Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine Betonkuppel zum Aufblasen

03.06.2014

Die meisten Beton-Schalen muss man mit komplizierten Holzkonstruktionen stützen, eine revolutionäre Bautechnik der TU Wien verwendet stattdessen aufblasbare Luftpolster.

Große Schalenbauten aus Beton oder Stein werden heute kaum noch errichtet. Das liegt daran, dass man für den Bau von Kuppeln normalerweise aufwändige, teure Stützkonstruktionen aus Holz benötigt.


Die fertig gekrümmte Betonkuppel

TU Wien

An der TU Wien wurde nun allerdings ein neues Bauverfahren entwickelt, das ganz ohne Holzgerüst auskommt: Eine Betonplatte wird flach am Boden ausgehärtet, danach bläst man einen Luftpolster unter der Betonplatte auf, und der Beton krümmt sich in kurzer Zeit zu einer belastbaren, stabilen Schale.

Ganze Veranstaltungshallen kann man in diesem Verfahren bauen. Auf den Aspanggründen in Wien wurde nun ein Kuppelgebäude mit dieser neuen Technik errichtet.

„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.“ 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.

Die „Pneumatic Wedge Methode“

Zunächst wird mit gewöhnlichem Beton eine ebene Betonfläche gegossen. Dabei muss die geometrische Form genau stimmen: Die Platte ist in mehrere Segmente unterteilt. 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 Kunststoffolien 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 2.90m.

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.“ Am Ende wird das Bauwerk noch verputzt, danach hält es 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. „Unser Bauwerk ist langgezogen, sie lässt sich geometrisch gar nicht so leicht beschreiben. Damit wollten wir beweisen, dass sich mit unserer Technik auch komplexere Freiformen herstellen lassen.“ In der Architektur spielen spielerische freie Formen heute eine wichtige Rolle. Durch eine sorgsame Planung der Betonplatte und des aufblasbaren Pneus ist bei der „Pneumatic Wedge Methode“ eine große Vielfalt von Formen möglich.

„Kuppeln mit 50 Metern Durchmesser wären auf diese Weise problemlos machbar“, sagt Johann Kollegger. Die wahre Herausforderung liegt 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.

Das Team hofft, dass sich die neue Betonbaumethode nun bald durchsetzt – mit Unterstützung des Forschungs- und Transfersupports der TU Wien wurde die Technik bereits patentiert. Wenn für den Schalenbau keine Holzgerüste mehr notwendig sind, spart das nicht nur viel Zeit und Ressourcen, sondern auch eine Menge Geld: Etwa die Hälfte der Baukosten können durch die Luftpolstertechnik eingespart werden, schätzt Benjamin Kromoser – bei besonders großen Bauten sogar noch mehr.

Rückfragehinweis:
Prof. Johann Kollegger
Institut für Tragkonstruktionen
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T: +43-1-58801-21202
johann.kollegger@tuwien.ac.at

DI Benjamin Kromoser
Institut für Tragkonstruktionen
Technische Universität Wien
T: +43-1-58801-21258
benjamin.kromoser@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

https://www.youtube.com/watch?v=1s-CIihwRNU Video
http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2014/betonkuppel/ Bilderdownload

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

Weitere Berichte zu: Aufblasen Baukosten Bauwerk Beton Betonplatte Freiformen Pneus Schale Technik Tragkonstruktionen Video betonkuppel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Modernes, ökologisches Familienhaus für Naturverbundene
03.08.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Die Stadt wird zur Bühne und Häuser zu Leinwänden
03.08.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie