller weiteren Schichten werden analog berechnet Anhang IIl 5 Zu den W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 128 6Z V u uoly naysuoyu llequo S u luonsi lun s p u lu lzijJ oyxsBueBuoSinp uuuBAA nz cili 6ueuuv 22 6661 U HEAA 20 GL 0002 9 0 Yensqns GL 0002 JUIN 2 0 1421 5 00581 201 2002 22 el Ul SDUESYIEN 002 6661 U HEAA 91070 v0 0 syeldwwepuspesse4 243 681 6661 uellem 20 z ndzieyjsuny 081 6661 ueljlem Z L 970 z ndy ey 761 6661
473. rgie zum Be vvegen der Presse ber das Feld einge setzt 3 Es vvurden bereits gepresste Ballen ge ff net und vvieder verdichtet Das Stroh vvar also schon vorverdichtet und musste nur noch nachverdichtet vverden 47 5 4 2 Vergleich mit anderen Baustof fen Abbildung 5 4 verdeutlicht den minimalen Pri marenergieinhalt von Strohballen im Vergleich zu anderen Baustoffen Eingesetzt als Damm stoff ben tigen Strohballen im Massebezug nur ein Hundertstel der Primarenergie von Mine ralvvolle und ein F nfhundertstel der Primar energie von Polystyrol Verwendet als tragender Baustoff liegen die Ballen bei einem Vierzehntel von Hochlochzie geln und einem Zwanzigstel von Porenbeton Da Strohballen im Vergleich zu anderen D mmstoffen eine hohe Dichte aufweisen gleichen sich die Prim renergieinhalte im Vo lumenbezug an die konventionellen Baustoffe an Verwendet als tragendes Element haben 100000 0 10000 0 3 Lu n Strohballen im Vergleich zu anderen tragenden Baustoffen eine geringe Dichte Entsprechend vergr ert sich der Unterschied der Prim r energieinhalte im Volumenbezug VVird der Primarenergieinhalt auf den VVarme durchlassvviderstand bezogen so schneiden die Strohballen im Vergleich nochmals deutlich besser ab Gew hlt wurde ein W rmedurch lassvviderstand von R 7 m K W der etwa dem Passivhausstandard entspricht Der W rmedurchlasswiderstand wird bei einem 36 cm dicken Strohballen bei wel
474. rhalten 97 5 6 8 Einfluss eines Wasserschadens auf das Relaxationsverhaltens 98 5 6 9 Einfluss eines Garnausfalls auf das Relaxationsverhalten 99 5 7 Prinzipielle Betrachtungen zum Kriechverhalten von Finzelballen 99 5 8 Einfl sse auf das Kriechverhalten von Einzelballen 100 5 8 11 Elniliis der sirohart me oa he 100 5 8 2 Einfluss der Spannung und der Halmoritentierung 100 5 8 3 Einfluss der Ballentrockendichte auf das Kriechverhalten 101 5 8 4 Einfluss eines 9 101 5 9 Zum elastomechanischen Verhalten von W nden aus HD VVeizenballen 102 5 9 1 Zum Aufbau der VVandkonstruktionen 8888 8888 33 102 5 9 2 Zum Spannungs Stauchungsverhalten der untersuchten VVandkonstruktionen 102 5 9 3 Zum Verh ltnis Vertikalspannung zu Horizontalspannung der untersuchten Wa ndKONSTUKUONET nseri oa ad d nala 103 5 9 4 Zum Relaxationsverhalten der untersuchten VVandkonstruktionen 104 5 9 5 Zum Kraft Verformungsverha
475. riginaleinheit psi Maximalspannung Spannung bei Maximalkraft durch den Vf errechnet aus der Maximalkraft und der Fl che die Maximalstauchung bei Maximal spannung Originaleinheit und den E Modul Originaleinheit ksi Auf welchen Teil der Kennlinie sich der E Modul bezieht ist un bekannt f r die unterschiedlichen Wandauf bauten wieder Abbildung 3 1 zeigt die Last Stauchungskennlinien der W nde Tabelle 3 2 bersicht der Ergebnisse aus Grand searts Tests an Strohballenw nden Wand Maximal Omax Emax E Modul aufbau kraft kN kN m MN m 1 172 9 75 1 0 939 28 68 2 205 0 89 1 0 469 47 84 3 328 6 173 8 0 417 88 94 Als Hauptursachen f r das Versagen der W nde identifiziert Grandseart 1999 35 Abscheren des Putzes vom Boxbeam Lokales Beulen des Putzes Globales Beulen Abscheren des Putzes Faserarmierung oder Putzgitter Es wurde festgestellt dass die faserarmierten VVande insgesamt stabiler waren Dies wird darauf zur ckgef hrt dass sich der faserarmierte Putz besser mit den Strohballen verbindet das Netz behindert das Eindringen des Putzes in den Strohballen Grandsaert 1999 35f 2 oder 3string Ballen Die W nde aus 2 string Ballen schnitten klar besser ab als jene aus 3 string Ballen Grandsaert 1999 36 gibt folgende Erklarung Die 2 string Ballen VVande vvurden von professionellen Handvverkern ver putzt die sehr viel Erfahrung mit dem Verput zen von St
476. ringen oder land wirtschaftlichen Lohnunternehmen In den USA sind sogenannte 3 String Baler marktg ngig die dreifach gebundene Ballen mit Abmessun gen von z B 41x56x46 132 cm herstellen Abbildung 4 3 Quaderballenpresse 35 Tabelle 4 1 bersicht ber HD und Q Ballenpressen Hersteller Modell Ballenabmessungen Dichte hxbxl cm kg m AP 530 36x48x50 120 110 Welger Deutschland s AP 830 36x49x50 120 120 349 100 John Deere USA 359 36x46x30 130 459 Massey Ferguson MF 1835 kA AGCO USA MF 1837 36 46 31 132 kA MF 1839 KA Freeman USA 300 38x56x46 1342 120 2 j Seres 41x56x46 132 Nevv Holland USA BB900 38x56x31 132 nAlalfa Hesston AGCO USA Welger Deutschland Krone Deutschland BiG Pack 1290 Claas Deutschland 2100R Quadrant 2200 R 3400 100x120x100 300 46905 37x58x31 132 D4006 70x80x90250 D6006 970x120x90 250 890 80x90x100 720 12707 70x120x100 270 90x120x100 270 1290HDP 90x120x100 320 12130 130x120x100 270 1150 50 80 70 240 70 80 120 250 70 120 90 300 Ausr stbar mit dem MultiBale Modul Zu den Quellen siehe Anhang 1 4 4 1 2 Funktionsvveise von HD Ballenpressen Die Funktionsvveise von HD Ballenpressen wird am Beispiel der VVelger AP 53 erlautert Die Kenndaten dieser Maschine k nnen Tabelle 4 2 entnommen vverden Die eingeklammerten Buchstaben in der Beschrei bung beziehen sich auf die Beschriftung von Abbildung 4 4 1 2 3 36 Die Presse
477. rmequellen Q 0 024 273 Nutzungsgrad W rmegewinne ngo VVarmegevvinne Heizvvarmebedarf Grenzvvert Freie W rme Qr Verh ltnis Freie W rme zu Verlusten Anhang 11 8 Berechnung des Heizw rmebedarfes der Beispielgeb ude kWh m a 15 Red Fak Mon G kKh a 1 00 89 1 00 1 00 89 1 00 64 1 00 1 00 0 75 1 00 7 89 1 00 1 00 1 00 1 00 lichte Raumh he m m 62 2 50 TiwRG NL Rest 1 h 0 92 0 042 0 92 G VVh msK kKh a 0 33 89 0 33 m 64 Reduktionsfaktor Nacht VVochenend kVVh a absenkung 39 7 10 Fl che Globalstrahlung mz kVVh mza 3 6 203 bul 338 6 4 518 5 7 349 0 0 551 spezif Leistung q Agg W m2 m2 2 1 624 Qs Qr ne Q Q Qs Anforderung erf llt m3 156 L qui Anteil 1 h 0 074 0 000 kVVh a 339 339 kVVh a kVVh a 127 327 655 388 0 0 kWh a 859 kWh a 2356 0 50 93 kVVh a 2190 kVVh a 2512 ja nein m2 pro m Energie bezugsfl che kWh m2a kWh m2a 5 4 5 4 kWh m2a 75 3 kVVh m a 24 0 kWh m2a 13 8 kWh m2a 37 7 kWh m2a 35 1 kWh m2a A 144 PASSIVHAUS PROJEKTIERUNG ENERGIEKENNWERT HEIZW RME MONATSVERFAHREN Klima Standard Deutschland Inn
478. rn durch transluzente Medien oder ein Vakuum getrennt sind im Strahlungsaus tausch Derjenige K rper der die kurzwelligere Strah lung abgibt also ein h heres Temperaturni veau hat emittiert thermische Energie Jener K rper welcher die langwelligere Strahlung abgibt also ein niedrigeres Temperaturniveau hat absorbiert thermische Energie Dabei wird die auftreffende Strahlung teilweise reflektiert evtl teilweise durchgeleitet bei transluzenten K rpern und nur teilweise ab sorbiert Die Summe aus Absorption Reflexion und Transmission ist gleich der bertragenen Strahlungsenergie Der W rmetausch zwischen zwei Medien die ber eine Grenzflache miteinander in Kontakt stehen wird als W rme bergang bezeichnet und durch den W rme bergangswiderstand Rs oder den W rme bergangkoeffizienten Be R beschrieben h beschreibt nach VVillems Schild Dinter 2006 2 7 die VVarmemenge Q die in 1 s pro Quadratmeter Grenzflache und pro Kelvin Temperaturdifferenz ausgetauscht wird Folgend wird der Warme bergang zwischen Luft und Wand betrachtet Da die VVarmeleitfahigkeit Transmission der Luft in diesem Zusammenhang vernachl ssigt werden kann setzt sich der W rme ber gangswiderstand h im Wesentlichen aus dem Strahlungsanteil h und Konvektionsanteil h zusammen h h h Bei einer Wand ist der Ubergangswiderstand an der Innenseite der Wand Rsi und der Uber gangswiderstand an der Au enseite der Wand Rse D
479. rogramm Microsoft Excel berechnet Bei 11 Weizenballen Probennummern 1 1 1 2 1 1 2 6 wurde zus tzlich alle 5 kN die L nge der Proben mit einem Gliederma stab in der Probenmitte gemessen und notiert 3 4 2 Tests mit dem HD Ballen Kombi pr fstand Die Versuche mit den Proben 1 1 3 1 1 1 4 3 1 4 1 1 1 4 18 2 1 5 1 1 1 5 9 1 wurden mit dem im Rahmen dieser Dissertation entwickel ten unter 4 3 2 1 beschriebenen Kombipr f stand durchgef hrt Die Tests fanden abgese hen von den Untersuchungen an den Proben 1 4 1 1 1 4 18 2 welche von Timo Struwe im Rahmen seiner Diplomarbeit Struwe 2007 in Witzenhausen durchgef hrt wurden im Keller des FEB Kassel statt Getestet wurden das Spannungs Stauchungsverhalten das Relaxa tions und Kriechverhalten Die Testabl ufe sind schematisch in Abbildung 3 5 dargestellt 3 4 2 1 Spannungs Stauchungsverhalten Die Proben wurden mit den unter 4 4 be schriebenen Werkzeugen gewogen in ihrer L nge Breite und H he vermessen und die relative Luftfeuchte sowie die Temperatur in der Ballenmitte bestimmt 70 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Die Proben vvurden mittig in den Pr fstand eingebracht und arretiert Behinderung der L ngsdehnung Die Lasteinleitungsplatte wur de aufgelegt Kraftmessdose und Joch in Posi tion gebracht Die Ballenabmessungen wurden in eine Exceltabelle eingetragen mit deren Hilfe der Digit Wert bestimmt wurde
480. rohballen und w nden Vorspannung st wahrscheinlich die H he ist jedoch nicht dokumentiert f r die Be rechnung der Stauchung in werden pau schal 3 d Ausgangsh he 121 mm an genommen Anm d Vf Maschendraht vollfl chig als Putztr ger und Armierung 2 Putzlagen insgesamt ca 35 40 mm stark Wand 2 eingeschossig Lehmpuiz nicht ar miert H he 2 55 m 7 Ballenlagen L nge 2 73 m Keine Ballenn gel keine Putzarmierung Seitliche Begrenzung aus Sperrholzplatten gegen Stahlrahmen Vorspannung ca 80 mm 3 d Aus gangsh he Anm d Vf 2 Putzlagen a ca 20 mm Finish ca 5 mm Zhang Faine 2003 4 5 2 2 Testablauf Beobachtungen Belastung der W nde ber Hydraulikpres sen Kraftmessung ber Kraftmessdosen und Messverst rker Manuelles Aufzeichnen von Kraft und Weg je 2 Messstellen Kalkzementputzwand zeigt nach dem Test fast keine Risse auf Hohe Ger uschbildung und gro e Risse in der Lehmputzwand A 35 Eline Schragstellung der oberen Lasteinlei tungsplatte wird beobachtet Zhang Faine 2003 70 5 2 3 Ergebnisse Die Lehmputzwand weist eine geringere Steifigkeit auf als die Kalkzementputzwand Nach dem Brechen des Putzes steifen sich die W nde weiter aus Die W nde werden zwar gestaucht bleiben aber ansonsten in Position Bezogen auf ein Geb ude bedeutet dies Bei berlast schrumpft das Geb ude zwar bricht jedoch nicht zusammen Zhang
481. rohballenw nden hatten Stauchung mm 2 9 5 4500 u G rr D 3 000 Wall 5 Typ 2 E 53 MN m 250 ceri ri 2 Linlenlast KN m a 1 500 Wall 9 Typ 3 E 59 MN m gt m 10 12 5 l 9 7 1 000 14 5 Wall 3 Typ 1 E 16 MN m PO 0 0 0 00 0 10 a20 040 0 50 0 50 Dist aseran In Abbildung 3 1 Kraft Stauchungs Diagramm ver ndert nach Grandsaert 1999 3 24 27 33f Anhang ll 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 32 4 Stephens Bundinger 2000 Die Stephens Don and Budinger amp Associates Inc f hrte 2000 Lastversuche mit f r den Ex port bestimmten H chstdruckballen durch Vervvendet vvurden mittels einer Spezialma schine nachkomprimierte Bluegrass Ballen mit den Abmessungen 0 61x0 61x0 46 m Die Ballen vvurden alle 76 mm mit Polypropylen garn geschn rt Ihre Dichte betrug p 288 5 Zhang 2000 2002 Dr John Zhang untersuchte zwischen 2000 und 2002 mit Michael Faine an der University of VVestern Sydney Australien das elastome chanische Verhalten von Einzelballen und Wandelementen 5 1 Einzelballen Im Jahr 2000 wurden im Projekt Load Carrying Characteristics of a Single Straw Bale Under Compression das elastomechanische Verhalten von verputzten und unverputzten Strohballen unterschiedlicher Orientierung untersucht 5 1 1 Material Verwendet wurden insgesamt 11 2 String
482. rre tierung durch ein sekund res Spannsystem wieder entfernt Nachteilig ist dass f r jede Wandl nge ein passender Schlauch vorgehal ten werden muss Dirk Scharmer verwendete beim Bau von Stropolis einem nicht lasttragenden Strohbal lenhaus im Oko Dorf Sieben Linden Pressluft kissen die je nach Erfordernis aneinanderge reiht den Schlauch ersetzten Es stellt sich allerdings die Frage ob mit diesem System die f r den lasttragenden Strohballenbau notwen digen Kr fte aufgebracht werden k nnen 3 Dirk Scharmer ist Architekt deutscher Strohballenpionier und gesch ftsf hrender Vorsitzender des FASBA Abbildung 3 5 Vorspannung mit einem pneumati schen System 3 4 Auflast Dirk Scharmer verwendete bei einem nicht lasttragenden Strohballengebaude einen Te leskoplader um eine Strohballenvvand vorzu komprimieren Diese Methode ist auf den Last tragenden Strohballenbau bertragbar Zum Arretieren der VVand im komprimierten Zustand w rden auch hier Spannb nder oder Spann drahte zum Einsatz kommen Abbildung 3 6 Vorspannung durch Auflast Eine weitere M glichkeit k nnte das Aufbrin gen von Lasten Betonsteine textile Wasser becken etc auf W nde Zwischendecken oder D cher sein Beim Aufbringen solcher Lasten auf W nde ist darauf zu achten dass diese nicht umst rzen k nnen Bei Decken muss die Last so verteilt werden dass einzelne Decken teile nicht berbeansprucht werden gleiches gilt
483. rten Konstruktionen Gew lbekonstruktion und Scheibentragwerk haben einen hnlichen Stahlbedarf von 70 bzw 80 g m Wandfl che Gleich ist der Stahl bedarf der Rahmenkonstruktion und des kriechtoleranten lasttragenden Systems Lt K 36 mit jeweils 170 g m Wandfl che Da beim fugenorientierten ballenb ndigen Skelett die Pfette mit Schlossschrauben an den St tzen angebracht wird liegt der Stahlbedarf hier relativ hoch bei 280 g m Wandfl che Der mit 156 Abstand h chste Stahlbedarf von 620 g m VVandflache wurde f r das System E ermittelt Bei diesem System werden einerseits viele Schrauben zur Herstellung der U Profile Lei terrahmen und Kastentr ger ben tigt anderer seits wird die Vorspannung durch Windrispen b nder aufrecht erhalten die den oberen und unteren Kastentr ger verbinden Unter der Ber cksichtigung der oben getroffe nen Feststellungen und der Tatsache dass eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung f r lasttragende Geb ude in Deutschland nach der Einsch tzung des Verfassers innerhalb der n chsten Jahre auch mit erheblichem For schungsaufwand nicht zu erwarten ist liegt es nahe zun chst auf eine Erweiterung der bauaufsichtlichen Zulassung f r nicht lasttra gende Strohballenkonstruktionen hinzuarbei ten um im gr eren Umfang Strohballenkons truktionen realisieren zu k nnen Nach Ansicht des Verfassers ist es wichtig in m glichst kurzer Zeit m glichst viele Strohbal lenkonstrukt
