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Diese Arbeit beschäftigt sich mit modernen hybriden Holzbaustoffen und hier im Speziellen mit der Verbesserung der Trageigenschaften (vornehmlich Biegeeigenschaften) von Holzträger mit Verbundwerkstoffen. Während Faserverbundwerkstoffe aus vielen industriellen Produktionen nicht mehr wegzudenken sind, wird diesem Gebiet im Bauwesen noch eine geringere Bedeutung zugeordnet. Da Faserverbundwerkstoffe in Kombination mit Holz noch nicht weit verbreitet sind, wird zu Beginn dieser Arbeit ein kurzer Überblick über den derzeitigen Stand der Wissenschaft gegeben. Im nachfolgenden Kapitel werden unterschiedliche Matrixstoffe (Kleber) sowie Verstärkungsfasern sowie deren Verarbeitung als Verbundwerkstoff erläutert, und die für diese Arbeit erforderlichen Kenntnisse über Holz gegeben, wobei hier auf diesen Bereich nicht weiter eingegangen wird. In den Kapiteln 4 bis 6 werden die für den Anwendungsteil benötigten Kenntnisse bezüglich Tragsystem, Simulation sowie Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung gegeben. Kapitel 7 stellt ein Hauptkapitel in dieser Arbeit dar. Hier werden die in den vorherigen Kapiteln theoretisch vermittelten Kenntnisse in 2 Versuchsreihen praktisch mit Basaltfaser angewendet. In der 1.Versuchsreihe steht die Fragestellung, wie sich die Geometrie der Verstärkungslagen auf das Tragverhalten auswirkt. Zusätzlich wird hier noch auf eine Homogenisierung der Trageigenschaften unterschiedlicher Holzgüten (Astigkeit), beides in Kleinteilversuchen, untersucht. In der 2.Versuchsreihe wird basierend auf den Ergebnissen der 1.Versuchsreihe ein hybrider Holzträger entwickelt. Von diesem Hybridträger werden in einem Großteilversuch die mechanischen Eigenschaften E-Modul und Biegedehnung über den Querschnitt festgestellt. Zum Schluss wird dieser Biegeträger nochmals ausführlich beschrieben, außerdem werden mögliche Anwendungen von Faserverstärkungen im Holzbau aufgezeigt. This thesis deals with modern hybrid wood based materials, in particular improving the mechanical properties (e-modulus) of wood beams through reinforcement with composite fibers. While composites are common in many industrial products, the building industry has not put a focus on these kinds of products. Composites are not common in combination with wood, so the first part of this thesis is to show the state of art in science. The following chapter will give a short overview about composites itself, especially the matrix and fibers, and how they will be processed. Chapter 4 – 6 will give a small theoretical overview of the structural system, the simulation and the experimental set up. Chapter 7 is a main chapter of this thesis. Here will the author of this thesis give a practical example of how basalt fiber can be used as reinforcement. This chapter is separated into 2 experimental parts. In the first experimental part is the main focus of, how the mechanical behavior reacts to the geometric of the reinforcement fiber. Additional is the question if it is possible to bring different wood qualities through reinforcement to the same standard. Both will be tested in small part experiments. The 2nd is based on the results of the first experimental part. Here the author constructed a hybrid wood beam. This large wood beam will be tested to the main mechanical behavior, e modulus and the bending stain in the profile. At the end this hybrid wood beam will be detailed described and other possibilities of the use of fiber reinforced composites in timber construction will be shown. vorgelegt von: Thomas Schöll Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2017

Pultrusion ist eine etablierte Herstellungstechnik für die Produktion faserverstärkter Kunststoffprofile. Der Prozess ist durch einen relativ hohen Automatisierungsgrad und geringe Investitions- und Betriebskosten im Vergleich zu den meisten anderen Herstellungstechniken für Faserverbundbauteile gekennzeichnet. Als Standard-Variante wird ein offener, mit flüssigem Harz gefüllten Behälter für die Tränkung der Faserverstärkungsmaterialien eingesetzt. Die Verschärfung von Gesetzen zum Schutz von Mitarbeitern am Arbeitsplatz, die Einführung neuer Harzsysteme mit kurzer Topfzeit (z.B. Polyurethane), sowie gestiegene Qualitätsanforderungen für neue Anwendungen (z.B. im Fahrzeugbau) haben einen Trend eingeleitet, der die Pultrusionstechnologie signifikant verändern soll. Die Auslegung von Pultrusionswerkzeugen mit integrierten bzw. zusammengebauten Werkzeugkavitäten, in die Harz eingespritzt wird, das die Verstärkungsstrukturen unmittelbar vor der Aushärtung tränkt, soll die offene Tränkungstechnik ersetzen. In dieser Dissertation werden Simulationstechniken eingesetzt, um Erkenntnisse bzw. ein besseres Verständnis über die physikalischen Prozesse bei der Pultrusion mit geschlossenen Harzeinspritzung und Imprägnierung zu gewinnen: das Fließen vom flüssigen Harz durch ein komprimiertes Faserpaket, Wärmeübertragung zwischen Material und Werkzeug, und die Aushärtung (verbunden mit Änderungen im Materialzustand und Wärmegenerierung durch die exothermische Reaktion). Um diese Prozesse zu untersuchen, werden Materialkennwerte des Harzsystems (Reaktionskinetik und Veränderung der Viskosität während der Aushärtung) und Faserstrukturen (Kompressibilität und Permeabilität) experimentell ermittelt. Ein geometrisches Modell des Werkzeugs und entsprechende Randbedingungen werden in eine kommerzielle Software numerischer Strömungsmechanik (englisch: Computational Fluid Dynamics, CFD) eingepflegt und der Prozess wird simuliert. Ein auf die finite Differenzmethode basiertes Simulationsprogramm wurde entwickelt, um das CFD-Modell zu ergänzen. Die Simulation liefert Druck-, Temperatur-, Viskositäts- und Aushärtegradfelder in der Kavität. Simulationsergebnisse werden mit Prozessparametern aus experimentellen Versuchen abgeglichen, um das Modell zu validieren. Geometrische Details werden parametrisiert, um den Einfluss auf die Prozessbedingungen zu evaluieren. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der in dieser Arbeit verfolgte ganzheitliche Ansatz, d.h. die Kopplung eines thermochemischen Modells und des Strömungsmodells, zum Erzielen realitätsnahen Vorhersagen, zumindest für hochreaktive Harzsysteme erforderlich ist. Eine Modellerweiterung, welche die Ausdehnung der Werkzeugkavität berücksichtigt, wäre hingegen für eine bessere Vorhersage des Druckanstiegs notwendig. Weiterhin, wäre für bestimmten Werkzeuggeometrien, Materialsystem bzw. Prozessfenster ein transienter Ansatz für eine realitätsnahe Vorhersage und für die Evaluierung der Prozessstabilität sinnvoll.