Formsache

Betoneinsparung durch optimierte Formgebung

Durch seine Eigenschaften eignet sich Beton für eine Vielzahl von Bauaufgaben, bei einigen davon ist er sogar kaum zu ersetzen. Um das Klima zu schonen und Ressourcen einzusparen, arbeiten zahlreiche Forschungsteams weltweit an klimafreundlicheren Rezepturen und sparsameren Herstellungsmethoden.

Beteiligt sind daran neben der University of Bath auch die Hochschulen in Cambridge und Dundee sowie zahlreiche Partnerunternehmen.
Im Rahmen des Projektes entstand eine Deckenschale aus automatisiert vorgefertigten Elementen im Maßstab 1:1.
Geschalt werden die Fertigteile anhand eines einfachen Systems aus höhenverstellbaren Bolzen, die ein flexibles Gitter regulieren, über das eine Kunststofffolie gelegt wird. Darauf wird faserverstärkter Spritzbeton aufgetragen.

Das britische Forschungsprojekt Acorn (Automating Concrete Construction), an dem neben der University of Bath auch die Hochschulen in Cambridge und Dundee sowie zahlreiche Partnerunternehmen beteiligt sind, stellt die Formgebung ins Zentrum des Interesses: Nach dem Grundsatz Form follows Force wird untersucht, wie sich mit automatisierten Herstellungsmethoden schlanke Geometrien verwirklichen lassen, die die Lasten optimal aufnehmen.

Die vorherrschenden orthogonalen Strukturen seien – so die Forschenden von Acorn – eine Folge der Verwendung standardisierter Schalungselemente. Dadurch liege der Betonverbrauch deutlich über jenem, der statisch notwendig wäre. Ein im Rahmen des Projektes am NRFIS Laboratory der Universität Cambridge entstandenes Deckenelement im Maßstab 1:1 zeigt, wie die Alternative dazu aussehen könnte: Mit einer automatisch anpassbaren Schalung und einem robotergesteuerten Spritzbetonauftrag wurden vorgefertigte Einzelelemente produziert, die sich zu einer dünnen Schale zusammensetzen lassen. Mit dieser Art der Herstellung soll eine Reduzierung des Betonbedarfs um 75 Prozent erreicht werden können.

Geschalt werden die Fertigteile durch ein einfaches System aus höhenverstellbaren Bolzen, die ein flexibles Gitter regulieren, über das eine Kunststofffolie gelegt wird. Darauf wird je nach Lastverlauf der faserverstärkte Spritzbeton in verschiedenen Stärken aufgetragen. Die fertigen Elemente werden so miteinander verbunden, dass sie sich später leicht demontieren und anderweitig verwenden lassen.

Der Prototyp misst 4,5 auf 4,5 Meter und wurde aus neun Elementen zusammengesetzt. Bei Decken über größere Flächen könnten mehrere dieser Kuppeln zusammenwirken. Als begehbare Fläche über der Deckenschale sieht das Forschungsteam aufgeständerte Böden vor; der Zwischenraum könnte für Installationen genutzt werden.

Ein Thema, das in den bisher verfügbaren Verlautbarungen des Forschungsteams noch nicht zur Sprache kommt, ist der Aspekt der Steifigkeit – und damit des Schallschutzes, der durch eine entsprechende Masse der Decke erreicht wird. Neben den standardisierten Schalungselementen bildet der Schallschutz einen der Hauptgründe für den Einsatz von Deckenplatten, die dicker sind als statisch notwendig.

Forschung: UKRI / University of Bath, University of Cambridge, University of Dundee

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