Luftgestützte Überdachungen

Bei luftgestützten Überdachungen handelt es sich um Membrankissen, die permanent mit Luft gefüllt werden. Der so entstehende Luftüberdruck sorgt dafür, dass die Membran konstant gespannt bleibt. Dadurch trägt sie sich nicht nur selbst, sondern kann auch die von außen wirkenden Lasten, insbesondere Wind und Schnee, aufnehmen. Die permanente Luftzufuhr gewährleistet ein Stützluftgebläse, dass die Umgebungsluft oder Abluft eines Nachbargebäudes einführt.

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Voraussetzungen

Das Medium Luft als Tragwerk ist wirtschaftlich gesehen unschlagbar, da konventionelle Tragstrukturen – abgesehen von der Verankerung – eingespart werden. Zu beachten ist, dass die Membran permanent gespannt sein muss, damit eine ausreichende Dachneigung gewährleistet ist und sich weder Schnee noch Regen ansammeln.

Traglufthallen

Traglufthallen können ganze Sportplätze oder Schwimmbecken überspannen und derartige Außenanlagen somit im Winter nutzbar machen. Sie sind aber auch in der Landwirtschaft und Logistik, als Notunterkunft und als Überdachung von Baustellen und Veranstaltungen denkbar. 

Die Hülle bildet Dach und Wand zugleich und besteht in der Regel aus drei miteinander verschweißten Kunststoffmembranen und einem darübergelegten Stahlseilnetz. Um der Reibung und dem Kontakt mit Geäst oder Vögeln standzuhalten, ist die Außenmembran folglich besonders widerstandsfähig. Wird sie dennoch beschädigt, bleibt der Luftdruck – und somit die Stabilität – dank der darunterliegenden Hauptmembran erhalten. Wiederum sorgt die Innenmembran dafür, dass möglichst wenig Wärme nach außen tritt. Im Vergleich zu konventionelleren temporären Hallen weisen Traglufthallen deutlich weniger Wärmebrücken auf und verlieren durch die geringere Oberfläche auch weniger Wärme.

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Das rautenförmige Stahlseilnetz macht die Halle widerstandsfähiger gegen Wind und Schnee. Zugleich entlastet das Netz die Membranen, sodass sie dünner ausgeführt werden können und damit lichtdurchlässiger sind. Aufgrund der hohen Zugkräfte werden die Seile mit langen Stahlstäben im Boden rückverankert. Der Bodenabschluss der Membranen lässt sich zum Beispiel mit Sandsäcken herstellen. Begehbar sind die Hallen über containerartige Schleusen. Drinnen sind beispielsweise Traversen aufgebaut, um bei einem Absinken der Membran die Fluchtwege zu sichern. Im Umfeld der Halle stehen Technikcontainer für die Wärme- und Stromversorgung und mitunter auch Lagercontainer, in denen sich die Membran saisonal verstauen lässt.

Die sogenannte Stützluft wird mithilfe eines Gebläses mit leisen Elektromotoren zwischen die Membranen eingebracht. Über ihre Tragwirkung hinaus sorgt sie auch für die Raumluftkonditionierung. Dennoch muss der Innenraum zusätzlich beheizt und belüftet werden, damit sich an der Innenfolie kein Kondensat bildet. Vorgesehen sind teils auch Lüftungsklappen, durch die feuchtwarme Luft entweichen kann. Um die Spannung der Membran bei wechselnden Wetterverhältnissen zu gewährleisten, werden etwa Windwächter und Schneewarnsysteme mit dem Stützluftgebläse verbunden. Wenn sich die Witterung ändert, kann das Gebläse somit den Druck erhöhen und die Membran bleibt gespannt.

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Weitere luftgestützte Dächer

Deutlich kleiner als Traglufthallen und darüber hinaus mit anderen Konstruktionen kombinierbar sind sogenannte pneumatische Kissen. Diese können raumabschließende Funktionen an Dächern, aber auch an Fassaden übernehmen. Die Kissen werden aus pneumatisch stabilisierten, transluzenten oder transparenten Membranen gebildet, die in schlanken Montageprofilen eingespannt sind. Zum Einsatz kommt oft Ethylen-Tetraflourethylen (ETFE). 

Aufgrund der reinen Zugbeanspruchung lässt sich eine äußerst leichte Unterkonstruktion realisieren. Zugleich sind große Spannweiten möglich, weshalb sich diese Art der Überdachung bei Hallen und Atrien großer Beliebtheit erfreut. Beim Lilienthalhaus in Braunschweig beispielsweise unterspannen rautenförmig angeordnete Stahlseile, die an einem umlaufenden Randprofil befestigt sind, das Kissen. Das dreilagige Membrandach, das sich zur Spitze des dreieckigen Atriums neigt, wurde auf dem Massivbau aufgeständert und abgespannt. Durch die Neigung entstanden zwischen Dach und Gebäudekante geneigte Fassaden, bei denen ebenfalls ETFE-Folie zum Einsatz kam. Hier wurden außerdem Rauch- und Wärmeabzugsklappen integriert. Zur Reduktion des Wärmeeintrages durch Sonnenlicht ist die äußere Folienlage mit einem gleichmäßigen Muster bedruckt.

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