Betonkuppeln zum Aufblasen
Normalerweise müssen Betonschalen mit aufwendigen Holzkonstruktionen gestützt werden. Bei einem neuen am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien entwickelten Verfahren werden stattdessen aufblasbare Luftkissen verwendet.
Quelle: TU Wien
Die Kuppelbaustelle auf den Wiener Aspanggründen: Zunächst wird auf einem Kunststoff-Pneu die Struktur errichtet.
Quelle: TU Wien
Die Form wird mit Beton ausgegossen.
Quelle: TU Wien
Metallverstrebungen halten die einzelenen mit Holzkeilen getrennten Segmente zusammen.
Quelle: TU Wien
Die fertig "aufgeblasene" Betonkuppel von Aussen...
Quelle: TU Wien
...und von Innen.
Obenstehende Bilderstrecke zeigt, wie die Kuppel aufgeblasen wurde.
Grosse Schalenbauten aus Beton oder Stein werden heute kaum noch errichtet. Das liegt daran, dass für den Bau von Kuppeln normalerweise aufwendige, teure Stützkonstruktionen aus Holz benötigt werden. An der TU Wien haben Johann Kolleger und Benjamin Kromoser vom Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien mit der „Pneumatic Wedge"- Methode ein Bauverfahren entwickelt, das anstelle eines Holzgerüstes ein Luftpolster verwendet. Laut TU Wien lassen sich so ganze Veranstaltungshallen nach diesem Verfahren bauen. Auf den Aspanggründen in Wien wurde vor Kurzem ein Kuppelgebäude mit dieser Technik errichtet.
Ein Pneu aus Kunststofffolien
Bei diesem Bauverfahren wird zunächst mit gewöhnlichem Beton eine ebene Fläche gegossen. Allerdings muss die geometrische Form absolut exakt sein. Denn die Platte wird in verschiedene Segmente unterteilt. Abhängig von der Form, die entstehen soll, müssen bei der Herstellung der Betonfläche genau passende keilförmige Stücke ausgespart werden.
Ist die Betonplatte ausgehärtet, wird ein darunter liegendes Pneu aus zwei miteinander verschweissten Kunststofffolien aufgepumpt. Gleichzeitig wird ein um die Betonplatte verlaufendes Stahlseil zusammengezogen, sodass der Beton innen gehoben und aussen zusammengedrückt wird. Damit sicher gestellt ist, dass sich alle Teile der Betonplatte gleichmässig heben, werden die Segmente der Betonplatte mit Metallschienen verbunden. Im Experiment an der TU Wien war dieser Arbeitsschritt nach etwa zwei Stunden abgeschlossen, die Betonschale hatte danach eine Innenhöhe von 2.90 Metern.
Die zahllosen Risse, die entstehen, wenn sich der Beton verbiegt, stellen für die Stabilität der Schale laut TU Wien kein Problem dar. „Man kennt das ja von alten Steinbögen“, führt Kollegger aus. „Wenn die Form stimmt hält jeder Stein den anderen fest und die Konstruktion hält.“ Am Ende wird das Bauwerk noch verputzt, danach soll es genauso grossen Belastungen stand halten können wie eine auf herkömmliche Weise errichtete Kuppel.
Luftiges Beton-Oval
Die neue Methode bietet vielfältige architektonische Möglichkeiten: „Wir haben uns ganz bewusst dafür entschieden, nicht bloss eine einfache, rotationssymmetrische Halbkugel zu bauen“, führt Benjamin Kromoser vom Institut für Tragkonstruktionen, der die Technik mit Kolleger zusammen entwickelt hat, zur Kuppel auf deb Aspannggründen aus. „Unser Bauwerk ist langgezogen.“ Damit wolle man beweisen, dass sich mit der Technik auch komplexere Freiformen herstellen lassen. „Kuppeln mit 50 Metern Durchmesser wären auf diese Weise problemlos machbar“, ist Kollegger überzeugt. Die Herausforderung liegt bei der Pneumativ Wedge Methode eher bei komplizierten Formen mit engen Krümmungsradien. Im Versuchslabor an der TU Wien wurde getestet, wie sehr sich Beton im Extremfall mit dieser Methode verformen lässt – lokale Krümmungsradien von bloß drei Metern lassen sich realisieren.
Die Wissenschaftler hoffen, dass sich die neue Betonbaumethode durchsetzt, Immerhin konnte die Technik bereits patentiert werden. Wenn für den Schalenbau keine Holzgerüste mehr notwendig sind, spart das neben Zeit und Ressourcen auch, sondern auch Geld: Etwa die Hälfte der Baukosten können durch die Luftpolstertechnik eingespart werden, schätzt Benjamin Kromoser – bei besonders großen Bauten sogar noch mehr. (mai/pd)