484. rung un ter konstanten klimatischen Bedingungen rH T in einem Bauteil einstellt Grof ballen B Siehe Quaderballen H h F Hohe eines Probek rpers m cm mm ho F Ausgangshohe eines Probekorpers m cm mm h E Stunde 1 h 60 min 3600 s ha E Hektar 1 ha 10 10 m 0 01 km ha F H he eines Pr fk rpers bei Fa m he F H he eines Pr fk rpers bei F m HD Ballen A Siehe Hochdruck Kleinballen HD Ballen Kombipr fstand B Ein im Rahmen dieser Dissertation entwickelter Pr fstand f r Spannungs Stauchungs Relaxations und Kriechtests an HD Ballen HL hl A Ballen hochkant liegend Siehe Bal lenorientierung Hochdruckballen A Siehe Hochdruck Kleinballen Hochdruck Kleinballen B Mit einer Hoch druck Kleinballenpresse produzierter 2 fach gebundener Strohballen bliche Ab messungen 0 48x0 36x100 cm Hochdruck Kleinballenpresse B Landwirt schaftliche Maschine zur Herstellung von Hochdruck Kleinballen Hook sches Gesetz B Dr ckt den Zusam menhang zwischen Spannung und Stau chung im linearelastischen Bereich eines Werkstoffes aus o E Horizontalausstifung B Stabilisiert Geb ude gegen horizontal angreifende Krafte z B Wind hs F H he eines Probekorpers unmittelbar nach dem Aufbringen einer Last m cm mm Hybird dreschwerk B Bauteil eines M hdre schers das der Separierung des Korns dient eine Kombination aus Axial und Tangentialdreschwerk
485. ruppe Il Substrate mit porigem Gef ge umfasst Putze minerali sche Bauprodukte und D mmstoffe sofern sie nicht unter I fallen Substratgruppe Ill Inerte Substrate sind Metalle Folien Gl ser und Fliesen 33 Eine weitere Einflussgr e ist die Zeit Je k r zer ein Substrat einem Klima ausgesetzt wird in dem Schimmelwachstum m glich ist umso unwahrscheinlicher ist ein Wachstum Zur Vorhersage von Schimmelpilzwachstum sind komplexe instationare Betrachtungen in die Temperatur Feuchte N hrmedium und die Zeit eingehen n tig Vorhersageprogramme wie z B WUFI Bio sind in der Lage basierend auf mathematischen Modellen von Schimmel sporen solche Prognosen zu liefern 3 3 Schimmelpilze auf Stroh und deren Wachstumsbedingungen Sedibauer 2001 13ff stellt basierend auf einer umfassenden Literaturrecherche eine Liste von Schimmelpilzen mit deren Gef hr dungsklassen Wachstumsbedingungen und bevorzugten N hrmedien auf Pilze welche auch auf Heu und Stroh gedeihen ihre Wach stumsbedingungen soweit vorhanden und Gef hrdungsklassen sind in Tabelle 3 2 aufge f hrt Es zeigt sich dass die minimalen Sporenkei mungsbedingungen von Schimmelpilzen auf Stroh bei 5 C und einer relativen Luftfeuchte von 0 69 die minimalen Myzelwachstumsbe dingungen bei 5 C und einer relativen Luft feuchte von 0 70 liegen Pilze die bei kurz oder langfristiger Exposition gesundheitssch dlich wirken K nnen begin nen er
486. rzogen Die so belastete Wand zeigt einen deutlich h heren Elastizit tsmodul als die an deren W nde aus unverputzten flach liegen den Ballen und auch eine h here Steifigkeit als die Wand aus den hochkant liegenden Ballen Beim Umsetzen der Druckzylinder bei dieser Wand wurde die Spannung auf knapp unter 5 lt Z O 5 G o 5 9 3 Zum Verh ltnis Vertikalspan nung zu Horizontalspannung der untersuchten Wandkonstruktio nen Aus einer vertikalen Belastung resultiert nach dem Poisson schen Gesetz eine Querdeh nung Wird diese Querdehnung wie im vorlie genden Fall durch seitliche Begrenzungsele mente verhindert entsteht in Bauteilen welche die Begrenzungselemente verbinden eine Spannung Das Verh ltnis dieser horizontalen Spannung zur aufgebrachten Vertikalspannung wurde in den beiden Wandtests 3 und 6 unter sucht und sind in Abbildung 5 32 dargestellt Es ist deutlich dass das Verh ltnis Horizontal Vertikalspannung der Wand aus hochkant liegenden Ballen zun chst kleiner ist als jenes der Wand aus flach liegenden Ballen Es ist deutlich dass das Verh ltnis Horizontal Vertikalspannung der Wand aus hochkant liegenden Ballen zun chst kleiner ist als jenes der Wand aus flach liegenden Ballen KN m reduziert was ein Ausdehnen der Wand zur Folge hatte Deutlich erkennbar ist auch hier die h here Steifigkeit der Wand bei der Wiederbelastung Die Ergebnisse der beschriebenen Tests kor
487. s Skelett Fo bb Skelett 116 31 4 Auftenskelett s a a a al papa 116 2 1 5 BODBE SKE ei m lad 117 3 2 hanmensysiehesusne oa aaa ban na alas 117 2 9 ohelbenlia VerKeon al b m sa aa 118 34 System Gaghe anna ab da 119 3 5 Offene lasttragende Systeme 119 3 6 Eingespannte lasttragende Systeme 120 3 0 1 System Stroh unlimited ab Babe 120 30 2 SVySIerm E ea a een 121 4 Untersuchungen zu den dargestellten Strohballenkonstruktionssystemen 122 4 1 Zum Prim renergieinhalt der untersuchten Strohballenkonstruktionen 122 4 1 17 Metlh de ee iii 122 4 1 2 Darstellung und Diskussion der 15356 122 4 2 Zum W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen 126 4 21 MenodE nase 126 4 2 2 Darstellung und Diskussion der 15356 126 4 3 Zum summierten Energiebedarf ber 50 Jahre Eso der untersuchten ifohballenkonsituKlioneh m a o l ee 127 CIR m S s 127 4 3 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse 128
488. sam Blatthautchen mensetzung von Winter und Sommerweizen sind laut Becker Nehring 1965 382 marginal die Unterschiede zvvischen VVeizen und Din A kelstroh nicht wesentlich Blatt hrchen mittellang bewimpert Abbildung 5 1 Weizen ver ndert nach Renzenb rink 1993 69 Aufhammer Fischbeck 1972 22 Dinkel lat Triticum spelta vvird oft als der Urweizen bezeichnet da er der Vorl ufer des heutigen Saatweizens ist Der winterharte Din kel ist bez glich des Standortes und der klima tischen Verh ltnisse weniger anspruchsvoll als Abbildung 5 2 Kolben und Schlegeldinkel Ren Weizen liefert jedoch geringere Ertr ge Der zenbrink 1993 68 Anbau erfolgt praktisch nur als Winterfrucht da diese einen h heren Ertrag liefert als die Sommersorten Als Anbaugebiete werden Eifel Odenwald Schwarzwald Allg u und die Nordschweiz genannt Tabelle 5 1 Zusammensetzung von Weizen und Dinkelstroh Daten aus Becker Nehring 1965 38 Strohart TS OS RP Rohfett Rohfaser Asche VVeizen 90 3 84 6 2 6 1 4 33 6 41 3 6 0 Dinkel 84 6 78 8 2 7 1 3 41 3 33 6 5 8 Mit TS Trockensubstanz OS Organsubstanz RP Rohprotein NfE N freie Extraktstoffe Den Inhalt an Ger stsubstanzen geben Becker Nehring 1965 39 mit 39 Cellulose 20 8 Pentosane und 14 4 Lignin in der Summe 74 2 an Jeroch et al 1993 geben den Ligningehalt von Winterweizen mit 15 0 an Anhang 1 1 Beschreibung der
489. sche Strohballenliteratur auf diese Ballen be zieht wird anhand von drei Beispielen auf 3 String Baler eingegangen Neben gezogenen Ballenpressen wie sie in Deutschland blich sind werden in den Verei nigten Staaten von Amerika auch eine Reihe selbst fahrender Pressen siehe Abbildung 3 1 mit 2 String oder 3 String Ballenkammern angeboten Laut King 2006 1 haben 3 String Baler typische Abmessungen von 40x58x118 cm bei einem Gewicht von 34 43 kg was Dichten zwischen p 124 157 kg m entspricht Damit liegen die Dichten der 3 3 2 Beispiele f r 3 String Baler 3 2 1 Freeman Serie 300 Pull Type Baler Die Freeman Ballenpressen der Serie 300 sind gezogene Ballenpressen die standardm ig zur Herstellung von zwei unterschiedlichen Ballengr en lieferbar sind Im Gegensatz zu hiesigen Maschinen werden diese Pressen nicht ber eine Zapfwelle angetrieben sondern verf gen ber ein Dieselaggregat zur Eigen versorgung mit der n tigen Prozessenergie Die Ballendichte kann hydraulisch reguliert werden vgl Freeman 1995 Abbildung 3 2 zeigt einen Freeman 370 Pull Type Baler im Einsatz Tabelle 3 1 k nnen die Kenndaten String Bales deutlich ber den der hiesigen HD Ballen und eher im Bereich der Quaderbal len 4 alid a un x ali aka QS ki di w k Abbildung 3 1 Selbstfahrende Freeman Ballenpresse freeman com Zugriff am 9 07 2007 von Pressen der Freeman 300 Serie entnom men werden
490. scriptive standarts for Straw Bale Constructions CLAAS KGAa mbH Hrsg 2003 CLAAS QUADRANT 1150 Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2003 a Bedie nungsanleitung CLAAS QUADRANT 1150 Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harse winkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2004 CLAAS QUADRANT 2200 2100 Claas Vertriebs gesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2004 a CLAAS Produktberater QUADRANT Claas Ver triebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 CLAAS MEDION 310 Flexibilit t ist Trumpf Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 a CLAAS MEGA 360 350 Das Ergebnis z hlt Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 b CLAAS LEXION 580 570 570 C Produktivit t z hlt Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harse winkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 c CLAAS LEXION 600 Die Definition einer neuen Klasse Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 d CLAAS LEXION 3400 Die Rechnung stimmt Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 e CLAAS CELTIS 456 446 436 426 Auf den ist Verlass Jeden Tag Claas Vertriebsge sellschaft mbH Harsewinkel CLAAS KGAa mbH Hrsg 2006 f CLAAS AXION 850 840 830 820 810 Es gelten neue Regeln Claas Vertriebsgesellschaft mbH Harsewinkel 163 Czok H 2005 Pers n
491. seite 4 cm Lehmpuiz mehrlagig aufgebracht Au enseite 1 cm Lehmpuiz Lattung 4 6 6 Latten ber die Wand verteilt Befestigt mit je drei Strohschrauben 3 Schrauben x 6 Latten 18 Schrauben und einer Schraube 6x80 pro Latte St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter f r 2 75 m Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A97 1 5 Fugenorientiertes ballenbundiges gt kelett Putz Schalung 4 8 I k 0 08 Baupapier 10 cm breit zum luftdichten Anschluss a St tze Putz Befestigt alle 10 cm mit Tackerkiamm m C OD U N N IN lt WAAAAAAAAA2 lt 5 VO H K X x xx 26 Ag 5 an 5 St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung Lochplatte 60x140 befestigt mit 10 Jut be als N geln 2 5x60 Put jerung 209 g m 15 cm breit alle 10 cm mit Tackerklammem bz LE l Verbindung St tze Schwelle mit Zapfen und Lochplatte 60x40 befestigt mit 10 N geln 2 5x60 Bei 5 St tzen 5 Lochplatten und 50 N gel Raum zwischen den Lagerh lzernn aufgef llt mit Perliten 0 62mx0 06mx4 8m 0 18 m 15 cm breiter Streifen Jute ber bergang Ballen Lag
492. setzt Aufgrund eines Fehlers im Datenlogger wurden jedoch erhebliche Teile der Daten nicht bzw nicht korrekt aufgezeichnet Zum Testab lauf siehe Teil II Abschnitt 3 4 3 Tests mit dem Q Ballen Kombipr fstand Tabelle 5 10 listet physikalische Balleneigenschaften und Tester gebnisse auf Trotz der sehr hnlichen Dichte weisen die Kurven bzw Kurvenfragmente deutliche Un terschiede auf Die ausgepr gten Schwankun gen der Werte bei 1 6 1 1 werden auf tages zeitliche Temperatur nderungen zur ckge f hrt wobei unklar bleibt ob diese Schwan kungen das Verhalten des Ballens selbst oder die Messtechnik beeinflusst hat Eine Abh n gigkeit der Relaxation von der Ballentrocken dichte ist nicht evident co N O Restspannung 90 gt 30 T T 00 05 10 15 Zeit t Tage 1 6 1 2 104 79 kg m 1 6 1 1 103 96 kg m 1 6 1 3 102 95 kg m Abbildung 5 11 Relaxationsdiagramm hochkant liegender unverputzter Q Weizenballen mit seitlicher Einspannung ausgehend von einer Startspannung von 40 kN m Tabelle 5 10 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Weizenballen hochkant flach liegend mit seitlicher Einspannung Proben nummer m g g b h 2 272 0 850 1 247 0 110 2 244 0 850 1 255 0 124 2 294 0 850 1 269 0 115 2 270 0 850 1 257 0 116 Abmessungen u Dir kg m 103 96 104 79 102 95 103 91 u Massespezifischer F
493. shour 2003 siehe Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur VVarmeleitfahigkeit von Stroh untersuchte Gersten und VVeizen ballen um einen Aussage zu treffen Demnach ist die Leitf higkeit der geteste ten Gerstenballen geringer als jene der VVeizenballen Ashour begr ndet dies je doch mit einem gr eren Anteil an Kurz stroh in den Gerstenballen Das kann als Hinweis angesehen werden dass die Verteilung der Partikelgr en im Ballen einen h heren Einfluss auf die Leit f higkeit hat als die Strohsorte 7 Zur W rmespeicherf higkeit von Stroh Die W rmespeicherf higkeit eines K rpers C J K ist abh ngig von seinem Volumen V m seiner Rohdichte p kg m und der spezifi schen W rmekapazit t c des Stoffes aus dem der K rper besteht C V p c 52 Die spezifische VVarmekapazitat c J kg K ist eine Werkstoffeigenschaft welche die VVar memenge Q J beschreibt die ben tigt wird um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu ervvarmen Dabei liegt die spezifische W rmekapazit t von mineralischen Baustoffen bei ca 1000 Teil 1 Stroh als Baustoff J kgK von organischen bei ca 1500 die von Metallen unter 500 und von VVasser bel ca 4000 J kg K vgl Willems Schild Dinter 2006 2 4 Die in einem K rper gespeicherte W rmemen ge Q J errechnet sich aus dem Produkt der W rmespeicherf higkeit C J K und der Tem peraturdifferenz AT K zwischen dem K rper und seiner Umgebung O C AT Ashour 2003 55
494. sichtlich Die Kennlinien der 60 Stunden nach Testbeginn Daher wurde dieser kN m Proben obwohl in der Tendenz etwas Test mit einer Laufzeit von 84 Tagen wieder dichter unterliegen einer h heren Relaxation als die der 40 kN m Proben Nach etvva 55 777 Jegen Cn rm Tagen scheint die Relaxation der 40 k m 120 Stunden jeweils sechs Werte vor Bei ei Proben abgesehen von den Klima bedingten ner Startspannung von 60 kN m wurden 3 Schwankungen im Wesentlichen abgeschlos Tests durchgef hrt Tabelle 5 15 listet physika sen zu sein Nach 2000 Stunden 83 Tage sind noch durchschnittlich 53 der urspr ng lich aufgebrachten Spannung vorhanden D nz b o 5 G o o nz 10 30 40 50 60 70 Zeit t Tage 40 kN m 1 3 9 1 90 kg m E 40 kN m 1 3 9 2 107 kg m 40 kN m 1 3 9 3 99 kg m 40 kN m 1 3 9 4 90 kg m 40 kN m 1 3 9 5 96 kg m 40 kN m 1 3 9 6 103 kg m 60 kN m 1 3 10 1 98 kg m d 60 kN m 1 3 10 2 102 kg m 60 kN m 1 3 10 3 99 kg m Abbildung 5 17 Relaxationsdiagramm hochkant liegender unverputzter HD Weizenballen mit seitlicher Einspan nung Os 40 und 60 kN m Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 76 Tabelle 5 15 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD VVeizenballen hochkant liegend mit seitlicher Einspannung Probennummer Abmessungen u m g g b h 40 kN m 1 3 9 1
495. sigen Verbund durch Gips zvvischen Putz und Lasteinleitungselementen verzichtet Gut sichtbar ist dass sich die Stauchung bis ca 0 7 zun chst ohne wesentliche Span nungszunahme erh ht Danach steigt die Kennlinie langsam an und erreicht bei einer Stauchung von ca 1 7 wenn die Lasteinlei tungsplatte kraftschl ssig aufliegt ihre maxi male Steilheit Bei keiner der Proben wurde ein Bruch des Putzes registriert Abbildung 2 21 Probe 1 5 5 3 vor der Belastung Tabelle 2 9 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse Kleinballen hochkant liegend verputzt mit seitlicher Einspannung Proben Abmessungen u Ptr 040 Oe E40 Ep E Modul nummer m g g kg m kN m kN m kN m l b h 1 5 4 1 26 66 3 41 0 28 1240 87 1 5 4 2 40 25 4 43 0 97 1164 04 1 5 4 3 23 66 3 08 0 41 1470 48 indirekt 30 190 3 641 0 555 1291 795 1 5 5 1 39 24 0 79 0 35 8841 94 1 9 9 2 39 14 2 14 1 22 4240 35 1 9 9 3 38 83 0 92 0 50 9171 43 direkt 1 285 0 687 7417 905 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 040 Spannung bei 10 Stauchung os Spannung am Ende des Proportionalbereiches ao Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m p Nullpunktverschiebung Mittelwert aus den betreffenden Werten gt 2 2 4 Spannungs Stauchungstests an HL teilbelasteten HD Ballen mit seitlicher Einspannung Es wurde ein Ballen wie in Teil 2 Abschnitt 3 4 2 7 Spannungs Stauchungstests
496. sisotherme im Koordi natenursprung dimensionslos o Relative Luftfeuchte ber bzw in den Poren des Baustoffs im Gleichgewichts zustand dimensionslos n Mittlere Anzahl der Wassermolek llagen die die Oberfl che der Kapillaren bedeckt bestimmt die Steilheit der Therme bei 2 4 Darstellung der Versuchsergebnisse Die ermittelten Feuchtegehalte u und die nach der BET Theorie ermittelten Sorptionsisother men werden folgend anhand von Diagrammen und den Sorptionsgleichungen dargestellt Details enth lt Anhang 1 2 Zum Experiment Sorptionsisothermen Abbildung 2 4 bis Abbildung 2 15 visualisieren die ermittelten Gleichgewichtsfeuchten f r die On 5 G lt o o lt o 5 o LL On 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 Relative Luftfeuchte o Weizen 15 C A Weizen 23 C Weizen 40 C BET 40 C BET 15 C Abbildung 2 4 Sorptionsisothermen von Weizen stroh 28 h heren Luftfeuchten vgl Kolpfer 2002 248 Lohse 2002 43 Die Ermittlung der Parameter un c und n er folgte graphisch mit Hilfe des Tabellenkalkula tionsprogramms MS Excel 2002 Dazu wurden die ermittelten massebezogenen Feuchtege halte in ein Koordinatensystem eingetragen dessen Abszisse x Achse die relative Luft feuchte dimensionslos und die Ordinate y Achse den massebezogenen Feuchtegehalt u g g angibt Die o g Formel wurde als Kurve in das Diagramm implementiert und die
497. skni cken der Halme in Ballenl ngsrichtung durch die bessere Einspannung effektiver verhindert wird KS 2 lt b o 5 G o W 3 FL 92 kg m Ballen FL 92 kg m VVt6 HL 98 kg m Ballen HL 98 kg m 10 15 Stauchung Abbildung 5 35 Vergleich der Elastizitatsmodule und Nullpunktverschiebungen bei unverputzten Finzelballen und W nden aus Weizenstroh m VVande Einzelballen Stauchung bei 40 kN m 245 HL orientiert FL orientiert Abbildung 5 36 Stauchung bei 40 KN m der disku tierten HD Weizenballen und Wandkonstruktionen aus flach bzw hochkant liegenden HD Weizenballen 106 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Abbildung 5 36 zeigt die stark unterschiedliche Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m der diskutierten W nde und Einzelballen Das Verh ltnis der 220 der diskutierten W nde und Einzelballen gleicher Orientierung kann wie folgt beschrieben werden W nde aus flach liegenden HD Weizenballen E owrr Empr 0 718 W nde aus hochkant liegenden HD Weizenballen Eswal Eso zur 9 40 Dabei ist Stauchung der Wand aus flach liegen den Ballen bei einer Spannung von 40 kN m Stauchung flach liegender Ballen bei einer Spannung von 40 kN m aovvH Stauchung der Wand aus hochkant liegenden Ballen bei einer Spannung von 40 kN m Stauchung hochkant liegen
498. so deutlich unterhalb der anderen Kennlinien liegt steht vermutlich im Zusammenhang mit der Winkel T verzerrung des Ballens Abbildung 2 5 z 45 2 40 5 m 35 uy o T r 2 30 x m b 25 3 Z 20 56 Z r 5 15 Stauchung 20 iH 4 D 1 4 4 1 84 52 kg m D 1 4 4 2 80 68 kg m LE D 1 4 4 3 82 45 kg m 1 4 5 1 88 10 kg m 5 B 1 4 5 2 86 60 kg m B 1 4 5 3 89 49 kg m i0 gt Abbildung 2 6 Spannungs Stauchungskennlinien Eda unverputzter Dinkel und Bohnenstrohballen mit a U seitlicher Einspannung R 1 4 2 1 83 80 kg m R 1 4 2 2 95 12 kg m Hanf R1 4 2 3 8764kgm G 1 4 3 1 72 37 kg m an G1 4 3 2 69 30 kg m G 1 4 3 3 88 60 kg m Die Versuche mit den Hanfballen werden bei Struwe 2007 nicht beschrieben Aus dem Diagramm ist ersichtlich dass beide Hanfkur ven keinen linearen Bereich aufweisen Daher ist es nicht m glich einen E Modul nach DIN Gerste Struwe Struwe 2007 47 beobachtet 826 zu bilden Abbildung 2 7 bei allen Gerstenballen eine fr h einsetzende Winkelverzerrung die bei Gerste 1 und 3 bis zum Testende zunahm und den Ballen stark deformierte Bei der Probe Gerste 2 nahm die Winkelverzerrung im Verlauf des Tests nur wenig zu Diese Beobachtung spiegelt sich im Kennli nienfeld wider Die Spannungs Stauchungkurve von Gerste 2 liegt zwischen den beiden anderen Kennlinien und hat die h chste Linearit
499. sseverlust zu vermeiden und die Handha bung zu vereinfachen Abbildung 2 2 zeigt die Sorptionsprobe Bohnenstroh 2 Abbildung 2 2 Sorptionsprobe 2 3 2 Hilfsmittel und Messger te Zur Erzeugung der unterschiedlichen Klimata wurde folgender Klimaschrank verwendet Abbildung 2 3 Hersteller WTB Binder Labortechnik GmbH Modell KBF 240 Regelbereich Temperatur 10 90 C Toleranz Temperatur 1 C Regelbereich Feuchte 0 1 0 9 rH Toleranz Feuchte 0 03 rH Zur Masseermittlung wurde folgende Digital waage verwendet Hersteller Kern amp Sohn GmbH Modell Kern 572 37 Ablesbarkeit 0 01g Toleranz 0 03g 2 3 3 Versuchsdurchf hrung Die Messungen vvurden nach dem Klimakam merverfahren aus DIN EN ISO 12571 durchge f hrt Zunachst vvurde die Trockenmasse der Proben ermittelt Dazu vvurden die Proben in den Kli maschrank eingebracht bei 0 relativer Luft feuchte und 96 C bis zur Massekonstanz ge trocknet und gewogen Teil 1 Stroh als Baustoff Dann wurde die Temperatur auf 15 C und die relative Luftfeuchte auf 25 eingestellt und die Proben in diesem Klima bis zur Massekons tanz gelagert und gewogen Anschlie end wurde die relative Luftfeuchte auf 40 erh ht die Proben bis zur Massekonstanz gelagert und gewogen Diese Prozedur wurde bei 55 70 und 80 relativer Luftfeuchte wiederholt und abschlie end bei 0 relativer Luftfeuchte und 96 C bis zur Massekonstanz getrocknet Im Anschluss wurden
500. st ab einer relativen Luftfeuchte von 0 8 auszukeimen Nach Auskunft von Scharmer 2007 wurde Stroh durch das Fraunhofer Institut f r Bau physik in Holzkirchen in die Substratgruppe eingeordnet Bei Substratgruppe 1 beginnt eine Sporenauskeimung bei 30 C ab einer relativen Luftfeuchte von 0 76 ein Myzelwachstum bei einer relativen Luftfeuchte von 0 75 Damit ist ein Schimmelpilzbefall von Strohbal lenkonstruktionen bei denen die relative Luft feuchte in der Konstruktion unter 0 75 bleibt ausgeschlossen Daraus ergeben sich anhand der in Kapitel 2 ermittelten Sorptionsisothermen die in Tabelle 3 1 dargestellten massebezogenen Feuchte gehalte f r die untersuchten Medien bis zu denen ein Schimmelpilzbefall ausgeschlossen werden kann Tabelle 3 1 Maximaler garantiert schimmelfreier Feuchtegehalt der untersuchten Substrate Substrat Maximaler garantiert schimmelfreier Feuchte gehalt u g g Weizen 0 13 Gerste 0 15 Roggen 0 12 Dinkel 0 13 Bohnenstroh 0 13 Hanffasern 0 12 Switchgras 0 10 Miscanthus 0 09 Tabelle 3 2 Auf Heu Stroh vorkommende Schimmelpilze Daten nach Sedlbauer 2001 13ff 15f 24 Pilzspezies Gef r Temperatur C Rel Luftfeuchte dungs Sporen keimung Myzelwachs tum Sporen Myzel wachs klasse min opt max min opt max keimung tum min opt min opt Aspergillus fumigatus A 10 40 50 10 43 57 0 8 0 97 0 82 0 97 Paecilomyces variotii A k A k A k A k A Stachybotrys atra A 5 25
501. steme untersucht und bewer tet die statischen Grenzen und M glichkeiten lasttragender Strohballenkonstruktionen wer den aufgezeigt Den Abschluss bilden Gestaltungsbeispiele und deren Diskussion Einleitung Problemstellung und Zielsetzung Teil 1 Stroh als Baustoff 18 Teil 1 Stroh als Baustoff 1 ber Getreide und Getreidestroh 1 1 Allgemeines Getreide vom althochdeutschen gitregidi Ertrag Besitz ist laut Brockhaus 1994 446ff die Sammelbezeichnung f r landvvirtschaftlich kultivierte einj hrige Pflanzenarten aus der Familie der S gr ser mit einsamigen Fr ch ten Karyopsen Die Samen K rner der Pflanze sind Hauptnahrungsquelle f r Mensch Nahrungsgetreide und Tier Futtergetreide Stroh stammt vom mittelhochdeutschen stro streuen ausbreiten ab Als Stroh werden ausgereifte getrocknete Getreidehalme ohne K rner bezeichnet Die Getreidekultivierung ist eng mit der Ent wicklungsgeschichte des Menschen verbun den Arch ologische Funde sprechen f r einen Getreideanbau ab dem 9 Jahrtausend vor Christus in Vorderasien Weizen und Gerste kamen im f nften vorchristlichen Jahrtausend nach Mitteleuropa Hafer und Roggen wurden erst sp ter aus Wildkr utern zu Kulturpflanzen herangez chtet Es ist davon auszugehen dass die Menschen seit der Nutzung des Getreidekorns das beim Anbau abfallende Stroh zu verschiedensten Zwecken so auch als Hilfsstoff zur Erstellung von Unterk nften
502. stigere Kriechverhalten hochkant liegender Ballen hingewiesen Auch in diesem Fall wird der Einsatz hochkant liegender Ballen empfohlen Soll auf seitliche Begrenzungen verzichtet werden soll die Last nur teilweise eingebracht werden und wird nur geringer Wert auf Stroh verbrauch und W rmeleitf higkeit gelegt k n nen auch flach liegende Ballen eingesetzt wer den Bei nicht lasttragenden Konstruktionen spielen der Elastizit tsmodul und das Relaxa tionsverhalten eine untergeordnete Rolle Hier sind hochkant liegende und stehende Ballen flach liegenden Ballen aufgrund der niedrige ren W rmeleitf higkeit und des geringeren Strohverbrauches zu empfehlen Zus tzlich spricht der Arbeitsaufwand f r stehende Bal len Daher sollten in nicht lasttragenden Kons truktionen stehende Ballen bevorzugt einge setzt werden Da beim Innen und ballenb ndigen Skelett prinzipiell keine hochkant liegenden oder ste henden Ballen eingesetzt werden k nnen und diese zudem einen hohen Primarenergieinhalt aufweisen wird empfohlen diese Konstruktio nen nicht einzusetzen 10 Lasttragende versus nicht lasttragende Bauweise In der Einleitung und Problemstellung dieser Dissertation wurde davon ausgegangen dass lasttragende Konstruktionen nicht lasttragen den Konstruktionen konomisch wie kolo gisch berlegen seien Dieser Ausgangspunkt soll nun diskutiert werden Zur Bewertung des Kriteriums kologie wird der Eso VVert herangezogen
503. sts an HD Gerstenballen mit Einspannung Tests an HD Roggenballen mit Einspannung Tests an HD Dinkelballen mit Einspannung Test an einem partiell belasteten hochkant lie genden HD Weizenballen Tests an halbierten und aufeinander gestapelten hochkant stehenden HD Weizenballen Tests an stehenden HD Weizenballen ohne seit liche Einspannung Tests an unverputzten hochkant liegenden Q Weizenballen mit seitlicher Einspannung Tests an flach liegenden Ballen Lasteinleitung in den Strohballen indirekt belasteter Putz Tests an flach liegenden Ballen Lasteinleitung direkt in den Putz Tests an hochkant liegenden Ballen Lasteinlei tung in den Strohballen indirekt belasteter Putz Tests an hochkant liegenden Ballen Lasteinlei tung direkt in den Putz Tests an nicht eingespannten flach liegenden HD Weizenballen Tests an nicht eingespannten hochkant liegenden HD Weizenballen Tests an eingespannten flach liegenden HD Weizenballen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 63 m m m 1 1 m m m m m Summe VViederausdehnung 6 1 4 1 Relaxati 7 onstests an liegenden unver putzten HD 1 4 Ballen Relaxation 99 77 f m konstant 7 I Summe 41 1 4 2 Relaxati T onstests an hochkant liegen den unverputzten 5 HD Ballen 2 27 1 Summe 43 1 4 3 Relaxati 3 onstests an ste henden unver Tests an ein
504. sttra gende lehmverputzte VVande aus hochkant liegenden Kleinballen sind geeignet zum Bau von Strohballenhausern Zhang Faine 2005 zitiert nach King 2006 821 6 Taha Ashour 2003 The use of renevvable agricultural by products as bulding materials Ashour arbeitete im Rahmen seiner o g Dis sertation an der FAL Braunschweig und der Zagazing Universit t Benha Branch Kairo auch zum Thema elastomechanisches Verhalten von Gersten und Weizenstrohballen 6 1 Material Im Rahmen der Untersuchungen wurden 219 Weizen und 240 Gerstenballen mit den Stroh ballenpressen Welger AP 61 bzw AP 730 hergestellt Tabelle 6 1 gibt Auskunft ber Art Anzahl und Spezifikationen der im Rahmen der Arbeit hergestellten Strohballen Presskanal 36 cm x 48 cm Eigene Berechnung Tabelle 6 1 Verwendete Strohballen in Ashour 2003 Daten entnommen aus Ashour 2003 139 ff Ballen Tro l nge l cken m dichte Ptr kg m 0 60 0 74 91 67 0 67 Ballen An Ballen zahl und presse Art 210 VVei VVelger AP zen 61 bzw AP 730 240 Gerste Welger AP 0 56 0 75 66 44 611 bzw 0 66 AP 730 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 36 Die Ballen vvurden in Dichtegruppen einge teilt wobei nicht alle Strohsorten in jeder Gruppe vertreten sind siehe Tabelle 6 2 Tabelle 6 2 Dichtegruppen in Ashour 2003 Daten aus Ashour 2003 146 Dich
505. t wurde nicht untersucht Fest steht dass der Putz h lt rissfrei Allerdings ist zu erw hnen dass Schmitt flach liegende Quaderballen ver wendet bei denen sich die Dachlast auf die Werner Schmidt Schweizer Architekt Forscher und Strohballenpionier Baut in lasttragender Bauweise bis zu zwei Vollgeschossen 1 2 m dicken W nde verteilt und vergleichs weise geringe Spannungen hervorrufen Bei dieser Methode sind Setzungen der Bau teile infolge wechselnder Lasten wahrschein lich In Deutschland scheint die Anwendung dieser berzeugend einfachen Methode daher nicht m glich zu sein obwohl z B auch Block bohlenbauten ihre H he im Laufe eines Jahres ganz erheblich ndern Solange die Anschl s se dem Rechnung tragen funktionieren diese Geb ude Er oeu T Abbildung 2 1 Vorspannung durch Eigenlast Anhang lll 1 Prinzipielle berlegungen zu Vorspannsystemen f r lasttragende Strohballenw nde A 91 3 Fremdvorspannung Soll die Ballenwand sofort verputzt werden und sind Anderungen in der Geb udeh he durch alternierende Lasten unerw nscht oder nicht genehmigungsf hig werden Fremdvorspan nungen n tig Verschiedene denkbare M g lichkeiten werden folgend erl utert 3 1 Spannb nder und Spanndr hte Eine verbreitete M glichkeit Strohballenw nde vorzuspannen ist die Komprimierung mit LKW Spanngurten Diese Gurte werden normaler weise dazu eingesetzt LKW Fracht auf der Ladefl che zu arre
506. t 2 in Abbildung 5 13 Die Analyse von Tabelle 5 8 zeigt dass die hochkant liegenden Strohballen unabh ngig davon ob ein Putz aufgebracht und wie dieser Putz belastet wurde einen h heren E Modul aufweisen als die flach liegenden Ballen Wird die Last direkt in den Putz eingeleitet ist der E Modul am h chsten Bei hochkant lie genden Weizenballen liegt er mit 7 4 MN m ber 2000 h her als bei vergleichbaren Bal len ohne Putz 339 kN m Wird die Last indi rekt in den Putz eingeleitet tritt eine h here Verformung ein als bei direkter Lasteinleitung Bei den flach liegenden Ballen liegt der E Modul bei indirekter Lasteinleitung mit 0 9 MN m nur um 200 h her als bei den Ballen ohne Putz gleicher Orientierung 318 KN m Die Unterschiede zwischen den E Modulen von flach liegenden Ballen mit und ohne Putz sind insgesamt kleiner als die Unterschiede bei den hochkant liegenden Proben Abbildung 5 14 zeigt zus tzlich die gemesse nen bzw gemittelten Spannungs Stauchungskennlinien flach liegender unver putzter und verputzter direkt und indirekt belas teter Ballen Bei Probe 1 5 7 2 bei der die Last direkt in den Putz eingeleitet wurde brach der Putz bei einer Spannung von ca 38 kN m Dies macht sich in einem Anstieg der Stau chung bei deutlich niedrigerer Spannungszu nahme bemerkbar Der Putz brach direkt un terhalb der Lasteinleitungsplatte siehe Versa gensbild 1 in Abbildung 5 13 Dieses Versa gen ist
507. t Putz Schalung 4 92 k Uc Baupapier 30 cm breit zum luftdichten Anschluss St tze Putz Befestigt alle 10 cm mit Tackerklamm m N NA d 20 x lt gt gt lt gt C gt lt i S 4 4 4 a xa VVYVVE Bi 71 Jutegewebe als Putzarmierung 209 g m 15 cm breit Befestigt alle 10 cm mit Tackerkiammem Verbindung St tze Fundament mit Schwerlastankern nicht mitberechnet Verbindung St tze Lagerholz mit je 2 Schrauben 6x120 10 St tzen x 2 Schrauben 20 Schrauben Verbindung St tze Pfette je 2 N gel 5 5x160 10 N gel Raum zwischen den Lagerh lzern aufgef llt mit Perliten 0 28mx0 06mx4 92m 0 08 m 15 cm breiter Streifen Jute ber bergang Ballen Lagerholz 0 15x4 92 1 m angeheftet mit Tackerklammerm alle 10 cm 50 St ck 30 cm Baupapier auf der Wandseite der Innenst tzen 15 cm auf der Pfette zum luftdichten Anschluss Putz Holz 0 3x2 59x5 0 15x4 92 4 7 m Befestigt mit Tackerklammern alle 10 cm 2 59x5x10 4 92x10 180 Klammern St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 35 Bretter Befestigt mit einer Bauschraube 4 5x60 pro Brett und St nder 33x5 165 Schrauben Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 100 x N N N N N N N
508. t hrchen sehr gro mei t halmumfassend Blatth utchen l schmal bis mittelgro B 77 leicht gezahnt Abbildung 1 1 Gerste verandert nach Renzenb rink 1993 99 Aufhammer Fischbeck 1973 22 zenbrink 1993 98ff Aufhammer Fischbeck 1973 273ff Die Unterschiede in der Zusam mensetzung von VVinter und Sommergerste sind laut Becker Nehring 1965 46 gering Tabelle 1 1 Zusammensetzung von Gerstenstroh Daten aus Becker Nehring 1965 46 Strohart TS OS RP Gerste 87 8 82 3 3 3 Rohfett Rohfaser NfE Asche 38 2 39 7 5 3 Mit TS Trockensubstanz OS Organsubstanz RP Rohprotein NfE N freie Extraktstoffe Den Inhalt an Ger stsubstanzen geben Becker Nehring 1965 46 mit 41 9 Cellulose 22 3 Pentosane und 17 2 Lignin in der Summe 81 4 an Jeroch et al 1993 geben den Ligningehalt von Wintergerste mit 14 7 an 2 Hafer Das Wort Hafer lat Avena kommt urspr ng lich vom altsachsischen hafero und bedeutet Futter f r den Ziegenbock Die urspr ngli chen Verbreitungsgebiete des Wildhafers sind der Mittelmeerraum Zentralasien und Nordaf rika In Deutschland ist der Windhafer Avena Anhang 1 1 Beschreibung der Getreidearten fatua heimisch von dem wahrscheinlich der heutige Saathafer Avena sativa abstammt Der Hafer hat in den fr hen Hochkulturen kei ne Bedeutung und wurde vermutlich in Nord deutschland in der Bronzezeit erstmals kulti viert Hafer bildet im Geg
509. t entfernt und die VViederausdehnung der Proben ber einen Zeitraum von bis zu 91 h gemessen um zu erfahren inwieweit sich Strohballen nach einer Kurzzeitbelastung elastisch verhalten Dazu wurde der HD Ballen Kombipr fstand zus tzlich mit Wegmessern und einem Daten logger wie unter 4 3 2 2 beschrieben ausge r stet 3 4 2 11 Kriechtest mit dem Kombipr f stand Der Kriechtest an Probe 1 2 4 2 wurde mit dem HD Ballen Kombipr fstand durchgef hrt Der anf ngliche Testablauf entspricht dem oben beschriebenen f r Spannungs Stauchungstests Die SPS wurde so program miert dass nach dem Erreichen der Endspan nung von 40 KN m immer dann nachgedr ckt wurde sobald die Spannung messbar 1 Digit gefallen war Auf diese Weise wurde die Spannung ber einen Monat konstant gehalten 3 4 3 Tests mit dem Q Ballen Kombi pr fstand Die Versuche mit den Proben 1 6 1 1 1 6 1 3 wurden mit dem im Rahmen dieser Dissertati on entwickelten unter 4 3 2 2 beschriebenen Kombipr fstand durchgef hrt Die Tests fan den in einer Au enklimahalle auf Hof Nessel bach bei Grebenstein statt Getestet wurden das Spannungs Stauchungsverhalten sowie das Relaxations verhalten von Quaderballen Bei dem ersten Test Probe 1 6 1 1 brach das Hauptjoch Es wurde verst rkt und der Test fortgesetzt Bei den beiden folgenden Tests kam ein neues Stahl verst rktes Joch zum Einsatz Spannungs Stauchungsverhalten Die Proben wurden mit den u
510. t m glich Verbesserungen Weitere Tests In weiteren Tests sollen Ballenn gel angespitzte Holzleis ten oder Bambusstangen zur Stabilisierung der Wand eingesetzt werden W nde sollen lagenweise horizontal vorgespannt werden um die Stopfl cher an den Ballensto punkten zu schlie en 8 2 Wandtest 2 Aufbau einer unverputzten Wand aus flach liegenden Stroh ballen Ablauf Die HD Weizenballen f r die Wand wurden mit den in Teil Il Kapitel 4 4 Weitere Messinstrumente beschriebenen Messinstru menten gewogen und vermessen bei Bedarf gek rzt und unverwechselbar gekennzeichnet Die Ballen aus Wand 1 wurden wieder ver wendet Die Wand wurde lagenweise aufgeschichtet und nach Bedarf mit einem Holzhammer oder berzeuger gro er Holzhammer justiert Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 82 Dabei wurden die einzelnen Lagen ber eine Hilfskonstruktion zun chst horizontal mit einer Kraft von ca 250 N zusammengezogen Die Hilfskonstruktion bestand zun chst aus einem Spanngurt der ber eine mit Laufrollen verse henen Platte Abbildung 8 1 lief Hilfskonstruk tion A sp ter aus zwei Lasteinleitungskons truktionen die an beiden Enden der Wand auf die Ballen gesetzt und mittels eines Spanngur tes zusammen gezogen und durch einen zwei ten Gurt auch nach dem Abnehmen der Hilfs konstruktion in Position gehalten wurden Hilfskonstruktion B Abbildung 8 1 Abbildung
511. t werden Der Wert aus der Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung AbZ liegt im oberen Bereich des Feldes und ist somit gut und sicher gew hlt 6 2 2 W rmeleitf higkeit von Stroh proben und ballen W rmestrom senkrecht zur Faser Die W rmeleitf higkeiten von Strohproben und ballen mit W rmestrom senkrecht zur Faser werden in Tabelle 6 2 dargestellt Auch bei den hochkant liegenden Ballen ist ein direkter Ver gleich schwierig Die Streuung der Messwerte ist hier deutlich geringer als bei flach liegenden Ballen Auff llig ist dass alle Werte f r die W rmeleitf higkeit der hochkant liegenden Ballen deutlich niedriger liegen als jene der flach liegenden Der h chste Wert f r die W rmeleitf higkeit ist der Maximalwert f r Baustrohballen Dieser liegt also in einem Be reich der den bei Naturd mmstoffen blichen Toleranzen entgegenkommt 6 2 3 W rmeleitf higkeit von Strohbal lenw nden Die W rmeleitf higkeiten von W nden aus Strohballen werden in Tabelle 6 3 dargestellt Wie bei den Einzelballen best tigt sich dass bei den senkrecht orientierten W nden niedri gere Leitwerte gemessen wurden als bei den horizontal orientierten Es ist ersichtlich dass die Leitwerte der W nde h her liegen als jene der Ballen Tabelle 6 1 Testergebnisse Proben und Ballen W rmestrom parallel zur Faser Proben und Orientierung Strohart Ballen McCabe 1 Reis Weizen Acton 1994 Weizen Ashour 1 Weizen Ashour 2 Weize
512. tanteil von Welger HD Ballenpressen liegt in Westdeutschland bei 55 1994 bernahme durch den niederl ndischen Lely Konzern 2004 Welger wird wieder unabh ngig Anhang 1 3 Recherche markt blicher HD und Q Ballenpressen und ihrer Eigenschaften Welger fertigt Hochdruck Kleinballenpressen in vier Varianten die sich haupts chlich durch die Pick up Breite den Kraftbedarf und die Durch satzleistung unterscheiden In den Maschinen kommen zur Kraft bertragung nur Zahnr der und drehsteife Wellen zum Einsatz vgl Wel ger 1 Abbildung 1 1 zeigt eine Welger HD Ballenpresse im Einsatz Tabelle 1 3 enth lt die Kenndaten der Welger HD Ballenpressen r r Ti x k pes s J Kleinballenpresse Welger 1 Tabelle 1 3 Kenndaten VVelger Hochdruck Kleinballenpressen Modell Ballengr e Dichte HxBxT cm kg m3 t h AP 530 36x48 x 50 120 110 12 AP 630 36 x49 x 50 120 120 15 730 36 x 49 x 50 120 120 18 AP 830 36 x 49 x 50 120 120 20 Durchsatz Anzahl Preis Kraftbedarf Knoter Maschine Zapfvvelle kW 2 17 535 30 2 20 495 40 2 24 230 45 2 25 580 50 1 Welger 1 Czok 2005 Welger 2005 inkl MwSt Grundmodell 1 2 2 John Deere John Deere wurde 1837 in Grand Detur lllinois USA als Pflugschmiede gegr ndet und ist heu te einer der vveltgr fsten Landmaschinenpro duzenten John Deere bernahm auch einige deutsche Landtechnik Firmen wie z B La
513. tchgras eine schnellwachsende mehrj hrige C4 Pflanze Die Staude erreicht H hen bis zu 4 m und Dicken von bis zu2 cm an der Halmbasis Miscanthus bringt auf guten Standorten Ertr ge von bis zu 25 t TM a Ver mehrung ber Rhizomaustrieb Nutzungsdauer bis zu 20 Jahren In Deutschland wurde Mis canthus 2004 auf ca 325 ha kultiviert www miscanthus de Zugriff am 26 06 2007 1 4 Mechanische Eigenschaften unbeschadigter Strohhalme Wird ein Bauteil auf Biegung beansprucht bilden sich Zug und Druckzonen aus Dabei nimmt die Belastung zur Mitte des Bauteilquer schnittes hin ab das Material wird ungleich m ig belastet Daraus ergeben sich M glich keiten der Optimierung des Materialeinsatzes durch Anordnung der Materialmenge entspre m A A F ee bd Doppel T Stahltrager Druckzone 4 8 Zugzone 7 T A A 2 chend dem Krafteverlauf z B Doppel T Stahl tr ger oder durch den Einsatz unterschiedli cher Materialien Abbildung 1 2 Beton z B kann nur geringe Zugspannungen aufnehmen Daher wird im Stahlbeton diese Funktion von Armierungsst hlen bernommen Stahlbeton Balken F T ee BIST NE Abbildung 1 2 Zug und Druckzonen bei Biegebalken Optimierung durch Materialkumulierungen bzw Ver bundmaterialien Statisch gesehen ist ein Strohhalm eine ein gespannte St tze mit freiem Ende siehe Bild 1 in Abbildung 1 3 Durch das Eigengewicht des Halms und di
514. te Trockendichte Trockendichte p kg m Weizen Gerste Prw kg m pro kg m 61 70 51 3 58 9 71 80 59 7 67 3 81 90 72 1 80 1 68 1 75 7 91 100 81 0 89 0 76 5 84 1 101 110 89 9 97 9 111 120 98 8 106 8 121 130 107 7 115 7 131 140 116 6 124 6 Eigene Berechnungen Es werden keine Angaben ber die Summe der auf ihr elastomechanisches Verhalten berpr ften Strohballen im Allgemeinen und die Anzahl der Strohballen in den einzelnen Dichtegruppen im Speziellen gemacht 6 2 Spannungs Stauchungs Beziehung Weizen und Gerstenballen wurden flach lie gend horizontal orientation flat und hochkant liegend vertical orientation on edge bis zu einer maximalen Spannung von 34 5 kN m flach liegend bzw 56 KN m hochkant lie gend belastet Ashour stellt fest dass die Spannungs Stauchungskennlinien dichter Ballen unabh n gig von der Strohart und der Ballenorientierung steiler verlaufen als die Kennlinien weniger dichter Ballen W hrend die Kennlinien der dichten Ballen im von Ashour untersuchten Bereich ann hernd linear verlaufen weisen die Ballen mit abnehmender Dichte eine zuneh mende Nichtlinearit t auf Die Kennlinien hochkant liegender Ballen verlaufen unabh n gig von der Strohsorte steiler als die flach lie gender Ballen Die Kennlinien von Weizenstrohballen verlau fen unabh ngig von der Dichte steiler als die von Gerstenstrohballen Dies ist bei hochkant
515. teilheit der Kennlinien ist keine Tendenz erkennbar Abbildung 2 31 Probe 1 5 3 1 vor dem Test und entspanntes Ballengarn nach dem Test Probe 1 5 3 3 Tabelle 2 13 Physikalische Balleneigenschaften und Testergebnisse HD Ballen aus Weizenstroh stehend ohne seitliche Einspannung Proben Abmessungen u Pir 10 Oe E40 Ep E Modul nummer m g g kg m kN m kN m kN m b h 1 5 3 1 0 710 0 489 0 367 0 121 91 15 15 55 20 06 0 51 166 71 1 5 3 2 0691 0 482 0 361 0 107 97 961 13 39 16 41 0 88 151 86 1 5 3 3 0 671 0 480 0 371 0 110 106 271 17 62 15 67 1 41 198 72 Ballen 0 691 0 484 0 366 0 113 98 4591 15 521 17 380 0 935 172 430 u Massespezifischer Feuchtegehalt pr Trockendichte 010 Spannung bei 10 Stauchung Oe Span nung am Ende des Proportionalbereiches 49 Stauchung bei einer Spannung von 40 kN m ez Null punktverschiebung 2 Mittelwert aus den betreffenden Werten Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 62 3 Untersuchung der Querdehnung bei nicht eingespannten Ein zelballen VVahrend der Spannungs Stauchungstests an flach und hochkant liegenden nicht einge spannten Strohballen vvurden bei 11 Proben die Pr fk rperlange alle 5 kN Spannungsans tieg gemessen und so die Querdehnung auf genommen Die physikalischen Daten der entsprechenden Proben k nnen 0 und 2 2 1 entnommen wer den Abbildung 3 1 zeigt die Querdehnung aller
