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03.05.2017

Modernes Bauen mit längst vergessenen Techniken

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Die Platten, aus denen dieser Boden zusammengefügt wurde, bestehen aus 3D-gedrucktem Sand. Abb.: ETH Zürich / Peter Rüegg
Forscher des Departements Architektur der ETH Zürich haben Bodenelemente aus Beton entwickelt, deren tragende Platte nur zwei Zentimeter dick, aber trotzdem sehr stabil ist. "Damit sparen wir im Vergleich zu herkömmlichen Betonböden 70 Prozent Gewicht", sagt Philippe Block, außerordentlicher Professor für Architektur und Struktur und Stellvertretender Direktor des Nationalen Forschungsschwerpunkts Digitale Fabrikation. Das schont zugleich die Umwelt, da weniger Beton benötigt wird, bei dessen Herstellung große Mengen CO2 anfallen. Möglich wird die Gewichtsreduktion deshalb, weil die Platten nicht flach, sondern gewölbt sind – ähnlich wie die Deckengewölbe in gotischen Kathedralen. Allein durch ihre Form können sie sehr großen Belastungen standhalten, sodass sie keinen Bewehrungsstahl zur Verstärkung benötigen.

"Wir haben uns beim Design an historischen Bauprinzipien und -techniken orientiert, die in Vergessenheit geraten sind", sagt Block. Dazu analysierten die Forscher unter anderem Bauwerke im Stil der katalanischen Gewölbe. Das Prinzip der Verstärkungsrippen machten sich die ETH-Forscher für ihre Betonelemente zunutze. Mit einem eigens entwickelten Computerprogramm berechneten sie, wie die Rippen angeordnet sein müssen, um bei Belastung auftretende Druckkräfte optimal zu verteilen. Das Resultat ist ein filigranes Muster dünner Linien, die jeweils an den Ecken zusammenlaufen.

Das Element selbst wird in einen Stahlrahmen eingespannt, der die Druckkräfte aufnimmt – er hat damit dieselbe Funktion wie die Strebepfeiler, auf denen die Gewölbe von Kathedralen gelagert sind. "Die Konstruktion ist extrem stabil", sagt Block. Belastungstests haben gezeigt, dass sie einer asymmetrische Last von 4,2 Tonnen standhält. Das ist sogar zweieinhalb mal mehr, als die in der Schweiz geltenden Baunormen erfordern.

Praxistest im NEST
Die neuartigen Bodenplatten werden die Forscher erstmals in der Praxis testen, und zwar im Forschungsgebäude NEST in Dübendorf bei Zürich. Auf dessen Dach soll ein zweigeschossiges Gäste-Penthouse entstehen. Dafür werden fünf Mal fünf Meter große Bodenelemente verwendet, die modular vorgefertigt und dann vor Ort eingebaut werden.

www.ethz.ch



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