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Jun 10, 2024

Eine Plattform, auf der man aufbauen kann: Wie verändert die Technologie Lehrgerüste und Schalungen?

Von Mike Hayes, 31. Juli 2023 Mehr als Systeme zur Unterstützung des Gießens und Stützens von Beton, Gerüste und Schalungen sind eine Schlüsselkomponente für sichereres, schnelleres und profitableres Bauen, so Mike Hayes

Von Mike Hayes31. Juli 2023

Wie Mike Hayes berichtet, sind Lehrgerüste und Schalungen nicht nur Systeme, die das Gießen und Stützen von Beton unterstützen, sondern eine Schlüsselkomponente für sichereres, schnelleres und profitableres Bauen.

Nicht alle Elemente des Bauprozesses werden durch digitale Technologie verändert. Der Beton im Herzen von Brücken, Tunneln und Hochhäusern ist seit Hunderten, wenn nicht Tausenden von Jahren weitgehend unverändert geblieben.

Ebenso sind die Formen, in die Beton gegossen wird, sowie die Rahmen und Verstrebungen, die die Formen stabil machen, seit den Tagen des antiken Roms Teil des Bauprozesses.

Das heißt aber nicht, dass bei diesen Bauträgern nicht auch moderne Technologie eingesetzt wurde: Heutzutage wird KI eingesetzt, um den CO2-Ausstoß im Beton zu reduzieren; und Technologie ist die treibende Kraft hinter der Entwicklung von Lehrgerüsten und Schalungen.

Und diese Technologie ermöglicht es Lehrgerüst- und Schalungsingenieuren, den effizientesten Einsatz von Beton bei einigen der wichtigsten und komplexesten Bauwerke Europas sicherzustellen.

„Wir lassen die Visionen von Architekten Wirklichkeit werden“, sagt Jochen Moosmann vom deutschen Schalungsspezialisten Meva. „Dabei geht es darum, die vorgegebene Form zu reproduzieren, herauszufinden, wie man sie in Form einzelner Elemente am besten gießen kann, und zu entscheiden, wie diese Elemente gestützt, gebunden und abgetrennt werden.“

In diesem Fall spricht er nicht von einer Brücke oder einem Hochhaus, sondern von einer Wendeltreppe. Fairerweise muss man sagen, dass es sich nicht um ein riesiges Projekt handelt, aber eines, das die erforderliche Ingenieurskompetenz deutlich unter Beweis stellt, um nicht nur die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Betonformen, sondern auch die vom Architekten vorgesehene Ästhetik zu gewährleisten.

Im neuen Gebäude der Technischen Fakultät der DHBW (Duale Hochschule Baden-Württemberg) in Stuttgart befindet sich in einem Atrium eine Wendeltreppe aus Beton, die sich auf einer geneigten Bahn durch Galeriegeschosse nach oben windet.

Zu den Herausforderungen, die die Geometrie mit sich brachte, kamen strenge Anforderungen an die Struktur – eine besonders glatte Oberfläche mit einheitlicher Farbe und einer minimalen Anzahl an Arbeitsfugen.

„Die Schalung besteht aus einer Reihe einzelner Volumen, die zunächst dreidimensional entworfen und dann wieder aufgelöst werden mussten, um sicherzustellen, dass alle Kurven und Winkel perfekt zusammenpassen“, sagt Moosmann.

Der Bau der Treppe erforderte den Einbau einer Verbindung zwischen Rampe und Brüstung, die sich in die gesamte Treppenkomposition einfügt.

Da die Treppenläufe über die Gebäudeebene hinausragen und gegeneinander versetzt sind, war auch ein ganzheitliches Konzept zur Abstützung der einzelnen Treppenelemente erforderlich.

Der Bauunternehmer Ed Züblin baute mit dem Traggerüstsystem MT 60 von Meva eine Reihe von Plattformen für die hochpräzise Abstützung der Schalung.

Es wurde beschlossen, Treppenrampe und Brüstung getrennt zu gestalten. Auf die Flachschalung der Rampe wirkte in der Praxis nur ein geringer Frischbetondruck, so dass eine Maßhaltigkeit ohne Anker möglich war. Ebenso wurde durch die Anbindung oberhalb und unterhalb der Brüstung auch diese frei von Ankerlöchern gehalten.

Um eine erfolgreiche Bauausführung zu gewährleisten, wurden die Einzelteile der Schalung mit größter Sorgfalt konstruiert und entsprechend einer Montagezeichnung beschriftet.

Die fertige Treppe vermittelt den Eindruck, als sei der Beton aus einem Stück gegossen worden.

Enge Zusammenarbeit und frühzeitige Einbindung in Bauprojekte sind derzeit ein heißes Thema, und anekdotisch scheint der Erfolg zu folgen, wenn die Beziehungen zwischen Auftragnehmern und Schalungsunternehmen während eines Projekts gepflegt werden.

In Kopenhagen, Dänemark, wird die künstliche Insel Christiansholm saniert, wobei ehemalige Lagerhäuser abgerissen werden, um Platz für Wohn- und Gewerbeflächen mit einer Fläche von 45.000 m² zu schaffen.