516. tein leitungsbereich da sich der Ballen st rker verformt als die Putzschicht z B Var dy MacDougall 2006 u Abbildung 2 2 Typische Versagensbilder verputz ter Ballen bei direkt und indirekt belastetem Putz 60 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 2 2 Elastomechanisches Verhalten von V anden aus Strohballen Die Ausf hrungen vverden untergliedert in 1 Vertikale Lasten Belastung der VVand durch Auflast 2 Horizontale Lasten senkrecht zur VVand ebene Direkt auf die VVand vvirkender VVinddruck 3 Horizontale Lasten in der Richtung der VVandebene Die VVand nimmt VVindkrafte aus anderen W nden aus Aussteifung Siehe auch Abbildung 2 3 N 1111111 1111111 Abbildung 2 3 Belastungsarten Vertikallast 1 Horizontallast senkrecht zur VVandebene 2 Hori zontallast in der VVandebene 3 2 2 1 Vertikale Lasten Unverputzte W nde Das Verhalten unverputzter Wandelemente ist auf den ersten Blick hnlich dem unverputzter Einzelballen Aufgrund der gr eren H he bei gleicher Breite kommt es zu folgenden Versa gensbildern vgl Abbildung 2 4 1 Schr gstellung der kompletten Wand 2 Schr gstellung der oberen Lasteinleitungs platte 3 Ausbeulen der Wand z B Bou Ali 1993 J 1 1 2 3 Abbildung 2 4 Verhalten unverputzter VVande unter Horizontallast Schragstellung der Wand 1 Schr gstellung der oberen Lasteinleitun
517. tell baren Stahlb ndern ber einen pneumatisch hydraulischen Antrieb zusammen gepresst werden k nnen Dieser Pr fstand ist zum Auf bringen von Kr ften bis zu 45 KN geeignet Er wurde im Rahmen dieser Dissertation entwi ckelt und f r die Wandtests 1 4 verwendet Zur Wegmessung wurden Ma b nder mit Millime terteilung verwendet Die Kraft und Relaxati onsmessung erfolgte wie in 4 3 3 beschrieben Abbildung 4 6 Wandpr fstand 1 4 3 5 2 V andpr fstand 2 Der VVandpr fstand 2 stellt eine Weiterentwick lung des VVandpr fstandes 1 dar Anders als bei diesem vvird die aufgebrachte Kraft von stabilen Stahlrahmen aufgenommen VVand pr fstand 2 erlaubt auch das Aufbringen von Horizontallasten Mit diesem VVandpr fstand vvurden die VVandtests 5 8 durchgef hrt Bei den VVandtests 5 und 6 erfolgte die Messung wie unter 4 3 5 1 beschrieben bei den Wand tests 7 und 8 wie unter 4 3 2 2 dargestellt Abbildung 4 7 Wandpr fstand 2 78 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 4 4 Weitere Messinstrumente 4 4 1 Hygrometer Thermometer Zur Messung der relativen Luftfeuchte und Temperatur im Ballen vvurde ein Fernsen sor Hygrothermometer des Herstellers Extech Modellnummer 448515 vervven det Das Messgerat vvurde mittels Exsikkator l sungen abgeglichen Dabei wurde fest gestellt dass das Ger t in einem Feuch tebereich ber 60 rH hinreichend ge naue Werte
518. ten aus Bohlen I Tr gern oder gedammten Hohlprofi len aus Holzwerkstoffen zuk nftig evtl auch aus Recycling oder Biopolymerprofilen Mine ralische oder metallische Profile sind aufgrund ihrer hohen W rmeleitf higkeit ungeeignet Die Rasterabst nde betragen im klassischen Holz rahmenbau laut Kolb 1998 887 62 5 cm oder 65 0 cm im Strohballenbau bis zu einem Me ter Die Strohballen werden zwischen die St tzelemente hochkant liegend oder stehend eingef llt und mittels Dreikantleisten fixiert Rahmensysteme unterscheiden sich grund s tzlich von Skelettsystemen durch 1 geringe re St tzenabst nde 2 St tzendimensionen quadratische St tzen beim Skelettbau rech teckige St tzen beim Rahmenbau 3 kein Verlegen der Ballen im Verband bei Rahmen systemen Horizontalaussteifung Aufgrund des gerin gen Rasterabstandes sind Rahmensysteme pradestiniert f r Aussteifungen mit Plattenma terial oder Diagonalschalungen Teil III Konstruktionen aus Strohballen baubar sind Strohballen in allen Orientierun gen Da W nde aus hochkant liegenden Klein ballen trotz ihrer geringeren Dicke einen nied rigeren U Wert aufweisen sollte diese Orien tierung im Verband verlegt verwendet wer den Horizontalaussteifung Durch Diagonalscha lung Windrispenb nder und bei geringen Ras terma en durch Diagonalschalung oder Plat tenmaterial Wandbekleidung Bei geringen Rasterma en lt 1 5 m eignet sich diese Konstruktion
519. ter Holz oder Bambusstab zum Verbinden von Strohballen Ballenorientierung B mk stehend hochkant liegend flach liegend S s HL hl FL fl Bb Skelett A Ballenb ndiges Skelett Bestimmtheitsma B ein Ma der Statistik f r den Anteil der erkl rten Varianz eines Zu sammenhangs R BET Theorie B Theorie zur Erklarung und Berechnung von Sorptionsvorgangen C c F Energie in der BET Theorie mit der die erste Wassermolek llage an die Innen Oberflache eines Baustoffes gebunden ist c F Spezifische VVarmekapazitat eines Stof fes JK kg C F W rmespeicherf higkeit eines K rpers JIK California A Califorina Code California Code B Kalifornische Strohballen bauregeln California Code B Lasttragendes offenes Strohballenbausystem nach den Regeln des California Code D D A Direkte Belastung Datenlogger B Mikroprozessorbasierende Baugruppe zur Datenaufzeichnung Dichte B Physikalische Gr e die eine Mas severteilung beschreibt Masse pro Volu men m V kg m p Doppelskelett B Skelettbausystem bei dem St tzen beidseitig vor der VVand stehen Doppelsk A Doppelskelett Duktilitat B Eigenschaft eines VVerkstoffes sich bei Uberbelastung stark zu verformen Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen 157 E E F Elastizitaismodul kN m N mm e F Eulersche Zahl 2 71828 E Modul B Siehe Elastizitatsmodul E
520. tests an unverputzten W nden aus flach liegenden HD Weizenballen davon 1 Spannungs Stauchungstest an einer unverputz ten Wand aus hochkant liegenden HD Weizenballen Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden 65 Summe Spannung Stauchung 2 3 Schubtests an W nden aus HD VVeizenballen 1 Summe Schubtests 2 4 Relaxationstests an W nden aus HD Weizenballen m h x Epsilon konstant Summe Relaxationstests Summe Wandelemente Summe Tests T ilki 18 225 Spannungs Stauchungstest an einer verputzen VVand aus flach liegenden HD Weizenballen Schubtest an einer unverputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen Schubtest an einer verputzen Wand aus flach liegenden HD Weizenballen Relaxationstests an unverputzten W nden aus flach liegenden HD Weizenballen davon 1 Relaxationstest an einer unverputzten Wand aus hochkant liegenden HD Weizenballen Relaxationstest an einer verputzten Wand aus flach liegenden HD Weizenballen 3 2 Begr ndung zur seitlichen Einspannung der Testballen Die urspr ngliche Planung des Testprogramms sah keine seitliche Einspannung der zu testen den Strohballen vor Ziel der Tests an Einzel ballen war einerseits das Verhalten von Ein zelballen an sich zu untersuchen und ande rerseits vom Verhalten der Einzelballen R ck schl sse auf das Verhalten von W nden aus Strohballen zu zieh
521. tieren Beim Strohballenbau werden die Spannb nder durch hierf r vorge sehene Aussparungen im Fundament und ber den oberen Abschluss der Strohballenwand den Ringbalken gelegt Die B nder werden wie beim Festzurren der Ladung eines LKW mittels Spannschl ssern gespannt prim res Spannsystem Da LKW Spanngurte und vor allem die dazugeh rigen Spannschl sser teuer sind wird nach Erreichen der gew nschten Kompression die Wand durch andere Spann b nder oder Spanndr hte arretiert sekund res Spannsystem und die LKW Spanngurte wie der entfernt Diese Technik wird beispielsweise von Amazon Nails und Barbara Jones in Gro Britannien eingesetzt Die LKW Spanngurte k nnen durch beliebige andere Systeme wie z B Kettenz ge Klemmz ge oder Gewindespannschl sser die den glei chen Zweck erf llen ersetzt werden Denkbar sind auch Systeme bei denen das sekund re Spannband in der Wand verbleibt Hierdurch w rde ein Arbeitsschritt eingespart werden Abbildung 3 1 Vorspannung durch LKW Spanngurte Barbara Jones ist die Gr nderin von Amanzon Nails einer britischen Gruppe die es insbesondere Frauen erm glichen m chte ihre eigenen Wohnungen zu bauen Amazon Nails kommt es dabei nicht nur auf preisg nsti ges und kologisches Bauen an sondern auch auf die soziale Komponente der Herstellung des eigenen Heims gemeinsam mit Anderen 3 2 Gewindestangen Auch hier lassen sich Systeme unterscheiden
522. tion herangezogen vverden z B Pyramidendach kann die Spannvveite nochmals deutlich erh ht vverden Der Finsatz vveiterer tragender Ele mente Hybridkonstruktion z B einer tragen den Mittelwand oder von St tzen vergr ert die Spannweite und damit den Anwendungs bereich deutlich vgl Abbildung 5 2 2 In der Regel ist es w nschenswert auf der S dseite des Geb udes gr ere Fensterfl chen anzuordnen als auf der Nordseite Die sem Wunsch steht zun chst die Maxime der gleichm igen vierseitigen Belastung entge gen Eine M glichkeit die S dseite bei gleich bleibender Belastung st rker zu ffnen ist eine Teil III Konstruktionen aus Strohballen Verringerung der Fl chenlast des S ddaches Im Norden Osten und Westen k nnten schwe re Gr nd cher im S den z B ein leichtes Fotovoltaikdach angeordnet werden Gr nd cher k nnen ab einer Wandst rke von 70 cm sinnvoll eingesetzt werden Bei gr eren Wandst rken ist das gew hlte Tragsystem des Daches ballenhohe Sparren der begrenzende Faktor Werden hier andere Tragsysteme wie z B unterspannte Tr ger Fachwerktr ger oder Raumtragwerke einge setzt k nnen bei zvveiseitiger gleichm iger Belastung und einer Wandbreite von 1 3 m durchaus Spannweiten von ber 15 m realisiert werden was M glichkeiten z B im Sporthal len oder Industriebau er ffnet Bei vierseitiger gleichm iger Belastung aller W nde und quadratischem Grundriss sind be
523. tionsisothermen poriger Baustoffe bei einer Luftfeuchte nahe 1 bzw 100 einen steilen Verlauf zeigen ist derjenige von quellbaren Polymeren mehr oder minder flach 2 3 Material und Methode 2 3 1 Proben Untersucht wurden insgesamt 24 Proben je weils drei Proben aus losem Weizen Gersten Roggen Dinkel und Bohnenstroh sowie 26 ungebundenes VVasser tiefere Temperatur h here Temperatur Feuchtegehalt u g g Desorption Adsorptiv gebundenes VVasser Adsorption Ausgangstemperatur 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 Relative Luftfeuchte Abbildung 2 1 Sorptionsisotherme schematisch ver ndert nach Willems Schild Dinter 2006 5 27 Die Sorptionsisotherme der meisten por sen Baustoffe vveisen einen S f rmigen Verlauf auf wie in Abbildung 2 1 dargestellt Ab ca 95 relativer Luftfeuchte beginnt der berhygros kopische Bereich Es ist nun ungebundenes Kapillarvvasser im Baustoff vorhanden Sorptionsisothermen zeigen im in Geb uden blichen Temperaturbereich eine geringe Temperaturabhangigkeit die im Allgemeinen f r mineralische Baustoffe vernachlassigt vver den kann Es gilt Je h her die Temperatur umso tiefer die Sorptionsisotherme und je niedriger die Temperatur umso h her die Sorptionsisotherme vgl VVillems Schild Dinter 2006 5 26ff Klopfer 2002 347ff Bei landwirtschaftlichen Produkten erfolgt die Bezeichnung der Gutfeuchte in wissenschaftli chen Arbeiten a
524. tizitatsmodul Der Elastizit tsmodul kurz E Modul ist ein Proportionalitatsfaktor und entspricht der Stei gung der Hooke schen Geraden im Span nungs Stauchungsdiagramm Au erhalb eines linearen Bereiches in einem Spannungs Stauchungsdiagramm kann der E Modul durch das Anlegen einer Tangente f r einen bestimmten Punkt bestimmt werden D D 5 Hooke sche Gerade dG 00 Tangente Stauchung Abbildung 1 6 E Modul und Hooke sche Gerade do F de Dabei ist E Elastizitatsmodul do Spannungs nderung de Stauchungs nderung vgl L pple 2006 151 Tabelle 1 1 E Module einiger VVerkstoffe nach Lapple 2006 320 eigene Umrechnung VVerkstoff E Modul GPa Beton 25 30 Eisen 210 Holz Fichte 10 Hart PVC 3 0 249 9 1 4 Poisson sches Geseiz Aus der Beanspruchung eines Bauteils resul tiert nicht nur eine Verformung in Kraftrichtung L ngsstauchung sondern wie bereits darges tellt ebenso eine Verformung in Querrichtung wobei eine Zugbelastung eine Querstauchung eine Druckbelastung eine Querdehnung her vorruft siehe Abbildung 1 7 Das Verh ltnis von L ngs zu Querstauchung wird durch des Poisson sche Gesetz beschrie ben 1 6 Eg Dabei ist a Querdehnung u Querkontraktionszahl Langsstauchung E Modul N mm 25 000 30 000 210 000 210 10 10 000 10 10 3 000 3 500 E Modul kN m 25 10 30 10 3 10 3 5 10 Abbi
525. trasburger 2002 133ff Aufhammer Fischbeck 1973 23 6 Markh hle Die Markh hle ist der durch die Nodien unterteilte gewebefreie Raum in der Halmmitte 1 3 Kurzbeschreibung der Getreidearten und untersuchten Pflanzen In diesem Abschnitt werden die Getreidearten und untersuchten Pflanzen kurz dargestellt Eine ausf hrlichere Beschreibung enth lt An hang 1 1 Beschreibung der Getreidearten 1 3 1 Geetreidearten Gerste Die Gerste lat Hordeum gilt neben dem Wei zen als das lteste Getreide Sie ist sowohl in hei en Klimazonen z B Arabien als auch in gem igten oder k hlen Klimazonen in Nor wegen bis zum 70 Breitengrad und sogar in hochalpinen Lagen ber 4600 m ber NN ver breitet und ist deutlich anspruchsloser als Wei zen Gerste wurde im Altertum in den Hochkul turen Mittel und Westasiens gyptens und Europas angebaut und erlangte in Griechen land eine hohe kultische Bedeutung vgl Brockhaus 1989 378f Renzenbrink 1993 98ff Hafer Das VVort Hafer lat Avena kommt urspr ng lich vom alts chsischen hafero und bedeutet 20 Futter f r den Ziegenbock Die urspr ngli chen Verbreitungsgebiete des Wildhafers sind der Mittelmeerraum Zentralasien und Nordaf rika In Deutschland ist der Windhafer Avena fatua heimisch von dem wahrscheinlich der heutige Saathafer Avena sativa abstammt Der Hafer hat in den fr hen Hochkulturen kei ne Bedeutung und wurde vermutlich in Nord
526. truktion und eines VVarmedammverbundsystems Bel die sem Vergleich wird von gleichen U VVerten der Konstruktionen ausgegangen Deutlich ist zu erkennen dass der Dammstoff die Hauptunterschiede zvvischen den Konstruk tionen ausmacht VVahrend die Strohballen bei der Strohballenkonstruktion praktisch nicht ins Gewicht fallen macht der Anteil des Damm stoffes bei der mit Mineralwolle ged mmten Konstruktion ber die H lfte des Prim rener giebedarfes aus Der h here PEI der Trag konstruktion von Holzrahmen Mineralwolle gegen ber Holzrahmen Strohballen resultiert aus der Beplankung der Holzrahmenkonstruk tion die n tig ist um die Mineralwolle in der Wand zu fixieren Einen noch h heren Prim r energiebedarf weisen die Kalksandsteine in der Tragkonstruktion des VVarmedammver bundsystems auf F r den hohen Anteil von Sonstiges ist im Fall des W rmeverbundsys tems der zum Fixieren der EPS Platten einge setzte mineralische Kleber verantwortlich N o o gt lt Q gt o o U1 o Holzrahmen Holzrahmen KS VVand EPS Strohballen Mineralvvolle D mmung O Tragkonstruktion MStahlteile O D mmstoff El Putz El Sonstiges Abbildung 4 2 Vergleich der Prim renergieinhalte von Strohballen und konventionellen W nden bei gleichen W rmedurchgangskoeffizienten ohne Be r cksichtigung von Sockel und Fundament Einfluss des Bekleidungssystems auf den Pr
527. tte wurden die Zylinder beim Umsetzten aus der Mitte verschoben um die Schr gstellung zu korrigieren Rechts wurde die Schragstellung berkompensiert dies f hrte zu einem Verdre hen der Wand und zu einem Ausbeulen der Begrenzungselemente an dieser Seite Die M M glichkeit die Zylinder an einer beliebigen Stelle zwischen den Jochen einzusetzen er wies sich somit als sehr vorteilhaft Ergebnisse Insgesamt verlief der Test ber aus erfolgreich Die Stauchung von 9 fiel deutlich geringer als erwartet aus Zum Ende des Relaxationstests nach 713 Stunden betrug die Restspannung noch 50 4 der Ausgangs spannung Im Horizontallasttest ergab sich am Wandkopf eine Verformung von 180 35 mm bei einer Kraft von 5 14 kN Nach dem Entfer nen der Last nahm die Wand ann hernd ihre urspr ngliche Position wieder ein Verbesserungen Weitere Tests Bei weiteren Tests sollte die Nutzung der M glichkeit die Zylinder zwischen den Jochen zu verschieben vorsichtiger eingesetzt werden Standardm ig sollten direkt ber den Oberjochen Gewinde stangen als Zugelemente eingebaut werden Abbildung 8 5 VVandtest 5 VVand vor der Belastung 1 bei einer Spannung von 40 kN m 2 vor dem Horizon tallasttest 3 und bei einer Horizontalkraft von 5 14 kN 4 5 Anhang ll 2 Darstellung der Versuchsergebnisse zum elastomechanischen Verhalten A 86 8 6 Wandtest 6 Aufbau Spannungs Stauchungs und Relaxationstest an einer
528. tverschiebung flach liegender Ballen oHL F Nullpunktverschiebung hochkant lie gender Ballen q F Querdehnung F Stauchung hochkant liegender Q Ballen 90 ev F Vorkomprimierung m Teta 8 F Temperatur C Oier F Referenztemperatur C Lambda F VVarmeleitfahigkeit W mK My u F Querkontraktionszahl Rho p F Dichte kg m F Trockendichte kg m Sigma o F Druckspannung kN m 10 F Druckspannung bei 10 Stauchung kN m Oa F Druckspannung am Anfang des Propor tionalbereiches kN m F Bruchspannung N mm Oe F Druckspannung am Ende des Proportio nalbereiches kN m F Horizontalspannung bei W nden aus flach liegenden HD Ballen kN m F Horizontalspannung bei W nden aus hochkant liegenden HD Ballen kN m Omax F Maximalspannung kN m Os F Startdruckspannung kN m Or F Restspannung o F Restdruckspannung kN m On a F Restspannung nach 24 h F Restspannung flach liegender Bal len 24 h On zaBHL F Restspannung hochkant liegender Ballen nach 24 h Onzar k F Restspannung flach liegender Bal len im Kombitest nach 24 h F Restspannung hochkant liegender Ballen im Kombitest nach 24 h OrzHLL F Restspannung hochkant liegender Ballen im Langzeittest nach 24 h Oraawr F Restspannung einer Wand aus flach liegend
529. tzes Abbildung 9 2 Hochkant liegende Ballen versagen durch ein Ausbeulen des Putzes bevor es zum Zerdr cken kommt Abbildung 9 3 So erklart sich der grofse Unterschied zwischen den Orientierungen vgl Var dy MacDougall 2006 14 Abbildung 9 2 Typisches Versagen eines flach liegenden Ballen Vardy MacDougall 2006 7 Abbildung 9 3 Typisches Versagen eines hoch kant liegenden Ballens Vardy MacDougall 2006 8 3 Die Druckfestigkeit und die Dicke des Put zes selbst haben einen signifikanten Effekt auf die Druckfestigkeit des Ballens Dabei hat die Putzdicke gr ere Auswirkung als die Festig keit Aus der Verdoppelung der Putzst rke resultiert ein Anstieg der Druckfestigkeit um 65 aus einer Verdoppelung der Putzdruck festigkeit nur eine Steigerung der Ballenfestig keit um 25 siehe Abbildung 9 4 200 180 160 140 120 100 80 60 Ultimate Strength kN m 40 Experimental Trendline 20 Theoretical 0 10 20 30 40 50 60 Plaster Thickness mm Abbildung 9 4 Anstieg der Druckfestigkeit bei Erh hung der Putzstarke Vardy MacDougall 2006 10 Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und vvanden A 42 4 Die Druckfestigkeit aller getesteten Varian ten bis auf hochkant stehend 12 7 m Putz lag deutlich ber der in typischen VVohngebau den auftretenden Anforderungen 5 Die E Module der unterschiedlichen Proben differi
530. ube 6x80 pro Latte 10 Strohschrauben und 10 Schrauben 6x80 St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung 30 Bretter Befestigt mit einer Schraube 4 5x60 pro Brett und Latte 30x5 150 Schrauben Konstruktion laut California Straw Bale Code Anhang 111 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 105 5b Tonnengew lbe Putz Schalung t Holzschalung 2 2 12 1 4 berlappung Befestigt CO 5 j O Lagerholz innen 4 6 Lagerholz au en 6 10 Zwischenraum aufgef llt mit Perliten 0 04x0 23 0 23x0 05 2 x3x2 0 09m Strohballen 1 m lang jeder 2x auf Gehrung geschnitten 3 pro Lage 19 Lagen 57 Strohballen Ballen mit 3 Lagen 8 mm Sperrholzstreifen 6 cm breit Gew lbe wird mit Verpackungsbandem gespannt die ber den Sperrholzstreifen laufen Achsabstand der Streifen 0 91 m Insgesamt 35 m Verpackungsband 4 Verpackungsbandklemmen 102 m Sperrholzstreifen Innen 10 cm breiter Streifen Jute ber bergang Ballen Lagerholz 0 6 m angeheftet mit Tackerklammem alle 10 cm 60 St ck Innenputz Lehm 4 cm Au enputz 1 cm St lpschalung auf Sperrholzstreifen im oberen Bereich auf Aufschieblinge aus Kantholz 4 8 insges 10 5 m Aufschieblinge ausgesteift mit 2 Brettern 0 22 15 Aufgeschraubt 4 5x50 befesti
531. uchung und Kriechen Sie vvird hier nach folgender Formel ermittelt s 100 x 0 Dabei ist ge Geesamtverformung 96 X Verformung Hohenanderung m cm mm Xk Verformung H henanderung durch Kriechen m mm ho Ausgangshohe des Versuchsballens in Anlehnung an D N EN 822 m mm 3 3 9 Ausgangsquerschnitt der Ver suchsballen in Anlehnung an DIN EN 826 Der Ausgangsquerschnitt der Versuchsballen vvird in Anlehnung an D N EN 826 vvie folgt ermittelt Dabei ist Ao Ausgangsquerschnitt des Probek rpers senkrecht zur Belastungsrichtung m l Ausgangslange des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m b Ausgangsbreite des Ballens in Anleh nung an D N EN 822 m alternativ die Breite des Kanals der vervvendeten Strohballenpresse 3 3 10 Druckspannung in Anlehnung an DIN EN 826 Die Druckspannung vvird definiert als der Quo tient aus der auf den Versuchsballen aufgeb rachten Kraft und dem Ausgangsquerschnitt Abvveichend von der D N vvird die Spannung in kN m angegeben F ist o Druckspannung kN m F Druckkraft senkrecht zur Quer schnittsflache kN Ao Ausgangsquerschnitt des Probek rpers senkrecht zur Belastungsrichtung m 3 3 11 Druckspannung bei 10 Stau chung 0 Die Druckspannung 04 wird in Anlehnung an DIN EN 826 als die Spannung definiert die anliegt wenn der Strohballen um 10 ge staucht ist Abvveichend von der DIN wird die Spa
532. ude mit Au enab messungen von 15 7 mx 15 7 m in Hybrid bauweise ist ein gro z giges Wohnhaus f r eine gro e Familie das zus tzlich Platz f r einen B roraum bietet Abbildung 6 2 und Abbildung 6 3 zeigen Grundrisse Schnitte und Ansichten des Geb udes Tabelle 6 2 k nnen relevante Daten entnommen werden Das Raumprogramm umfasst im EG einen Eingangsbereich 14 95 m dem unter der Treppe ein WC 1 m zugeordnet ist Von diesem Eingangsbereich aus sind das B ro 22 78 m die K che 16 62 m und der Ess bereich 28 97 m erreichbar Dieser Essbe reich ist teilweise zweigeschossig und wird ber ein Oberlicht im Dach belichtet Er fun giert als weiterer Verteiler von dem aus ein zweites WC 3 45 m welches auch Wasch maschine und Trockner beherbergt ein Haus wirtschaftsraum mit Aufenthaltsqualit t 10 45 Grundriss EG Ansicht von Norden m der gro e Wohnbereich 57 41 m und die Bibliothek 14 56 m erreichbar ist Im OG befindet sich ein G stezimmer 20 91 m ber die Galerie oberhalb des Essbereiches sind das Elternschlafzimmer 20 47 m mit direkt zugeordnetem Bad 4 22 m ein weite res Bad 6 89 m und 4 Kinderzimmer zvvi schen 20 65 und 22 72 m und ein Abstell raum 4 22 m erreichbar Die lasttragenden Strohballenw nde sind im System E aus 130 cm dicken Strohballen im EG und 70 cm dicken Strohballen im OG er richtet Innen sind alle Au enw nde mit Lehm putz vers
533. ufz Lattung 3 5 eine pro St nder Befestigt mit 6x80 Bauschrauben alle 52 cm 6 Schrauben pro St nder x 6 St nder 36 Schrauben St lbschalung 2 2 12 1 4 berlappung 31 Bretter f r 2 75 m Befestigt mit 4 5x60 Maschinenschrauben pro Brett und St nder 31x6 186 Schrauben Dimensionierung entsprechend Kolb 1998 79ff Anhang 11 2 Zeichnerische Darstellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen A 102 3 Scheibentragwerk Scheibe Schalung TT III ii St lpschalung 2 2 12 1 4 berlappung DITTTITITTTITTTT TUUT TT TTTTTDUTTTTTTTTUUUTUTTTTT T T T TUT TU VV VY M E ne He re 7 I 2 7 gt gt a zu L L L L L Li l L L L L En L L Li Lai L L az n L En L an L L En En L L zi d l Li L L L mrm L L un L L x L L 1 i L BB L EGE Yama cas Tasa VERY P Ra Verbindung KLH Ballen mittels Schraub sen und Ballengarn Pro Ballensto und ende zwei sen 6 Ballenlag
534. um f r Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft Hrsg 2004 Betriebsplanung in der Landvvirt schaft 2004 2005 CD KTBL Kuchling H 2001 Taschenbuch der Physik 17 Auflage Fachbuchverlag Leipzig Kunze R F 1987 Lexikon der Landtechnik Getreide und Halmfruchternte Vogel Fachbuchverlag W rzburg Leible L Arlt A F rni B K lber S Kappler G Lange S Nieke E R sch C Wintzer D 2003 Energie aus bioge nen Rest und Abfallstoffen Bereitstellung und energetische Nutzung organischer Rest und Abfallstoffe sowie Nebenproduk te als Einkommensalternative f r die Land und Forstwirtschaft M glichkeiten Chan cen und Ziele Forschungszentrum Karls ruhe Land amp Forst 35 2005 Krone Schlagkraft mit neuer BP 1290 HDP Deutscher Landwirt schaftsverlag Hannover Lohse T 2002 Lebensmittellagerung ohne K hlung Grundlagen und Qualit tskriterien Modellierung und Simulation Richard Pflaum Verlag GmbH Co KG M nchen Bad Kissingen Berlin D sseldorf Heidel berg Massey Ferguson 2007 MF 1800 Hochdruckpressen Vielseitig und leistungs stark durch Center Line Technologie AGCO Limited Duluth Georgia USA Mayor and City Council of Tucso Arizona 1996 Tucso Pima County Strawbale Code Appendix Chapter 72 Straw Bale Structures McCabe J 1994 The Thermal Resistivity of Straw Bales for Construction Master Thesis Minke Gernot 2000 D cher begr n
535. ummern 1 1 1 1 bis 1 1 1 6 verwendet Tabelle 2 1 listet physikalische Balleneigen schaften sowie Testergebnisse auf Beobachtungen W hrend des Pressens ist in den Ballen ein Knistern zu vernehmen Es wird kein Rei en des Polypropylengarns verzeichnet Nach dem Entfernen der Last dehnen sich die Ballen schnell wieder aus Unter zunehmender Spannung wird neben der vertikalen Stauchung eine L ngendehnung beobachtet die mit steigender Spannung ab nimmt und die gegen Ende des Testes fast zum Erliegen kommt N N O Q o O x b 5 c G 2 o o 20 30 40 50 60 70 Stauchunq 76 96 kg m 1 1 1 4 117 73 kg m3 69 71 kg m 1 1 1 5 111 08 kg m 71 16 kg m 1 1 1 6 107 41 kg m Abbildung 2 1 Spannungs Stauchungsdiagramm Kleinballen flach liegend ohne seitliche Einspan nung Das Spannungs Stauchungsdiagramm Abbildung 2 1 zeigt die ermittelten Kennlinien ber den gesamten Messbereich Deutlich ist die hnlichkeit der Kurven eines Dichteberei ches untereinander aber auch zwischen den beiden Dichtebereichen zu erkennen Auff llig ist dass die Kurven bei den dichten Ballen deutlich steiler der Elastizitatsmodul also h her ist als bei den lockeren Ballen Bei den dichten Ballen ist zun chst bis ca 20 kN m ein ann hernd lineares Verhalten er kennbar ber diesen Bereich hinaus gewin nen die Proben bis zum Ende des gemesse nen Ber
536. ung m kg m differenz K mK W total keit A m K W VV mK McCabe 1 0 58 133 9 4 16 5 9 7 0 061 McCabe 2 0 42 133 19 2 20 5 8 6 0 059 McCabe 3 0 42 133 10 9 21 8 9 7 0 046 5 Acton 1994 Tests an Strohballen Getestet wurden drei 2 string Ballen flach lie gend aus Weizenstroh Strohfeuchte 4 5 Die Temperaturdifferenz wird nicht erw hnt Die Messung erfolgte mit einer VVarmesonde Zitiert in Stone 2003 5 BuildingGreen Online 28 06 2007 Wimmer et al 2001 77 Anhang 1 5 Zum Stand der Forschung zur VVarmeleitfahigkeit von Stroh A 24 Tabelle 5 1 Tests Acton 1994 vgl BuildingGreen 2007 Test Orien B dicke b B dichte p Temperatur R Wert R VVert W Leitf hig tierung m kg m differenz K mK W total keit A m K W VV mK Acton 0 46 76 87 16 9 20 7 7 9 2 0 059 0 05 6 Ashour 2003 Tests an Strohballen Tests an VVeizen und Gerstenstrohproben bei 8 verschiedenen Dichten zwischen 82 und 138 kg m bei VVeizen bzw 68 und 98 kg m bei Gerstenproben gemessen bei drei verschiede nen Temperaturen vvo diese Temperaturen gemessen vvurden vvird nicht klar 10 2 VVei zen 9 3 Gerste 20 7 und 34 2 C Das genaue Testsetup vvird aus der Beschreibung nicht klar VVarmestrom vermutlich in Halmrichtung E a E z E 006 17 E X Ergebnisse Die VVarmeleitfahigkeit A steigt mit steigender Temp
537. ung der o Linie 3 Bereich von e 30 50 mit einer Zunahme der Spannungen und einem stetig wach senden E Modul Es wurde festgestellt dass die Steifigkeit der Ballen mit steigender Dichte zunimmt Es wur de eine plastische Verformung festgestellt und mit 35 direkt nach dem Versuch und ca 25 nach etwa einem Monat quantifiziert Die Querdehnung wurde bei einer Stauchung von 50 in L ngsrichtung mit s 16 und in Ballenquerrichtung mit 13 3 an gegeben vgl Danielewicz Reinschmidt 2007 33 10 3 Relaxation 10 3 1 Einzelballen Es wurden insgesamt 5 Ballen gepr ft Ge messen wurde die Spannungsabnahme bei Stauchungen zwischen e 10 und 30 ber unterschiedliche Zeitr ume Ergebnisse siehe hierzu Abbildung 10 1 Die Relaxationsgeschwindigkeit nimmt mit der Zeit ab In der ersten Stunde nach Beginn der Mes sungen ist bei allen Proben ein schneller Spannungsabbau auf durchschnittlich 76 der Anfangsspannung zu beobachten Inden ersten zwei Tagen nach dem Beginn der Messung erfolgte ein weiterer wesent licher Spannungsabfall auf durchschnittlich 59 der Anfangsspannung Nach etwa zwei Wochen war eine Stabili sierung bei durchschnittlich 51 zu erken nen Zum Ende der Tests nach 33 Tagen lag die Spannung im Durchschnitt bei 48 der Ausgangsspannung Die Relaxation ist abh ngig von der Anfangs spannung bzw der Stauchung o Der Spannungsabbau im Ba
