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Bauprozesse
Stuttgart 21 meets BIM

Züblin nutzt BIM für den Bau der architektonisch anspruchsvollen Kelchstützen.

Das Bauunternehmen realisiert für die Deutsche Bahn AG den Entwurf des Architekten Christoph Ingenhoven für das Schalendach im Stuttgarter Tiefbahnhof.

Das außergewöhnliche Schalendach mit seinen enormen Freiformen ist angelehnt an die Ästhetik gotischer Kathedralen. Es stellt in Form und Funktion höchste Anforderungen an den Stahlbetonbau. Insgesamt 28, rund 12 Meter hohe, Kelchstützen sollen sich einmal als tragende Elemente zum Dach der künftigen, unterirdischen Bahnsteighalle vereinen.

Zusammenspiel innovativer Verfahren und digitaler Prozesse

Die Kelchstützen bestehen aus Beton – weiß, ohne Poren und Fugen, aber mit kühnem Schwung. Die ausladende Kelchschale mit der Hutze spannt sich 32 Meter weit über den filigranen, sich nach unten stark verjüngenden Fuß. Jeder Dachkelch ist ein Unikat, der sich in Neigung, Form und Höhe (8,5 - 13 Meter) von den anderen unterscheidet.

Für die formgebende Schalungskonstruktion werden rund 500 dreidimensionale Einzelteile mit CNC-Robotern in höchster Präzision 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.

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Abschließend werden die gefrästen Schalungsteile zur Erfüllung der architektonischen Vorgabe einer poren- und fugenfreien Oberfläche in Sichtbetonqualität SB4 in einer Lackierstraße mit einer speziellen Mischung aus Harzen beschichtet.

Auf der Baustelle verwendet man die fertigen Teile mehrfach in variierenden Kombinationen. Ergänzungsteile für Kelchfuß und Ränder berücksichtigen die wechselnde Geometrie der Stützen.

11.000 Stabformen bilden Kelch-Bewehrung

Der Aufwand zur Herstellung der maßgefertigten Bewehrung ist ähnlich groß. Die komplizierte Geometrie spiegelt sich für jede Kelchstütze in rund 11.000 unterschiedlichen, teils dreidimensional gekrümmten Stabformen wider – darunter viele Unikate. In einer Biegerei wird der Stahl dafür überwiegend per Schnittstelle zwischen Biegemaschine und Bewehrungsmodell gebogen und durch eine maßstäbliche Laserprojektion kontrolliert.

Der Einbau von Bewehrung und Schalung im Bewehrungsmodell wird über die gemeinsam mit Allplan weiterentwickelten Software BIMPLUS koordiniert. Um die extrem komplexe Bewehrungsführung abzubilden, benötigt man für jeden Kelch etwa 450 Pläne. Das 3D-Modell kommt über einen Großbildschirm im Container und als mobile Tablet-Lösung direkt auf der Baustelle zum Einsatz, um den Einbau zu unterstützen.

Bis Ende 2022 soll die einzigartige Konstruktion vollendet sein.

 

 Betonierte Kelchstütze für die Bahnsteighalle des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs

Betonierte Kelchstütze für die Bahnsteighalle des neuen Stuttgarter Tiefbahnhofs (Bild: Arnim Kilgus)

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