Pneumatic Wedge Methode

An der TU Wien wurde ein neues Verfahren zur Errichtung von Schalenbauten aus Beton entwickelt. Mit der Methode ist der Bau von Kuppeln ganz ohne den Einsatz von Holzgerüsten möglich. Die Schalenbautechnik von Johann Kollegger und Benjamin Kromoser, beide vom Institut für Tragkonstruktionen an der TU Wien, wurde nun in den Aspanggründen in Wien erfolgreich getestet.

"Pneumatic Wedge Methode" im Detail

Bei der "Pneumatic Wedge Methode" werden aufblasbare Luftpolster verwendet, um die Beton-Schale zu errichten. Im Detail: Zunächst wird mit gewöhnlichem Beton eine ebene Betonfläche gegossen. Abhängig von der Form, die letztendlich entstehen soll, müssen bei der Herstellung der Betonfläche genau passende keilförmige Stücke ausgespart werden.

In zwei Stunden auf 2,90 Meter

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.

"Konstruktion hält"

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.

Komplexe Freiformen machbar

Die Methode bietet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Von der Brücke bis hin zu Veranstaltungshallen. „Wir haben uns ganz bewusst dafür entschieden, nicht bloß eine einfache, rotationssymmetrische Halbkugel zu bauen“, erklärt Benjamin Kromoser. „Unser Bauwerk ist langgezogen, es lässt sich geometrisch gar nicht so leicht beschreiben. Damit wollten wir beweisen, dass sich mit unserer Technik auch komplexere Freiformen herstellen lassen.“ „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 auch schon getestet, wie sehr sich Beton im Extremfall mit dieser bereits patentierten Methode verformen lässt – lokale Krümmungsradien von bloß drei Metern lassen sich realisieren.

Spart Zeit, Geld und Ressourcen

"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."