538. ung wurde auf 36 cm Kanal ma der Strohballenpresse abgesenkt und das Pr fprogramm gestartet Zun chst wurde durch das Absenken der Lasteinleitungsplatte eine Kraft von 1 7 KN aufgebaut Diese ent spricht je nach Ballenl nge einer Spannung von bis zu 3 7 KN m Ab diesem Punkt be gann die Wegmessung Es wurde Weg ge steuert mit einer Geschwindigkeit von 0 42 mm s bis zum Erreichen des maximalen Kol benweges vom 250 mm erreicht nach 10 Mi nuten gefahren Nach dem Entlasten des Ballens wurde der Versuch mit der n chsten Probe wiederholt Auf diese Weise wurden insgesamt 12 Weizenballen gepr ft berechnet Alle Werte werden als Argumente angegeben Die jeweilige Standardabweichung wurde mit Microsoft Excel berechnet Darauf aufbauend wird die Standardabweichung in Prozent nach folgender Formel berechnet s 100 Dabei ist sx Standardabvveichung sx Standardabvveichung AM Arithmetisches Mittel der entsprechen den Argumente de kleiner die Standardabvveichung umso en ger liegen die Argumente beleinander 3 3 15 Bestimmtheitsma Das Bestimmtheitsma R gibt an in welchem Ma die Varianz einer Variablen durch die Varianz einer anderen Variablen bestimmt wird Betr gt das Bestimmtheitsma f r zwei Variablen X und Y beispielsweise R 0 5 dann kann die H lfte 50 der Streuung von Y durch lineare Abh ngigkeit von X erkl rt werden Das jeweilige Bestimmtheitsma wird in dieser Arbeit mit dem P
539. ungen der Kennlinien deutlich Der Elastizitatsmodul sinkt Anhang 11 1 Zum Stand der Forschung zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und w nden A 44 Anhang 11 2 Darstellung der Versuchsergebnis se zum elastomechanischen Verhalten von Strohballen und Strohballenvvanden 1 Zu den physikalischen Eigenschaften der Versuchsballen 46 2 Spannungs Stauchungstests an Einzelballen 8 888 46 2 1 Spannungs Stauchungstests an flach liegenden Ballen 46 2 1 1 Spannungs Stauchungstests an FL HD Ballen ohne seitliche Einspannunq 47 2 1 2 Spannungs Stauchungstests an FL unverputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung 48 2 1 3 Spannungs Stauchungstests an FL verputzten HD Ballen mit seitlicher Einspannung 51 2 1 4 Spannungs Stauchungstest an einem partiell belasteten FL HD VVeizenballen mit seitlicher EINS n nilir ub m halay need 52 2 2 Spannungs Stauchungstests an hochkant liegenden Strohballen 53 2 2 1 Spannungs Stauchungstests an HL HD Ballen ohne seitliche Einspannung 53 2 2 2 Spannungs Stauchungstests an HL HD Ballen mit seitlicher Einspannung 54 2 2 3 Spannungs Stauchungstests an HL verputzten
540. ungsende vvieder auf ihre urspr ngliche len nach dem Entfernen der Last im Anschluss H he ausgedehnt haben an eine Kurzzeitbelastung bis zu einer Span nung von 40 kN m zu erhalten vvurden bei je HL 1 1 3 1 98 kg m FL 1 1 4 2 101 kg m drei seitlich eingespannten hochkant und flach liegenden HD Weizenballen ber bis zu 91 h die Wiederausdehnung gemessen Dabei konnte keine Korrelation zwischen Bal lendichte und H he der Wiederausdehnung festgestellt werden Unabh ngig von der Bal lenorientierung war die Wiederausdehnung nach ca einer Viertelstunde nahezu abge schlossen vgl Abbildung 5 17 Nach einer Stunde ist bei flach liegenden Ballen 67 5 der aufgebrachten Stauchung durch die Wie derausdehnung r ckg ngig gemacht bei flach liegenden Ballen waren es 70 Hochkant liegende HD Weizenballen weisen nach einer Kurzzeitbelastung bis 40 kN m eine h here Wiederausdehnungsrate auf als flach liegende l HD Weizenballen zen 5001011017 07 ri m r Abbildung 5 17 Wiederausdehung eines flach und N Ashour 2003 der berichtet dass sich alle eines an liegenden HD Weizenballens mit von ihm untersuchten Weizenballen nach Be seitlicher Einspannung co gt 5 c 0 i N 5 5 Prinzipielle Betrachtungen zum Relaxationsverhalten von Einzelballen Es konnten drei Phasen im Relaxationsverhal ten von Strohballen identifiziert vverden deren
541. uoJ1 S u luonsi lun s p nz cili 6ueuuv Mzlu A 8SL 0 FH 1 n M Nzu 669 z 8 8 15 NVVzul 569 FYH HHEH Ur Ur U NY MW 170 ISMZ SM Juoluos jn1 NVVMzu 10 Sy uuu pue si 9pIASSE U9InD ULLIBAA Is 16 0 Is 00 NVVzuu pM p f5M o qM q TeEM e 1 sy sy ry ey ey 1S4 P ASSE UO DD ULEAA 120 yy E20 120 100 AVyizuu ey up PY sJap mssejyonpousg M OLL O Sr0 0 0110 70 0 0110 008 0 ywyM Py H NII J ULLIPAA 2770 2801 00 2811 120 100 AVyizuu y up PY Jsi piwsse uS9iInmp UuPAA 0110 0110 0110 0110 0110 008 0 wm Py MH NII J ULIPAA 0 092 200 092 0 100 AVyizuu ey up M 00870 08070 01170 08070 00870 008 0 wM V H NII J ULLIPAA 092 0041 092 070 AVyizuu Pvp PY 1si piwsse uS91np UuueAA 008 0 080 0 080 0 080 0 008 0 008 0 wm Py H NII J ULLIPAA 0 0 Z 0 90 0 Z 0 0 0 LOO uu Hp ayo pyys yos z oH uuu 1 9 AZIOH YONS ZIOH YONS ZloH uo1s z oH uuu 1 2 wya 1001429 T H S H MZU LHD s p MMW 129 tyy 0 01 815 29 129 Ly aly ely blon
542. uoluos s p 1si9gpiwsb6ueBuoSinp uuBAA 0071 20 0 20 0 600 66 0 6621 0 20 lr g0 ZL Uu 5 J ay 9 1 pe e 02 6 W B onuoluos Jysudsjug ZIOH clAAH ZIOH dMH z nc zInI4 yons z nc ZIOH ZInci P Z OH Zinci I 210 19 271 4 4 uons zinci p uyosqy EH SOUOMZUSIH s p Bunuyaa1ag Bunleu s zind gr u lleg qH p llulun qon weIs sS L r A 136 ZEL Y u uolnyn suoyu llequo s u 1u5nsi 1un Jap 093 18 5 s p Bunuy9a4Jag ANZ 9 Sueuuv y pug a lp 215 101 ul 1232 S D 0 uu A 5 USUJHJUI pun yone sje lsniu A 9uueAsBuniin1 JUOAOS u pi A yweq Uu pDI A 94408179Q 1H HOS 9 1951119 1 09 s3 Buni nelud uSpunIspeu z oH 20 aya s eymg 2 nz 4 eyyy 99 wu A3u3 U PM M o e yMY So V NU Hepsqew iemsdunyn AH Yzw M 1 s aineg s p 1u9 z y804sBue ysinpauneM n Y M HED Q UL E ASUO HSS U SUEL EH 15891 9 do e yMM HEP Q UL
543. uswirkt Um dies zu kla ren wurde je ein flach und hochkant liegender Strohballen in einem speziellen kombinierten Relaxations Kriechtest untersucht Durch die sen Test konnte nachgewiesen werden dass ein Wasserschaden nicht zu einer akuten Ein sturzgef hrdung eines lasttragenden Strohbal lengeb udes f hrt Vermutlich zieht ein Was serschaden vor allem wenn er unbemerkt bleibt aber Schimmelpilzprobleme nach sich einem Monat nicht zum Erliegen Smith 2003 kam bei seinen Versuchen zum Kriechverhal ten von Strohballenw nden jedoch zu dem Ergebnis dass sich W nde aus flach liegen den Strohballen nach ca 15 Wochen W nde Ergebnisse Diskussion und Schlussfolgerungen aus hochkant liegenden Ballen nach ca 44 VVochen stabilisieren Smith f hrte sein Versu che jedoch mit deutlich niedrigeren Spannun gen durch Die Kriechverformung steigt mit steigender Spannung Je h her die auf einen Ballen ein wirkende Spannung umso h her ist seine Kriechverformung Dieses Verhalten ist analog zum Spannungs Stauchungsverhalten und scheint evident Hochkant liegende Ballen unterliegen einer geringeren Kriechverformung als flach liegen de Ballen Dieser Effekt ist analog zum Span nungs Stauchungsverhalten von flach und hochkant liegenden Strohballen entspricht jedoch nicht dem Relaxationsverhalten der Ballen Soll eine Kriechverformung von lasttragenden Strohballengeb uden zugelassen werden wird der Einsatz hochkant lie
544. utes Ausfahren des Stempels fortgesetzt werden Tests ergaben dass sich die Lasteinleitungs platten unter Belastung durchbiegen Die Wegmesser zeigen bei einer Spannung von 40 kN m 18 7 mm weniger Strecke an als tat s chlich zur ckgelegt wurde Dies wird bei der Auswertung der Messergebnisse ber cksich tigt Beschreibung der Kraftmessung Die Kraft vvird ber einen Kraftsensor Typ Global VVeig hing PR 6051 00S der zwischen dem Hydrau likstempel und dem Hauptioch platziert ist gemessen Beschreibung der VVegmessung Die VVeg messung erfolgt ber eine Taktscheibe deren Bevvegung von einer Lichtschranke abgetastet wird Angetrieben wird die Taktscheibe ber eine Kette die eine Verbindung zvvischen obe rer und unterer Lasteinleitungskonstruktion herstellt Die maximale Aufl sung betragt 0 1 mm Beschreibung der Speicher programmier baren Steuerung SPS Bei der SPS handelt es sich um eine Entvvicklung von Jonathan Blanz und Beniamin Krick speziell f r diesen Pr fstand Sie basiert auf einem PIC Prozessor der ber einen 10 Bit A D VVandler verf gt welcher eine h here Abtastgenauigkeit erm glicht als die beim HD Kombipr fstand eingesetzte C Control Unit Die Verst rkung der Signale der Kraftmessdose wird ber einen INA 141 Prazisions instrumentenverst rker mit einstellbarem Offset und Gain realisiert Referenz und Versorgungsspannung von 5 0 Volt werden ber einen Pr zisions Low Drop Spannungsregle
545. versity Kingston Kanada durch 9 1 Material Tests Es wurden insgesamt 32 Strohballen getestet von denen zwei unverputzt und 30 mit ver schiedenen Putzen in unterschiedlichen St r ken berzogen waren Die Ballen wurden flach und hochkant stehend getestet An sechs Ballen wurde ein Wasserschaden simu liert drei wurden zyklischer belastet Der Putz wurde direkt mitbelastet Es werden keine Angaben zur Strohart zur Strohfeuche Dichte und zu den Ballenabmessungen gemacht Aus Fotografien ist ersichtlich dass 2 String Bales verwendet wurden 9 2 Ergebnisse 1 Die Druckfestigkeit verputzter Strohballen h ngt entscheidend von deren Orientierung ab Sie liegt bei flach liegenden Ballen um etwa 36 h her als bei hochkant liegenden Ballen vgl Vardy MacDougall 2006 14 Abbildung 9 1 zeigt die Unterschiede zwischen flach und hochkant liegenden verputzten Strohballen auf Anzumerken ist dass zwar die ultimative Last bei flach liegenden Strohballen deutlich h her die Gesamtverformung bei hochkant liegenden Ballen signifikant geringer ist Ultimate Load Bale Laki Flat Bale On Edge Slope Used Ultimate Load Elastic Modulus 3 Slope Used for Modulus Displacement mm Abbildung 9 1 Kraft Stauchungs Diagramm Mit telwerte f r verputzte Strohballen Var dy MacDougall 2006 8 2 Flach liegende Ballen versagen durch ein Brechen ein Zerdr cken des Pu
546. vertungskriterien und Bevvertung der Ballenorientierungen Kriterien Orientierung HL FL S E Modul bei voller Belastung E Modul bei partieller Belastung Relaxationsverhalten Kriechverhalten W rmeleitf higkeit Strohaufwand und Wanddicke Arbeitsaufwand Knickverhalten HL hochkant liegend FL flach liegend S stehend Kriterium spricht f r den Einsatz Kriterium spricht gegen den Einsatz Kriterium nicht unter sucht F r den lasttragenden Strohballenbau sind stehende HD Ballen aufgrund ihres geringen Elastizitatsmoduls und des ung nstigen Rela xationsverhaltens ungeeignet Der h here E Modul sowie der niedrigere W rmeleitwert und der geringere Stroheinsatz spricht f r den Ein satz hochkant liegender Strohballen F r flach liegende Ballen spricht hier das g nstigere Relaxationsverhalten und der bessere E Modul unter Teilbelastung sovvie das g nstigere Knickverhalten Werden seitliche Begrenzungen und horizonta le Elemente eingesetzt und besteht die M g lichkeit die h here Relaxation durch das Auf bringen einer h heren Vorspannung zu kom pensieren wird der Einsatz hochkant liegender Ballen empfohlen Unter der Pr misse dass Setzungen w hrend der Nutzungsdauer des Geb udes zugelassen werden sollen seitliche Begrenzungselemente und Horizontalelemente bzw gr ere Ballen zur Verbesserung der Knickstabilit t eingesetzt werden K nnen sei auf das g n
547. verwendet 66 Dieser Wert tr gt einer seits dem verbesserten W rmed mmstandard gegen ber der WSV 1995 Rechnung ist aber andererseits politisch motiviert Um eine Ver gleichbarkeit mit den g ltigen Verordnungen zu wahren wurden f r die Berechnung des Jah restransmissionsw rmebedarfes in dieser Ar beit die 66 kKh a nach EnEV angesetzt Da ein Verk rzung der Heizperiode und damit ein Absinken der Heizgradstunden mit kleiner werdendem W rmedurchgangskoeffizienten zu erwarten ist werden die Jahrestransmissions w rmebedarfe insbesondere der untersuchten Konstruktionen mit sehr niedrigem W rme durchgangskoeffizienten in der Realit t gerin ger ausfallen als berechnet Weitere Informationen k nnen Anhang III 6 Zur Berechnung des summierten Energiebe darfes Eso der untersuchten Strohballenkons truktionen entnommen werden Zu beachten ist dass der Sockel und weitere unmittelbar an Strohballenkonstruktionen ang renzende Bauteile als adiabat betrachtet wer den 127 lt tO LLI 4 3 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse Vergleich der untersuchten Konstruktionen hinsichtlich ihres E o Wertes Aus Abbildung 4 7 ist ersichtlich dass der Anteil des Transmissionsw rmebedarfs gege n ber dem Anteil des PEI bei allen Konstruk tionen deutlich berwiegt Den geringsten Energiebedarf weist das System mit der st rk sten D mmschicht das fugenorientierte bal lenb ndige Skelett F
548. vtl die Verschalung enthalten Stahlteile umfasst alle Verbin dungs und Befestigungsmittel aus Stahl Unter Putz sind die Prim renergieinhalte der Putz schichten falls nicht anders angegeben 122 Lehmputz aufsummiert Sonstiges enth lt z B Putztr ger Baupapiere und zus tzliche Dammungen Detaillierte Angaben zu den vervvendeten Ma terialien und deren Prim renergieinhalten so wie die beispielhafte Berechnung von Prim r energieinhalten der Konstruktionen sind in Anhang 1 4 Zu den Prim renergieinhalten der untersuchten Strohballenkonstruktionen abge legt 4 1 2 Darstellung und Diskussion der Ergebnisse Vergleich der Prim renergieinhalte der un terschiedlichen Strohballenkonstruktions systeme Verglichen werden Strohballenkonstruktions systeme mit Lehmputz innen und Schalung au en Wenn die Konstruktion dies zulie wurden hochkant liegende oder stehende Bal len verwendet Bei dem fugenorientierten bal lenb ndigen Skelett Fo bb Skelett kamen 70 cm dicke stehende Q Ballen zum Ein satz Abbildung 4 1 visualisiert die Ergebnisse der Berechnungen Detaillierte Angaben und Zeichnungen zu den untersuchten Konstruk tionen enth lt Anhang 11 2 Zeichnerische Dar stellung und Beschreibung der untersuchten Strohballenkonstruktionen Den niedrigsten Prim renergieinhalt weist mit 35 kWh m das lasttragende Strohballenge w lbe Gew lbe auf F r dieses System wer den nur f r die Versc
