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Materialforscher der Block Research Group der ETH Zürich haben zusammen mit den Architekten supermanoeuvre einen Prototyp für ein ultradünnes, gewundenes Betondachsystem mit einer durchschnittlichen Dicke von nur 5 Zentimetern vorgestellt. Mithilfe digitaler Design- und Fertigungstechnologien konnte das Team eine selbsttragende Schalenstruktur mit minimalem Materialaufwand berechnen und konstruieren. Dies wurde durch den Einsatz eines neuartigen Schalungssystems ermöglicht, das aus einem Netz aus Stahlseilen und einem zu einer wiederverwendbaren Gerüststruktur gespannten Polymergewebe besteht.

Der Prototyp umfasst eine Grundfläche von 120 Quadratmetern mit einer Grundfläche von 160 Quadratmetern. Die Strukturanalyse berechnete die genaue Dicke des Materials in der gesamten Hülle, wobei die Dicke zwischen 3 Zentimetern entlang der Dachkanten und 12 Zentimetern an den entscheidenden Stützflächen variierte.

Die Forscher der Block Research Group glauben, dass das für das Projekt entwickelte einzigartige Stahlnetzschalungssystem schnell in der Bauindustrie übernommen werden könnte, da es geringere Materialkosten und eine weniger invasive Strukturierung – beim Betonieren des Daches – ermöglicht Der darunter liegende Bereich blieb frei, sodass die Innenarbeiten gleichzeitig fortgesetzt werden konnten. In einem vierjährigen Forschungsprozess entwickelte das Team außerdem eine proprietäre Sprühtechnik, die es ermöglicht, dass der Beton viskos genug ist, um an der Schalung zu haften, und gleichzeitig flüssig genug bleibt, um gesprüht zu werden durch eine Düse.

Diese neue Schalungstechnologie wird erstmals in einem realen Projekt in einer geplanten Dachwohneinheit namens HiLo eingesetzt, die auf dem NEST-Wohnlabor in Dübendorf, Schweiz, errichtet wird. Bei diesem Projekt werden Isolierung sowie Heiz- und Kühlschlangen auf der inneren Betonschicht integriert, auf die eine zweite Betonschicht aufgesprüht wird. Die Oberseite wird dann mit Dünnschicht-Photovoltaikzellen verkleidet, damit die Residenz energiepositiv ist.

„Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, mit einer leichten, flexiblen Schalung eine aufregende dünne Betonschalenstruktur zu bauen, und haben damit gezeigt, dass komplexe Betonstrukturen geformt werden können, ohne dass große Mengen an Material für ihren Bau verschwendet werden“, sagt Prof. Block, Leiter von Block-Forschungsgruppe. „Da wir das System Schritt für Schritt mit unseren Partnern aus der Industrie entwickelt und den Prototyp gebaut haben, wissen wir jetzt, dass unser Ansatz auf der NEST-Baustelle funktionieren wird.“

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Design und Technik: Block-Forschungsgruppe, ETH Zürich: Philippe Block, Tom Van Mele, Tomás Méndez Echenagucia, Andrew Liew, Ioannis Mirtsopoulos; Supermanöver: Dave Pigram, Iain Maxwell, Oliver Bennett; Bollinger+Grohmann; Mathematische und physikalische Geodäsie, ETH Zürich; Labor für automatische Steuerung, ETH Zürich

Konstruktion: Marti [Generalunternehmer]; Bürgin Creations [Betonarbeiten]; Holcim Schweiz [Betonentwicklung]; Doka [Gerüst]

Herstellung: Jakob [Kabel]; Bruno Lehmann [Stangen + Seilnetzkomponenten]; Blumer Lehmann [Holz]; Dafotech [Stahlstützen + Platten]; Bieri [Stoffzuschnitt + Nähen]

Sponsoren:ETH Zürich; NCCR Digital Fabrication; Holcim Schweiz

Klient:Aber