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Stuttgart 21 – die hohe Kunst des Betonbaus

News   •   Okt 02, 2018 10:37 CEST

Die Arbeiten für den Aufbau eines Kelches sind höchst anspruchsvoll. Die sogenannte Freiformverarbeitung und das Fertigen dreidimensionaler Stücke gelten als Königsdisziplin des Schalungsbaus. copyright: Achim Birnbaum
  • ZÜBLIN baut für die Deutsche Bahn die Bahnsteighalle des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs
  • 28 Kelchstützen mit Lichtaugen werden das Bahnhofsdach tragen
  • Aufwendige Schalungskonstruktion ist eine bautechnische Meisterleistung

28 Kelchstützen werden das Bahnhofsdach des Projekts Stuttgart 21 tragen. Die dafür notwendige Schalungskonstruktion ist eine bautechnische Meisterleistung – auch wenn man das auf den ersten Blick nicht gleich erkennt. Der erste rund 12 m hohe Kelch mit Öffnung für ein Lichtauge ist inzwischen erfolgreich betoniert.

Neuer Durchgangsbahnhof für Stuttgart

Stuttgart 21 ist die komplette Neuordnung des Bahnknotens Stuttgart, der eine der wirtschaftsstärksten Regionen Europas künftig erheblich besser an das europäische Hochgeschwindigkeitsnetz anbinden wird. Dafür sind beispielsweise 59 Kilometer Tunnel unter der rund 620.000 Einwohner zählenden Landeshauptstadt zu graben und vier neue Bahnhöfe zu bauen. Die Fahrzeiten im Schienenverkehr werden mit Inbetriebnahme des Bahnprojekts deutlich verkürzt, über zehn Millionen Fahrgäste in ganz Deutschland werden jährlich davon profitieren. Nach dem Rückbau des heutigen Gleisfeldes entstehen außerdem insgesamt 100 Hektar freie Fläche zur Nutzung für die innerstädtische Entwicklung mit Wohnungsbau und Parkerweiterung.

Herzstück von Stuttgart 21 ist der künftige Durchgangsbahnhof, für den die Bauarbeiten in vollem Gange sind. Ein wesentliches Merkmal des Projekts ist auch, dass das alte, 1922 erbaute Bahnhofsgebäude erhalten bleibt: Der denkmalgeschützte Bonatzbau wird mit dem künftigen Durchgangsbahnhof verbunden. Auch ZÜBLIN ist an diesem Projekt beteiligt, mit einem ganz besonderen Auftrag: ein Kunstwerk zu schaffen, denn genau das werden die 28 Kelchstützen des Bahnhofsdachs in ihrer bisher noch nie hergestellten Form sein.

Partnering mit ZÜBLIN teamconcept

Um ein Bauvorhaben in diesen Dimensionen und mit diesem Anspruch zu bewältigen, sind viele Konzernkräfte am Werk. Die Direktion Stuttgart der Ed. Züblin AG sowie die Züblin Spezialtiefbau GmbH verantworten die Bauausführung des Abschnitts PFA 1.1. Das Auftragsvolumen liegt bei rund 330 Mio. €, seit August 2014 wird auf Hochtouren an der Hauptbauleistung gearbeitet. Mit den Kanal- und Straßenbauarbeiten ist die STRABAG GmbH Direktion BW im NU-Verhältnis mit einem Auftragsvolumen von € 13,5 Mio. beauftragt.

Auch Expertinnen und Experten von ZÜBLIN Timber unterstützen die Direktion Stuttgart – mittels des bewährten teamconcept-Prinzips. Ottmar Bögel, Sonderbereichsleiter bei ZÜBLIN für Großprojekte, sagt dazu: „Das teamconcept-Prinzip vernetzt die für ein Projekt erforderlichen Kompetenzen von Anfang bis Ende. Auf diese Weise optimieren wir Kosten, Termine und Qualität.“

Maßarbeit dank Digitalisierung

Jede der 28 Kelchstützen zum Tragen der Dachkonstruktion wird rund 1.000 t schwer und 8,5 bis 13 m hoch. Für die Herstellung ist eine aufwendige Verschalungskonstruktion nötig, in die später ein spezieller Beton gegossen wird. Der Rohbau der ersten Stütze ist mittlerweile fertiggestellt: 700 Kubikmeter Beton, angeliefert in gut 100 Mischerladungen, flossen dafür am dritten Oktober-Samstag 2018 in die komplexe Verschalung. Die Oberfläche der Schalhaut darf außer den architektonisch angeordneten Schalhautfugen keine weiteren sichtbaren Fugen zeigen, die Oberfläche des Betons bleibt absolut porenfrei.

Die dafür notwendigen Schalungsteile werden aus Aichach geliefert, einer kleinen bayerischen Stadt. Dort ist unter anderem Andreas Amorth, Gruppenleiter und Produktmanager von ZÜBLIN Timber, im Einsatz. „Projekte wie diese wären ohne die Digitalisierung nicht denkbar.“ Er zeigt dabei auf einen orangefarbenen Roboterarm, der sich durch einen Holzblock fräst. „Der achtachsige CNC-Roboter wird eigentlich für den Karosseriebau in der Autoindustrie eingesetzt. Wir nutzen eine umgebaute Version, um Fräswerkzeuge mit bis zu 18.000 Umdrehungen und höchster Präzision durch das Holz zu führen.“ Die Werkzeugpfade werden durch eine parametrische Schnittstelle direkt aus dem Architekturmodell abgeleitet.

Königsdisziplin des Schalungsbaus

Die außerordentliche Schwierigkeit bei der Erstellung der Schalungsteile ist den komplexen geometrischen Anforderungen geschuldet, außerdem variieren die 28 Kelchstützen auch noch in ihrer Form, Neigung und Länge. Insgesamt umfasst der Auftrag die Erstellung von rund 500 Einzelteilen, viele davon sind mit mehr als 5 t Gewicht so schwer, dass sie mit bis zu 180 Fahrten mit Spezialtransportern und Polizeibegleitung zum Bestimmungsort gebracht werden müssen. Der überwiegende Teil der Schalungselemente wird mehrfach eingesetzt, einzelne Teile erhalten über 20 Abzüge. Die wechselnde Geometrie wird durch Ergänzungsteile am Fuß sowie an den Rändern sichergestellt.

Ottmar Bögel erinnert sich mit sichtlicher Begeisterung an einen Meilenstein in diesem Projekt: „Die Fertigstellung des ersten Kelchfußes im Juni 2017 war ein wirklich sehr emotionaler Augenblick. Dem vorausgegangen waren zweieinhalb Jahre harte Arbeit, viele theoretische Überlegungen, detaillierte Modellrechnungen, Freiland-versuche und Expertengespräche, um überhaupt den gesamten Herstellungsprozess in der heutigen Form zu entwickeln.“ Andreas Amorth ergänzt: „Wir schafften dazu auch einen 3D-Scanner an, um die gefertigten Schalungsteile mit den Soll-Werten der Planung zu vergleichen und so die Qualität zu sichern. Dies wiederum gelang durch eine integrierte BIM 5D-Umgebung mit einem geschlossenen Datenworkflow.“

Eine Wissenschaft für sich

Doch nur mit der Erstellung der gefrästen Fichtenholzteile ist es noch nicht getan – diese müssen nämlich auf ihrer Reise noch zur Oberflächenbeschichtung. Durch die Vorgabe des Architekten Christoph Ingenhoven, im Beton keine sichtbaren Spuren zu hinterlassen, ist die Beschichtung eine Wissenschaft für sich. Nach einem speziell entwickelten Geheimrezept werden die Teile mit einer Mischung aus Harzen beschichtet – für ein porenfreies und glattes Ergebnis der Oberfläche. „Dafür haben wir eigens eine neue Lackierstraße angeschafft und uns Anregungen aus dem Schiffs- und Flugzeugbau und auch von Chemieexpertinnen und -experten eingeholt“, erzählt Amorth.

Gelungenes Teamwork wie in diesem Projekt ist – im wahrsten Sinne des Wortes – auch eine Kunst.