549. vvebe 3 Sklerenchymleisten ver is MIR N st rkter Sklerenchymring il 2 u eres Parenchyn f 1 Kutinisierte Epidermis Schematischer Aufbau eines Getreidehalms Verhaltnis Mantel zu Markhohle nicht ma st blich Abbildung 1 4 Schematischer Aufbau eines Ge treidehalms Wie alle rohrf rmigen Bauteile verhalten sich Strohhalme in Abhangigkeit von der Belas tungsrichtung anisotrop die Reaktion des Bau teils auf Kr fte aus unterschiedlichen Richtun gen ist nicht analog Krafte in der Richtung des Rohres k nnen besser abgetragen vverden als Krafte senkrecht zur Rohrlangsachse Das Verhalten des Halms bei Belastung in Richtung der L ngsachse wurde oben be schrieben z B Abbildung 1 3 Bei Belastung senkrecht zur L ngsachse wird sich das Rohr zun chst zu einem Oval verformen Bei fri schen elastischen Halmen und geringen Kr f ten nimmt es nach dem Entfernen der Last wieder seine Ausgangsgeometrie an Mit zu nehmendem Reifegrad und zunehmender Belastung wird der Halm brechen und sich plastisch verformen Abbildung 1 5 O 1a O 2a F 524 co 2b O 1c 2c Abbildung 1 5 Verformung eines Rohres a vor dem Aufbringen der Last b unter Last c nach dem Entfernen der Last 1 elastische 2 plastische Verformung Teil 1 Stroh als Baustoff 1 5 Eignung der unterschiedlichen Stroharten f r das Bauen mit Strohballen Hansen VVarmuth 2004 7 vermute
550. wad B Strohh gel der vom Mahdrescher erzeugt und von der Strohballenpresse auf genommen wird Seitliche Einspannung B Vorrichtung die die Querdehnung von Strohballen bzw Stroh ballenw nden infolge einer Vertikalstau chung verhindert bzw reduziert Sorptionsisotherme B Beschreibt die Gleich gewichtsfeuchte eines Stoffes bei gleicher Temperatur in Abh ngigkeit von der Luft feuchtigkeit Spr digkeit B Baustoffe sind spr de wenn sie wenig elastisch sind und zu einem Bruch nach geringer Verformung neigen SPS A Speicherprogrammierbare Steuerung Mikrocontrollerbasierende Baugruppe zur Steuerung von Maschinen und Anlagen Standardabweichung B Ma f r die Streuung von Argumenten um deren Mittelwert Stroh unlimited B Strohballenbau Firma Ber lin Stroh unlimited A System Stroh unlimited Strohballen B Gepresstes und 2 oder mehr fach zu Ballen gebundenes Stroh Siehe Hochdruck Kleinballen und Quaderballen Strohballenpresse B Siehe Hochdruck Kleinballenpresse und Quaderballenpresse Summierter Energiebedarf ber 50 Jahre B die Summe des Jahrestransmissionsw r 160 Verzeichnis der Abk rzungen Begriffe Einheiten und Formelzeichen mebedarfes ber 50 Jahre multipliziert mit einem Primarenergiefaktor plus dem Pri marenergieinhalt Eso PEI 50 Q7 kWh m Sx F Standardabweichung S F Standardabvveichung System E B Lasttragendes eingespanntes Strohballenbausyste
551. wegen der Ballenbindung aus Die Wand wird durch Ballenn gel stabilisiert Den oberen Abschluss bildet ein Ringbalken in Form einer Bohle oder eines Kastentr gers verwindungs steife Konstruktion aus Kanth lzern und Plat tenmaterial auch als Boxbeam bezeichnet Durch Aussparungen in der Bohle bzw dem Kastentr ger gleiten die wandbegrenzenden Kanth lzer Die Wand wird durch Verpa ckungsb nder komprimiert Die Verpackungs b nder wurden auf ihr Spannungs Stauchungs und Relaxationsverhalten hin untersucht Abbildung 3 22 Beispiel f r das System Stroh unlimited Gartenlaube Berlin Architektin Frederike Fuchs Fotos Fuchs Die Wand wurde durch die Verpackungsb n der um ca 4 bis zu einer Spannung von etwa 13 kN m komprimiert Den Regeln aus Teil II dieser Dissertation folgend d rfte sie bis zu einer Spannung von 6 5 kN m belastet werden Damit kann dieses System zum Ers tellen kleinerer Geb ude wie Lauben Garten h tten oder Schuppen angewendet werden Durch das Aufbringen einer h heren Vorspan nung z B durch andere Spannb nder oder additive Vorspannsysteme k nnte der Ein satzbereich dieses Systems erweitert werden Die verputzte Wand hielt bei Belastungstests Spannungen von ber 40 kN m problemlos stand Diese Stabilit t ist der lastabtragenden Wirkung des Putzes zuzuschreiben die in Deutschland nicht ber cksichtigt werden darf Horizontalaussteifung Aussteifung ber Windrispenb nder ist m g
552. werden Elektroinstallationen Nationale Installationsvorschriften beachten bestimmte Kabel erlaubt andere m ssen in Schutzsystemen gef hrt werden Installationen In oder durch die Ballen In Leerrohren Wasserinstallation auf den Ballen Zwischen Ballen und Rohr Wassersperren anbringen Freistehende Garten Ballen liegend oder stehend einbaubar Fundament keine Angaben Wie Tucson Pime SCB Mauern 6 Fu hoch min 0 283 m hohes Betonfundament in Ballenbreite nicht frostfrei gegr ndet Verbindung Fundament Ballen Verst rkunsst be min max 9 5 mm Durchmesser in der Wandmitte min 0 102 m Windgeschwindigkeit 75 lim Beton min 0 609 m im Ballen 2 St ck pro Ballen mph N gel 2 pro Ballen min 9 5 mm Ein Putztr ger ist kraftschl ssig mit Fundament und Ballen zu verbinden Feuchtigkeitssperre zwischen Fundament und 1 Ballenlage und ber der obersten Ballenlage Diese Sperre muss min 0 152 m beidseitig die Ballen abde cken Putzarmierungen m ssen ber die Mauerkrone gezogen und in den Ballen befestigt werden Zement putz oder stabilisierten Lehmputz verwenden Min Dicke 22 2 mm Mayor and City Council of City of Cortez 1994 City of Boulder 1981 Sher Richter Woods City of Austin Tucso 1996 Johannessen 1995 Bemerkung Ausnahmen zul ssig wenn die Planung durch einen staatl zugelassenen Architekten oder Ingenieur erfolgt Anhang 11 2 US Amerikanische Straw Bale Building Codes A 118 611 u uolnyn asuo
553. wirkung eine partielle Belastung vgl Abbildung 3 7 auf das Spannungs Stauchungsverhalten von flach liegenden und hochkant liegenden einge spannten unverputzten Einzelballen hat Es wurde je ein flach und ein hochkant liegender Weizenballen getestet Verwendete Proben 1 4 14 1 und 1 4 15 1 Der Test wurde analog zu den beschriebenen Spannungs Stauchungstests durchgef hrt Jedoch wurde zwischen die Lasteinleitungs platte und die Ballenoberfl che ein Balken mit einer Breite von 19 8 cm eingebracht und die Ballenoberfl che auf diese Weise nur partiell belastet Die angegebenen Spannungen be ziehen sich auf die Ballengrundfl che nicht auf die Lasteinleitungsfl che Abbildung 3 7 Partiell belastete Probe 3 4 2 8 Spannungs Stauchungstests mit halbierten und zusammengeseitz ten halbierten unverputzten Bal len mit seitlicher Einspannung Diese Testreihe soll die Frage klaren ob bei VVanden aus hochkant liegenden Ballen die Halme der bereinander liegenden Ballen in einander rutschen und wie dem gegebenen falls entgegen zu wirken ist 72 Teil II Elastomechanisches Verhalten von Strohballen und Strohballenw nden Dazu vvurden f nf Strohballen zur Stabilisie rung mit zwei weiteren Bindungen versehen und dann in der Mitte zwischen den Ballen schn rungen geteilt 1 in Abbildung 3 8 Die beiden H lften des ersten Strohballens wurden in zwei getrennten Versuchen getestet um zu erfahren ob sich die geteilten Ball
554. wurden teilweise von Struwe im Rahmen seiner Diplomarbeit Struwe 2007 durchgef hrt Nach dem zweiten Verfahren Langzeittest wurden 35 HD Weizenballen mit Startspan nungen von 10 20 40 und 60 KN m getestet Bei diesem Verfahren bevor die eigentliche Relaxationsmessung begann wurde die Spannung jeweils im Abstand von 10 Minuten sechs mal wieder auf den Wert der Startspan nung erh ht Der Spannungsabbau wurde ber bis zu 80 Tagen gemessen 5 1 Untersuchungen zum Relaxationsverhalten von flach liegenden Ballen Es wurden insgesamt 43 Tests an flach lie genden HD Ballen durchgef hrt Untersucht wurden verputzte und unverputzte einges pannte und nicht eingespannte Ballen aus Weizen Roggen Gersten Dinkel und Boh nenstroh sowie Hanf Switchgras und Miscan thus Tests mit verputzten und unverputzten Ballen und unterschiedlichen Strohsorten wur den mit Verfahren 1 29 HD Ballen mit einer Startspannung von 40 kN m ber 24 bzw 72 Stunden untersucht Dabei wurden auch die Auswirkungen von Garnrissen und Wasser sch den untersucht 14 HD Weizenballen wur den mit Verfahren 2 bei Startspannungen von 10 20 40 und 60 kN m3 mit und ohne seitliche Einspannung ber einen Zeitraum von bis zu einem Monat untersucht 5 1 1 Untersuchung unverputzter HD Ballen im Kombitest Es wurde das Relaxationsverhalten von insge samt 25 flach liegenden unverputzten Klein ballen mit seitlicher Einspannung getestet Sechs davon best
555. y u uul 4 1a 4 2 4 3 4 3a 4 3b 4 4 4 5 4 6 4 6a 4 6b 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 12a 4 12b 4 12c 3 14 3 14a 3 14b 3 14c 4 15 4 15a 4 15b 4 15c 4 15d 3 16 3 16a 4 1 Innenskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung Ballenb ndigeskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 70 cm Putz Schalung Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 90 cm Putz Schalung Fugenorientiertes ballenb ndiges Skelett Q Ballen stehend 130 cm Putz Schalung Au enskelett HD Ballen hl 36 cm PutzSchalung Doppelskelett HD Ballen hl Putz Schalung Rahmensystem HD Ballen hl oder stehend 36 cm Putz Putz Rahmensystem HD Ballen hl oder stehend Putz Schalung Rahmensystem Strohballeneinbau hochkant liegend oder stehend AbZ OSB Schalung Scheibentragwerk HD Ballen hl od stehend Putz Schalung System Gagne Putz Schalung Offenes System California Straw Bale Code Putz Schalung Offenes System Gew lbekonstruktion Putz Schalung System Stroh Unlimited HD Ballen fl 48 cm Putz Schalung System E 36 cm Stroh Putz Schalung System E 70 cm Stroh Putz Schalung System E 90 cm Stroh Putz Schalung System E 130 cm Stroh Putz Schalung KS Wand mit EPS D mmung U 0 14 KS Wand mit EPS D mmung U 0 07 KS Wand mit EPS D mmung U 0 06 KS Wand mit EPS D mmung U 0 04 Kalkputz Kunstharzput
556. yu llequo s u 1uonsi l1un s p 4 nz Sueuuv 61 6661 vollem 2917 gl 110 2 861 6661 U NEM 9506 W 980 0 h d z Bueyuy u bunuu l g u biz 0G 0 u ieg O Bueyuy u bunuuo 1 g u biz 69 GLL O U llEG QH IN UMM MfN sWU DIN l no 34 34 2 16 1 6 1 059144091 571 LOL 5002 1e 1892 76 6cZ y 6 0 210 05 1 eyeidiysiyssisig LOL 5002 1691 9 1192 0 21044 2 LOL S002 1e 8602 yi 669 29 0 4 859 LOL G00 zrez t 9 9183 69 0 oyejdueds 612 666 1 U EM 0001 96 gro 2 0419 612 6661 vollem 9061 qt 0 57 Zjoyjuey l no 13d lu lq Bunuy919z9qyoIsy1oM 9 J01SY 19MZIOH pun ZioH L L Jjolsneg 21 yeyui Hued Ul 90 G pun z r U UOSIMZ UE7 pun w GZ Z EI llu HIUHWSHISPUBM 191 sayeyuis laussewud s p Bunuyoai g Anz uj lltuus6unpuiqi A uoa Bunuuuul ls qs1uSim 5 sayeyuis hlsussewud s p Bunwa Z Holsneg lz s bul 1 yeyul u uonyn nsuoyu jeqyo ns 5
557. z rp u ssnuu 4 Q H A uoloq u uol yni suoy yu U pDISA U SI M DE upede PN 4 pulg WI 201 rS z 19qn 2 0 pou l lN uS 1np USBUNYUEISIOA Ul LM H Z E d WI Z 0 L S 4 po u bunddeln qn 2 Z 9pou N u ssnul u Bunpuiqi8Ay53 NIS uiq uoson JU9SWEPUN IAA Z pOU1 Hl w p llu DUBAU EQUO S 4 qn u punqu A wu SIE ep 195 8Z9 UOA PUE1SQE lSEM 11919 S M WW 8 0S IOS xew w ul llu 2 Xew IBZIOUJUEY 19P iq ns bur usyleg u y Z G 1 G HW 1i si qo 1 p Ine 4 w p jne S nil H AlSET I BEN F al s qn uopunguaA ISO ziouL ds DUPEAA IS 4 p lueyu jnv ww Z JOAN 2 ul ssep zlesnz w p ue i pue sep u uu u l ine s p 6120 UOA puejsgeisjisey yw pun s puelsqe i 8lsetj s p ue sula WO OF uja eN U op l Os uuiq uoson L 409 w ul yw uocop s ul qpSuy uuo yw u punqu A 1 2 0 IM L SWIA UOSON 1 OGS luld uoson l OGS SWIA UOSIN L M Wo Z S S z f 1 yueDulti unsny BIUIOAJIIEI Z91109 und uosoSnli WW u z nuos nz
558. z Kalkputz Kunstharzputz Kalkputz Kunstharzputz Kalkputz Kunstharzputz A m A m Gr ndach Sparrenabstand 1 m Gr ndach Sparrenabstand 0 53 m Hinterl ftetes Dach Sparrenabstand 1 m Hinterl ftetes Dach Sparrenabstand 0 53 m Gr ndach 70 Sparrenabstand 1 2 m Fu bodenaufbau 36 cm Stroh Fu bodenaufbau 70 cm Stroh 6 46 6 46 13 70 19 84 25 24 7 22 7 27 6 24 6 21 7 00 8 06 1 42 6 32 7 20 6 33 7 02 13 33 17 04 24 47 6 96 13 28 16 96 24 36 7 65 7 33 6 88 6 55 14 23 1 38 13 92 Beispiele f r die Ermittelung der R und U Werte verschiedener Wandkonstruktionen nach DIN EN ISO 6946 Innenskelett HD Ballen fl 48 cm Putz Putz Berechnung des oberen Grenzvvertes R des W rmedurchgangswiderstandes Anhang IIl 5 Zu den W rmedurchgangskoeffizienten der untersuchten Strohballenkonstruktionen 0 155 Innensk 48 0 155 Bb 48 0 073 Fo bb 70 0 063 0 040 0 139 Au ensk 36 0 138 Doppelsk 36 0 160 0 161 Rahmen 36 0 143 Rahmen 36 AbZ 0 124 Scheibe 36 0 702 Gagne 48 0 158 California 48 0 139 Gew lbe 36 0 158 Stroh unlimited 48 0 142 E 36 0 075 0 059 0 041 0 144 0 075 0 059 0 041 0 131 0 136 0 145 0 153 0 070 0 1355 0 0719 A 132 Eel V 90 0 90 0 008 0 90 0 008 0 90 0 008 0 r0 0 r Z 00 7 gr0 0 922 080 0 922 080 0 8170 eri ey 6071 0110 604 0110 0954 080 0 210 U 1 G 41 5 5 0011
559. z glich der genannten Anforde rungen oft M ngel aufweisen siehe Abbildung 4 6 wurde experimentell untersucht wie mit einer herk mmlichen HD Ballenpresse f r das Bauen geeignete Ballen hergestellt werden k nnen Ziel war es die Ergebnisse des Expe rimentes in pr gnanter verst ndlicher Weise Teil 1 Stroh als Baustoff als Hilfestellung f r zuk nftige Baustrohballen hersteller darzustellen F r die Untersuchung der Zusammenh nge zwischen den Pressbedingungen wie Fahrge schwindigkeit Presseneinstellungen Kolben hubzahl und verdichteter Pressgutmasse und der Ballenqualit t wurden Hypothesen aufges tellt und getestet Die Hypothesen sind im Ein zelnen 1 Die Pressdichte von HD Ballen ist ab hangig von der Fahrgeschvvindigkeit des die Presse ziehenden Schleppers Erlauterungen Aus der Literatur z B 37 Gruber 2003 ist zu entnehmen dass Pressdichte abhangig von der Fahrge schvvindigkeit der Presse sei und mit stei gender Geschvvindigkeit sinke Folglich m ssten bel langsamerer Fahrt dichtere also bessere Ballen herzustellen sein Abbildung 4 5 Lockere Ballen mit unscharfen Kan ten m ssen aufw ndig vorbereitet werden um als Baustrohballen eingesetzt werden zu k nnen Not wendige Arbeiten sind das Trimmen begradigen der Ballenenden das Rasieren entfernen berste hender Halme vor dem Verputzen und evtl ein Nachverdichten Ballen unter einer Rohdichte von 110 kg m sollten f r d

Untersuchung von Strohballen und

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents