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Züblin, Stuttgart21, Stuttgart, Kelchstützen

Die Kelchstützen von Stuttgart21

Eine bautechnische Herausforderung sind die 28 Kelchstützen nicht allein wegen ihrer grundsätzlich komplexen Geometrie. Erschwerend kommt hinzu, dass jeder Dachkelch für sich ein Unikat ist, der sich in Neigung, Form und Höhe (8,5 – 13 m) von den anderen unterscheidet. Die notwendigen Produktionsprozesse zur ihrer Herstellung wurden größtenteils komplett neu entwickelt. Züblin Timber ist als Spezialist im Holzingenieurbau für die formgebende Schalungskonstruktion verantwortlich. Im Werk Aichach werden für das Projekt rund 500 dreidimensionale Einzelteile mit CNC-Robotern aus Fichtenholzblöcken gefräst. Die Werkzeugpfade werden dabei über eine parametrische Schnittstelle direkt aus dem Modell abgeleitet. Den Soll-Ist-Vergleich zur Qualitätssicherung ermöglichen ein 3D-Laserscanner und eine integrierte BIM.5D-Umgebung mit geschlossenem Datenworkflow. Zur Erfüllung der architektonischen Vorgabe einer poren- und fugenfreien Oberfläche in Sichtbetonqualität SB4 werden die gefrästen Schalungsteile abschließend in einer eigens für das Projekt angeschafften Lackierstraße mit einer speziell entwickelten Mischung aus Harzen beschichtet. Die fertigen Teile werden auf der Baustelle mehrfach in variierenden Kombinationen verwendet; Ergänzungsteile für Kelchfuß und Ränder tragen der wechselnden Geometrie der Stützen Rechnung.

Kelch-Bewehrung
Aus der komplexen Geometrie der Kelchstützen leiten sich für die Bewehrung rund 11 000 unterschiedliche, teils dreidimensional gekrümmte Stabformen ab, darunter viele Unikate. Der Stahl dafür wird in einer eigens für das Projekt eingerichteten Biegerei überwiegend per Schnittstelle zwischen Biegemaschine und Bewehrungsmodell gebogen und durch eine maßstäbliche Laserprojektion kontrolliert. Über die gemeinsam mit Allplan weiterentwickelte Software Bimplus wird der Einbau von Bewehrung und Schalung im Bewehrungsmodell koordiniert. Für jeden Kelch sind rund 450 Pläne nötig, um die extrem komplexe Bewehrungsführung abzubilden. Das 3D-Modell kommt auf der Baustelle über einen Großbildschirm im Container und als mobile Tablet-Lösung zum Einsatz.
Um die Vorgabe einer glatten, weißen Oberfläche realisieren zu können, wurde der verwendete Beton speziell für die Kelchstützen neu entwickelt: als Weißbeton mit den nötigen statischen Eigenschaften, der durch Zugabe von Polypropylen-Fasern auch den Brandschutzanforderungen genügt.

Betonierung in drei Abschnitten
Jede Kelchstütze wird in drei zeitlich voneinander versetzten Abschnitten betoniert: Zunächst wird der Kelchfuß gegossen, dessen Höhe (bis zu 7,20 m) über drei unterschiedliche Schalensätze variiert werden kann. Darauf baut später der eigentliche Kelch auf, etwa 700 m³ Beton bilden dessen ausladende, 6 bis 6,50 m hohe Form. Zum Abschluss wird die Hutze auf der Kelchschale betoniert, die eine Aufkantung um die Öffnung im Durchmesser von 16 m für das Lichtauge bildet. Im März 2019 wird die zweite Kelchstütze vollendet, ab Mitte des Jahres sollen stets drei Kelche parallel zueinander gebaut werden. Erst wenn sechs fertige Kelche als zusammenhängende Gruppe stehen, werden nach und nach auch die verbleibenden schmalen Zwischenräume geschlossen. Bis Ende 2022 soll die gesamte Konstruktion vollendet sein. Aus dem Straßburger Platz und dem im Schlossgarten oberirdisch begrünten Dach werden dann 28 Lichtkuppeln herausragen: Über sie soll sich das Tageslicht gleichmäßig in der unterirdischen Bahnsteighalle verteilen und dort eine lichtdurchflutete Atmosphäre schaffen.

Mit der Realisierung des Schalendachs für den Stuttgarter Tiefbahnhof ist Züblin in der Kategorie „Bauwerk, Bauverfahren, Bauprozesse“ für den bauma Innovationspreis 2019 nominiert worden. Die diesjährigen Preisträger werden am 7.4. zum Start der Baumaschinen-Messe in München bekannt gegeben.

 

 

 


Weitere Informationen:

Bauzeit: 4/17–12/22

Generalunternehmer: Züblin-Einheit Direktion Stuttgart, Züblin Timber

Wissenschaftliche Unterstützung bei Formfindung, Gestalt, Konstruktion und Struktur: Frei Otto, Leonberg

Projektsteuerung: DB Projekt Stuttgart Ulm, Stuttgart

Tragwerksplanung: Werner Sobek, Stuttgart / Ingenieurarbeitsgemeinschaft Tragwerksplanung S21 Hauptbahnhof, Leonhardt, Andrä und Partner, Stuttgart mit Happold Ingenieurbüro, Berlin

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