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Schuppenwände in Sichtbeton
Züblin AG
Eine maßgeschneiderte 3D-Konstruktion bietet die Lösung für eine komplexe vertikale Schuppengeometrie an der neuen U6-Endhaltestelle am Stuttgarter Flughafen.
Das Ziel
Bahnausbau verkürzt die Fahrzeit zum Flughafen
Die neue Verlängerung einer U-Bahn-Strecke soll die Fahrzeit zwischen dem Stuttgarter Stadtzentrum und dem Flughafen auf nur 30 Minuten verkürzen.
Das Projekt
Überblick:
Die Verlängerung der Stadtbahnlinie U6 in Stuttgart ermöglicht es Reisenden, künftig ohne Umzusteigen von Gerlingen im Nordwesten der Stadt direkt zum Flughafen im Süden zu fahren.
Herausforderung:
Als Züblin den Auftrag für das Rampen-, Tunnel- und Endhaltestellenbauwerk am Stuttgarter Flughafen erhielt, wurde schnell klar, dass eine der größten Herausforderungen der Bau einer hochkomplexen vertikalen Schuppenwand sein würde. Für diese architektonisch außergewöhnliche Wandkonstruktion, die sich am Kopfende zwischen Flughafen und Messegelände befindet, entwickelte ein Team von MEVA-Experten die maßgeschneiderte 3D-Konstruktion.
Die Lösung
- Präzise 3D-Modellierung
Die MEVA-Ingenieure übersetzten eine erste, unbemaßte Skizze aus der Ausschreibung in ein detailliertes 3D-Modell, in dem Winkel, Nischen und Abstände genau eingezeichnet waren.
- Planung einer maßgeschneiderten Schalungslösung
Im nach oben offenen Haltestellenbereich zwischen Kongresshotel im Norden und Flughafen im Süden ragen die sogenannten Schuppenwände bis 9,30 m empor. Die Höhe ist nicht gleichbleibend und orientierte sich in der Planung an einem Rad- und Gehweg in der Nähe. Die Schuppen haben eine Breite von jeweils 4 m und sind überlappend angeordnet, um den Eindruck einer geschuppten Fläche zu erzielen. Oben kragen die Schuppenwände aus und verjüngen sich. Diese Verjüngung wurde mittels Rückseitenschalung erzielt. Um dabei einen schnellen und effizienten Baufortschritt zu erreichen, sollte es zudem möglich sein, die Elemente der Sonderschalung miteinander zu koppeln.Es ist das erste Mal für uns, dass wir eine Wand in dieser Art und Weise ausgeführt haben. Der Aufwand war daher schwer einzuschätzen. Mit der Unterstützung von MEVA hat diese Premiere für uns aber sehr gut funktioniert.
Heiko Wagner, Bauleiter, Züblin AG
- Von unten nach oben
In insgesamt 18 Takten wurden die komplexen Schuppenwände erstellt. Die aufwendige Geometrie spiegelte sich bereits beim Einbringen der Bewehrung wider, die mit einem exakten Muster am Boden den Formen der Schuppenwände folgte. Anschließend wurden 15 cm hohe Anfänger betoniert, die den späteren Aufbau der hohen Sonderschalungen samt Stützböcken erleichterten.
- Spezielle dreiteilige Schalung
Die schuppenförmige Anordnung zusammen mit der einhäuptigen Betonage erforderte eine besondere Lösung, um den Freiraum zwischen den einzelnen Schuppen abzubilden. Eine von MEVA konstruierte Nischenschalung schaffte Abhilfe und ermöglichte die einfache und effiziente Realisierung der geforderten Geometrien.
Außerdem benötigte man einen Nischenanfänger am Boden, um die unterschiedliche Winkellage zu den Blockfugen zu berücksichtigen. Die vordere Nischenschalung ist schließlich das größte Element dieser drei Bauteile. Die Entwicklung einer technisch cleveren Lösung erforderte einiges an kreativer Ingenieursarbeit. Aufgrund der beengten Verhältnisse entschied man sich dabei für eine Konstruktion aus Stahl.
- Sichere Positionierung zwischen den Schuppen
Um die Nischenschalung sicher zwischen den Schuppen einzubringen, waren mehrere Aspekte zu beachten. So wird sie zum einen durch den Rahmen hindurch an der Schalung verschraubt. Weiterhin sind passgenaue Holzplatten in der Aussparung integriert, um dem Frischbetondruck standzuhalten. Außerdem wird ein sogenannter Sonderhalter, ein L-förmiges Metallteil, in die Nischenschalung eingebracht. Die lange Seite des L wird am Rahmen der Schuppenschalung fixiert. Sie dient bei einer Schütthöhendifferenz und auftretender Frischbetondruckdifferenz zwischen zwei Schuppen als horizontale Sicherung, indem der Druck in den Rahmen abgeleitet wird.
- Einfaches Ausschalen und Entfernen
Um nach der Betonage die Nischenschalung wieder zu entfernen, wurde sie außerdem trapezförmig konstruiert und mit Gelenkecken versehen. Als Trapez ist die Rückseite schmaler. Ist der vordere Teil frei, kommt es somit nicht zur Reibung und das Teil kann leicht entnommen werden. Die Gelenkecken erlauben es außerdem, die Seiten einzuklappen und erleichtern weiterhin den Ausschalprozess.
- Bewältigung eines Nord-Süd-Gefälles
Neben dieser komplexen Detaillösung gab es aber auch im Großformat beachtliche Herausforderungen, denen die MEVA-Ingenieure mit cleveren Konzepten begegneten. Die Geometrien der Schuppenwände unterscheiden sich auf Nord- und Südseite. So ist etwa die Anordnung der Schuppen entgegengesetzt und auch die rückseitige Verjüngung gestaltet sich aufgrund der umgebenden Landschaft unterschiedlich. Die 140 m lange Südseite erhält auf der Rückseite eine Schräge, während auf der mit 93 m kürzeren Nordseite eine Rinne konstruiert wird. Aufgrund der besonderen Form waren dazu passgenaue Sonderschalungen nötig, die sich im Verlauf der Bauarbeiten wiederverwenden ließen.
Unsere Bauabläufe unterscheiden sich je nachdem, in welchem Bereich gearbeitet wird. Anfangs mussten wir besonders konzentriert arbeiten. Nach etwa zwei Einsätzen hatten wir aber den Bogen raus. Man merkt, dass MEVA bei der Planung auch die Praxis im Blick hatte und die Anwendung möglichst einfach gestaltet wurde.
erklärt Bauleiter Heiko Wagner die Herausforderungen der Nord-Süd-Differenz
- Kombination von ein- und zweiseitigen Lösungen
Da die Schuppenwände nicht nur über unterschiedliche Rückseiten verfügen, sondern auch nach oben über die Baugrube hinausragen, war der Einsatz einer ausschließlich einhäuptigen Schalung nicht möglich. Daher erarbeitete man bei MEVA eine clevere Möglichkeit, um die ein- und zweihäuptige Arbeitsweise zu kombinieren. Der untere Bereich wurde mithilfe des Stützbocks STB 450 und der Industrieschalung Mammut 350 gegen die Baugrubenwand betoniert. Dabei erleichterte die vollflächige Frischbetondruckaufnahme von 100 kN/m² das Arbeiten, weil die Anwender bis zu einer Wandhöhe von 4 m nicht auf die Betoniergeschwindigkeit achten mussten.An der Nordwand ist zudem der einhäuptige Bereich größer, nimmt daher höhere Kraft auf und wird mit drei Triplex-Stützen gesichert. An der Südwand genügen zwei der modularen Schwerlaststützen von MEVA. Im oberen Bereich der Schuppenwände wird schließlich aus der einhäuptigen eine zweihäuptige Schalung.
- Eine glatte Oberfläche
Um besonders glatte und gleichmäßige Betonoberflächen zu erzielen, wurde die Sonderschalung in den MEVA-Werken mit der alkus Vollkunststoff-Platte ausgestattet. Die Platten wurden von hinten verschraubt, um Abdrücke von Schrauben zu vermeiden. Fugen und Ecken wurden mit dem gleichen Kunststoffmaterial verschweißt, aus dem auch die Platten bestehen. Somit konnte keine Betonmilch austreten und es wurde eine besonders hochwertige Qualität erzielt.
Das Ergebnis
Der MEVA-Vorschlag, mit einem Stahlrahmen zu arbeiten, ebnete den Weg für einen Schalungsaufbau, der im Wesentlichen aus zwei einseitigen Anordnungen bestand. Da es bei dieser Lösung keine Ankerstellen gab, entfiel automatisch die Notwendigkeit von Blindkonen, was die Arbeit erheblich vereinfachte und beschleunigte. Außerdem konnte so eine gleichmäßigere und homogenere Oberfläche erzielt werden.
Ursprünglich war zunächst eine zweiseitige Ankerung vorgesehen. Für ein einheitliches Bild der Betonflächen hätten wir daher auch im einhäuptigen Bereich gleichmäßig Blindkonen einbringen müssen. Der Aufwand wäre enorm gewesen. Die Vorschläge von MEVA waren ein echter Mehrwert für unser Projekt.
Christian Hoffmann, Projektmanager, Züblin AG
Verwendete Systeme
Bauunternehmen:
Züblin AG
Projekt:
Schuppenwände an der Endhaltestation U6 am Stuttgarter Flughafen
Standort:
Endhaltestelle der Straßenbahn, Stuttgart, Deutschland
Auftraggeber:
Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB)
Schalungsplanung:
MEVA Schalungs-Systeme GmbH, Haiterbach, Deutschland
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