Der Auftragnehmer, NCC Building Nordics, holte Paschal-Danmark bereits in der Planungsphase in das Projekt ein und die beiden Unternehmen arbeiteten bei der Entwicklung des Schalungsplans eng zusammen.

Den Spundwänden wurden einhäuptig Stahlbetonwände vorgeschaltet, die eine sichere Basis für das gesamte Bauwerk bildeten.

Für die einhäuptige Schalung der verstärkten Kellerwände brachte Paschal 400 m² der Schalung LOGO.3 an und setzte Stützböcke in Höhen ab 6 m ein.

Wie in Dänemark üblich, wurden bei diesem Großprojekt zahlreiche Stahlbetonelemente verwendet, auch für die vorgefertigten Fassadenplatten, die rund 20 Tonnen wiegen und mit einer Neigung von 22 Grad eingebaut werden müssen.

In enger Zusammenarbeit mit NCC hat Paschal zusätzlich verstellbare Stützen und Stützsysteme bereitgestellt, um eine präzise Ausrichtung der Schalung zu gewährleisten und während des Projektfortschritts vorübergehende Unterstützung zu bieten.

Neben den offensichtlichen Vorteilen von Lehrgerüsten und Schalungen bei der Errichtung von Betonkonstruktionen können die neuesten Systeme auch Innovationen mit sich bringen, die die Arbeit schneller, sicherer und rentabler machen können.

In der Schweiz wurde der österreichische Schalungsspezialist Doka kürzlich vom Bauunternehmer Bezzola Denoth gebeten, ihn beim Bau der 240 m langen Mingèr-Galerie im Engadiner Hochtal in der Schweiz zu unterstützen. Das neue Bauwerk soll die Hauptstraße vor Steinschlag und Lawinen schützen.

Die Lage der bergigen Straße – mit einem steilen Gefälle auf der einen Seite und Wasser auf der anderen Seite – stellte eine Herausforderung für die Baustelle dar, hinzu kam die Notwendigkeit, dass der Verkehr während der Bauphase aufrechterhalten werden musste.

Um die geforderten Spannweiten zu erreichen, brachte Doka bei dem Projekt den UniKit-Ingenieurbaukasten für schwere Lasten sowie zwei elektrisch betriebene Tunnelschalwagen auf Schienen ein.

Die UniKit-Primärträger wurden mit SL-1-Trägern kombiniert, um für die nötige Stabilität zu sorgen.

Die Herausforderung für die Auftragnehmer bestand darin, die vorgegebene Betonierreihenfolge mit Blocklängen von 10 m bis 15 m einzuhalten.

Die kranunabhängige, klappbare Seitenschalung ermöglichte das Durchfahren der vorhandenen Betonpfeiler beim Verfahren des Schalungswagens.

Neben Traggerüst- und Schalungssystemen brachte Doka seinen digitalen Concremote-Service in das Projekt ein, der mithilfe von Sensoren die Temperatur misst und die Druckfestigkeit der Betonkonstruktion berechnet. Laut Doka halbierten diese Sensoren die Entmantelungszeit, sodass das Projekt abgeschlossen werden konnte, bevor das strenge Winterwetter einsetzte – und unter dem Strich eine Einsparung von 40.000 € ergab.

Obwohl die Technologie zweifellos sowohl bei der Gestaltung als auch bei der Verwendung von Lehrgerüsten und Schalungssystemen Einzug gehalten hat, kann der Prozess selbst derzeit nicht durch eine andere Technologie ersetzt werden.

Seine Rolle bei der Beschleunigung von Projekten ist klar, indem es die Bauzykluszeiten von Stockwerk zu Stockwerk verkürzt und genaue Zeitpläne für die Schalung und Entschalung von Ressourcen bereitstellt.

Diese Systeme tragen auch maßgeblich dazu bei, Standorte sicherer zu machen, seien es Hochhäuser, Brücken oder Tunnel.

Eine Lektion, die man lernen muss, da die Komplexität von Projekten immer weiter zunimmt, ist, dass Auftragnehmer zum frühestmöglichen Zeitpunkt einbezogen werden müssen, und diese wiederum müssen diejenigen in ihrer Lieferkette und vielleicht am wichtigsten die Gerüst- und Schalungsanbieter einbeziehen.

ARMDK untersucht die Produktivität

Der in Großbritannien ansässige Schalungsspezialist Altrad RMD Kwikform (ARMDK) hat kürzlich eine Umfrage in Auftrag gegeben, in der die Meinungen von Baufachleuten zu Möglichkeiten zur Produktivitätssteigerung auf Baustellen eingeholt wurden.

Die Arbeitsproduktivität wurde als ein Bereich hervorgehoben, in dem erhebliche Verbesserungen erzielt werden könnten. Zu den Vorschlägen gehörte die Beschleunigung zeitaufwändiger Aufgaben, einschließlich der Verwaltung von Schalungen und Lehrgerüsten.

Bedeutende 41 % der Befragten gaben an, dass die Verwendung von Schalungs- und Lehrgerüstprodukten, die den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Montage und das Anschlagen von Systemen reduzieren, die Gesamtproduktivität des Projekts verbessern würde.

Die beiden Methoden, die laut ARMDK genauer untersucht werden müssen, sind die Verbesserung der Zykluszeiten und der verstärkte Einsatz von Technologie.

Für Ersteres schlägt das Unternehmen vor, dass die Unterstützung durch entsprechende technische Experten vor Ort in Bezug auf den Gerätefluss und die Schulungsunterstützung hilfreich sein kann, was beides die Auf- und Abbauzeiten verkürzen könnte.

Dieses Fachwissen kommt beispielsweise Projekten zugute, die eine regelmäßige Bewegung der Schalung erfordern, da deren Anordnung optimiert werden kann, um die Notwendigkeit einer Demontage zu minimieren.

Dies gilt insbesondere bei der Verwendung modularer Systeme, die eine größere Anpassungsfähigkeit ermöglichen.

Auf technologischer Ebene unterstützen neue drahtlose Überwachungssysteme den Prozess jetzt erheblich, mit genaueren Zeitplänen für das Ausschalen von Schalungen und Lehrgerüsten sowie Echtzeitmessungen der Stabilität von Kranbasen, Streben oder Stützfassaden sowie der Belastungsgrade von Stützen.

Die digitale Technologie hat mittlerweile einen erheblichen Einfluss auf dieses Bausegment: 3D-Visualisierungen von temporären Bauwerken sorgen für Transparenz und unterstützen die Zusammenarbeit in der gesamten Lieferkette für bestimmte Systeme.

Laut ARMDK besteht ein Ergebnis dieser Technologie darin, dass das Risiko für die Menschen vor Ort verringert wird, da potenzielle Probleme schnell angesprochen und behoben werden können.

Darüber hinaus können digitale Lösungen eingesetzt werden, um Auftragnehmer dabei zu unterstützen, Ausschreibungen für Großprojekte zu gewinnen, wobei frühe Kooperationen einen ganzheitlichen Ansatz für den Entwurfs- und Bauprozess demonstrieren.

Peri liefert unglaubliche 10.000 Tonnen Schalung für den Fehmarnbelttunnel

Der Schalungsspezialist Peri hat 10.000 Tonnen maßgeschneiderte Schalung an die größte Tunnelfabrik der Welt geliefert und ermöglicht so den Guss an der Fehmarnbeltquerung.

Der deutsche Hersteller teilte mit, dass er die letzte von zwölf Schiffsladungen mit Stahlschalungskomponenten für 79 Standardtunnelelemente geliefert habe, die den Fehmarnbelttunnel zwischen Dänemark und Deutschland bilden werden.

Es hieß, dass mehr als eine Million Komponenten, die in Polen, Italien und in Weißenhorn, Deutschland, hergestellt wurden, mit zwölf Schiffsladungen und mehr als 250 LKW-Ladungen zur Tunnelfabrik des Projekts in Rødbyhavn, Dänemark, transportiert wurden.

Peri sagte, dass der Tunnel mit der schrittweisen Startmethode gebaut werden würde, bei der Abschnitte vor Ort hergestellt und dann in Längsrichtung in ihre endgültige Position geschoben (oder gestartet) werden.

Jedes Standardtunnelelement wird 217 m lang sein und 73.000 Tonnen wiegen. Der Tunnel wird außerdem neun 24 m lange Betonabschnitte umfassen.

In insgesamt fünf separaten Produktionslinien werden vor Ort Standard-Tunnelelemente hergestellt. Jedes wird aus neun separaten Abschnitten mit einer Größe von 45 x 9 Metern und einem Gewicht von mehr als 8.000 Tonnen bestehen.

Das Gießen jedes Elements in einer Fabrik mit der Größe von 140 Fußballfeldern erfordert 36 Stunden ununterbrochenes Gießen. Der erste Tunnelabschnitt des Projekts soll noch vor Sommer 2024 verlegt werden.

„Die von Peri entwickelte Lösung bildet die Grundlage für monolithisches Betonieren, wodurch das Risiko des Eindringens von Wasser während des Tunnelbetriebs verringert wird“, sagte Peri in einer Erklärung. „Zusätzlich wird ein Tunnelabschnitt ohne Anker in den Außenwänden betoniert.

„Gleichzeitig bedeutet der Ansatz erhebliche Einsparungen bei den Material- und Arbeitskosten und reduziert dadurch unter anderem den Einsatz von Rohstoffen.“

Der Fehmarnbelt-Tunnel wird von Femern A/S gebaut, einer eigens gegründeten Tochtergesellschaft des dänischen staatlichen Transportunternehmens Sund & Bælt. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 2029 wird er mit einer Länge von 17,6 km der längste Absenkröhrentunnel der Welt sein.

Der 42 m breite Tunnel wird fünf Röhren umfassen: zwei zweispurige Autobahnen; zwei elektrifizierte Eisenbahntunnel; und ein Notkorridor. Der Hauptauftragnehmer des Projekts ist Fehmarn Link Contractors, ein Konsortium aus Vinci, BAM, Per Aarsleff, Wayss & Freytag Ingenieubau und der Max Bögl Stiftung.