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Concrete & Concert - Konzert unter einer auskragenden Betonkuppel. Beton klingt!

Zum Abschluss eines überaus erfolgreichen Forschungsprojektes an freigeformten Betonflächen wurde am 09. September 2014 ein Konzert unter der 10m breiten und 3m hohen Betonkuppel auf den von der TU Wien genützten Aspanggründen im 3. Wiener Gemeindebezirk veranstaltet.

beton klingt
Foto: © TU Wien

Die Sponsoren des Forschungsvorhabens erlebten dabei eine spezielle Endpräsentation mit all seinen Entwicklungsstadien und anschließendem Streicherkonzert unter der nur wenigen Zentimeter dünnen auskragenden Betonkuppel, geschützt vor Wind und Wetter. "Nach einer nun zehn Jahre andauernden Forschung an einem Bauverfahren zur Errichtung von Betonkuppeln ohne Schalung und ohne Traggerüst haben wir nun den Durchbruch geschafft.", meint Prof. Kollegger.

Die "Pneumatic Forming of Hardened Concrete" Methode

Große Schalenbauten aus Beton oder Stein werden heute aufgrund aufwändiger teurer Stützkonstruktionen kaum noch errichtet. Johann Kollegger und Benjamin Kromoser (beide vom Institut für Tragkonstruktionen, TU Wien) entwickelten die neue Schalenbautechnik, die nun in den Aspanggründen in Wien mit großem Erfolg getestet wurde: Zunächst wird mit gewöhnlichem Beton eine ebene Betonfläche gegossen. Dabei muss die geometrische Form genau stimmen: Die Platte ist in mehrere Segmente unterteilt. "Man kann sich das so ähnlich vorstellen wie eine Orangenschale, die man regelmäßig einschneidet, und dann flach auf dem Tisch ausbreitet", sagt Prof. Johann Kollegger. "Wir machen es eben umgekehrt, wir beginnen in der Ebene und stellen daraus eine gekrümmte Schale her."
Abhängig von der Form, die letztendlich entstehen soll, müssen bei der Herstellung der Betonfläche genau passende keilförmige Stücke ausgespart werden. Wenn die Betonplatte ausgehärtet ist, wird ein darunterliegender Pneu aus zwei miteinander verschweißten Kunststofffolien aufgepumpt. Gleichzeitig wird ein außen um die Betonplatte verlaufendes Stahlseil zusammengezogen, sodass der Beton innen gehoben und außen zusammengedrückt wird. Um sicherzustellen, dass sich alle Teile der Betonplatte gleichmäßig heben, sind die Segmente der Betonplatte mit Metallschienen verbunden. Im Experiment an der TU Wien war dieser Arbeitsschritt nach etwa zwei Stunden abgeschlossen, die Betonschale hatte dann eine Innenhöhe von 2.90 m. Während sich der Beton verbiegt, entstehen unzählige kleine Risse – doch für die Stabilität der Schale ist das kein Problem. "Man kennt das ja von alten Steinbögen", erklärt Johann Kollegger. "Wenn die Form stimmt hält jeder Stein den anderen fest und die Konstruktion hält." Das Bauwerk hält genauso großen Belastungen stand wie eine auf herkömmliche Weise errichtete Kuppel.

Neue Methode bietet vielfältige architektonische Möglichkeiten

"Wir haben uns ganz bewusst dafür entschieden, nicht bloß eine einfache, rotationssymmetrische Halbkugel zu bauen", erklärt Benjamin Kromoser. "Damit wollten wir beweisen, dass sich mit unserer Technik auch komplexere Freiformen herstellen lassen." Durch eine sorgsame Planung der Betonplatte und des aufblasbaren Pneus ist eine große Vielfalt von Formen möglich. "Kuppeln mit 50 Metern Durchmesser wären auf diese Weise problemlos machbar", sagt Johann Kollegger. Zur Demonstration von unterschiedlichen Nutzungsmöglichkeiten und zur Überprüfung der Tragfähigkeit wurde die im Großversuch hergestellte Kuppel in zwei Schritten teilweise abgebrochen. Im ersten Schritt wurde ein großflächiges Portal in die Kuppel eingeschnitten, um die Anwendbarkeit der Schalenform als Wildbrücke über eine Bahnstrecke oder eine Autobahn zu zeigen. In einem zweiten Schritt wurde eine auskragende Konzertüberdachung hergestellt, die für die abschließende Präsentation des Forschungsvorhabens und das Konzert genutzt wurde.