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Projekte & Innovationen

KnitCandela – BETONSCHALE MIT GESTRICKTER SCHALUNG Ein Forschungsprojekt der Block Research Group (BRG) der ETH Zürich zeigt, dass sich gestrickte Textilien als Schalung für komplexe Betonstrukturen eignen und dazu noch Material, Kosten und Arbeitszeit reduzieren. KnitCandela ist eine geschwungene Betonschale, die aus einem ultraleichten Stahlseilnetz und einer gestrickten Schalung besteht. Die Stoffbahnen wurden in lediglich zwei Koffern zur Baustelle transportiert. Der Prototyp im Museo Universitario Arte Contemporáneo (MUAC) in Mexiko-Stadt ist eine Homage an den Meister des Betonschalenbaus Félix Candela (1910 - 1997). Um gerade Schalungselemente mehrfach nutzen zu können, verwendete Candela hyperbolische Paraboloid-Oberflächen (Hyparschalen.) Mit dem gleichen Ziel, den Materialverbrauch beim Schalungsbau zu reduzieren, erweitert das Stahlseilnetzund Strickschalungssystem die Palette der antiklastischen – also gegenseitig gekrümmten – Geometrien um eine effiziente und wirtschaftlich zu realisierende Variante. Reduzierter Materialverbrauch

KnitCandelas doppelt gekrümmte Betonschale umfasst eine Oberfläche von fast 50 Quadratmeter und wiegt mehr als fünf Tonnen, obwohl die Strickschalung, die in einen temporären Schalgerüstrahmen gespannt wurde, nur 55 Kilogramm wog. Die leichte, verlorene Schalung besteht aus einem benutzerdefinierten 3D-gestrickten, technischen Textil. Besprüht mit einer speziellen Zementbeschichtung, besitz sie eine ausreichende Steifigkeit für die Betonapplikation. Im Vergleich zu gewebten Stoffen reduziert die Technik des Strickens den Bedarf an Schnittmustern zur Erzeugung komplexer Oberflächen und ermöglicht die Integration zusätzlicher Details wie Kanäle und Öffnungen in einem nahtlosen Prozess. Die Textilschalung besteht aus vier langen Streifen mit einer Länge von 15 bis 26 Meter, die in nur 36 Stunden durch eine industrielle Strickmaschine hergestellt wurden. Jedes der vier Elemente ist ein doppellagiges Textil, das in nur einem Arbeitsschritt erstellt wurde. Seine zwei Schichten erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Die sichtbare, ästhetische Innenschicht zeigt ein farbiges Muster. Die äussere, technische Schicht enthält Öffnungen zum Einfügen, Führen und Positionieren der Stahlseile und weitere Schalungselemente. Als Abstandshalter

und zwischen den Textillagen dienen handelsüblichen Modellier-Luftballons, deren Form sich durch die Verwendung unterschiedlicher Strickdichten in der äusseren Lage steuern lässt. Nach der Fixierung der gestrickten Schalungsoberfläche mit einer schnell aushärtenden, zementösen Beschichtung brachten lokale Handwerker die abschliessende Faserbetonschicht von Hand auf. Die Luftballons wurden zu Hohlräumen in der Betonschale, zwischen denen sich eine aussteifende Rippenstruktur bildete. Montage vor Ort

Das Projekt wurde in nur dreieinhalb Monaten realisiert. Dies war durch einen digitalen Berechnungs-, Konstruktions- und Fertigungsprozess möglich, der das individuelle Strickmuster automatisch generierte. Aufgrund des Zeitdrucks wurde das äussere Baugerüst speziell für die Herstellung des Prototyps entworfen und gefertigt. In Zukunft ist es jedoch denkbar, die Montage vor Ort mit standardisierten Gerüstkomponenten zu realisieren, um die Kosten für das gesamte System weiter zu senken. Mit lediglich 35 Franken pro Quadratmeter Materialkosten für die eigentliche Schalungslage (Textil und Seilnetz) ist das Schalungssystem im Vergleich zu marktüblichen Lösungen bereits jetzt äusserst kostengünstig. BRG führte die computerbasierten Berechnungen, die Tragwerksplanung und die Herstellung der Schale und ihrer Konstruktion durch. Die spezielle Zementbeschichtung wurde am Lehrstuhl für Physikalische Bauchemie (Professur Robert Flatt) der ETH Zürich entwickelt. ZHCODE, die Computational Design Group von Zaha Hadid Architects, gestaltete die architektonische Form und generierte das Farbmuster, Architecture Extrapolated (R-Ex) übernahm das Baustellenmanagement. E Text basiert auf: M. Popescu, M. Rippmann, A. Liew, T. Van Mele, und P. Block, «Betonschale mit gestrickter Schalung», DETAIL structure 1.19, 10-11.

Prof. Dr. Philippe Block ist seit 2009 Professor für Architektur und Tragwerk am Institut für Technologie in der Architektur, ETH Zürich, an der er gemeinsam mit Dr. Tom Van Mele die Block Research Group leitet. Seit 2017 leitet er des schweizerischen Nationalen Forschungsschwerpunkts - Digitale Fabrikation. www.block.arch.ethz.ch

Nachhaltiges BAUEN 2019

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