Wie entstehen monolithische Kuppeln – einige Tatsachen über modernen Bau

Veröffentlicht: 24-04-2018

Obwohl die Kuppelhäuser nichts Neues im Bau sind, überraschen sie weiterhin und erwecken die Neugier. Ein Beispiel der ersten monolithischen Kuppel ist ein Iglu am wahrscheinlichsten. Seine beständige Konstruktion verdankt es Blöcken vom gepressten Schnee, der wechselweise taut und gefriert und eine starke homogene Struktur bildet. Das Iglu zeigt die zwei wichtigsten Vorteile von solchen Konstruktionen und zwar ihre hohe Festigkeit und hervorragende Isolationseigenschaften. Monolithische Kuppeln verdanken vor allem dem natürlichen Widerstand des Bogens ihre Beständigkeit und die gute Isolation wird durch minimale Oberfläche des sphärischen Durchschnitts verursacht.

Die erste gegenwärtige monolithische Kuppel war eine Eisbahn, die 1963 in Provo (Bundesstaat Utah, USA) gebaut wurde. Vier Jahre später wurde sie umgebaut und in einen Supermarkt verwandelt. In der Form hat die erste monolithische Konstruktion bis zu ihrem Abbau im Jahr 2006 funktioniert. In Polen ist das sogenannte „Weltraumstädtchen” die äußerst erkennbare Kuppelkonstruktion. Darin hat der private Radiosender RMF FM seinen Sitz.

Gegenwärtig werden monolithische Kuppeln bei verschiedenen architektonischen Projekten, sowohl Wohn-, Industrie- als auch Dienstleistungsprojekten benutzt. Wegen ihrer wiederstandsfähigen Struktur können monolithische Kuppeln die Rolle von Lagerhäusern in der Zement- Düngermittel- Energie- Landwirtschaft- und Bergbauindustrie erfüllen. Sie werden auch oft als die sogenannten Gebäude für Begrenzung der Strahlung in den Kernkraftwerken benutzt und das verdanken sie ihrer strukturellen Integrität.

Bauetappen der monolithischen Kuppel

Moderne monolithische Kuppeln werden vor allem mit Hilfe von der Methode gebaut, die in den USA von drei Gebrüdern: David, Barry und Randy South entwickelt wurde. Die erste Kuppel der Art wurde in Shelley, Bundesstaat Idaho, im April 1976 errichtet. Die Errichtung von monolithischen Kuppeln mittels der Methode beruht auf einige Etappen, die in der streng bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden.

Die erste Etappe beruht auf die Bodenvorbereitung für den Bau. Dazu wird ein Betonfundament in der Form eines Rings gelegt, das mit Stahlstäben gestärkt wird. Die nach Außen des Fundaments ausgeführten Stäbe dienen der Verbindung der Konstruktion mit weiterem eigentlichen Bewehrung der Konstruktion. Auf diese Weise wird ein Monolith mit einem sehr großen strukturellen Widerstand gebildet.

Dier zweite Bauetappe der monolithischen Kuppel ist eine Befestigung einer pneumatischen Luftform zum Ring. Dann wird sie aufgepumpt, bis sie eine entsprechende Form gewinnt. Auf diese Weise wird die Endgestalt der Konstruktion gewonnen.

Bei dem nächsten Schritt kommen Polyurethane ins Spiel. Von Innenseite der Kuppel wird eine Schicht des Polyurethanschaums aufgelegt, der nach der Härtung eine Rolle der Isolation für die ganze Konstruktion erfüllt und eine Unterstützung für weitere Bewehrung der Konstruktion bildet. Während der Etappe können unter anderen fertige Polyurethansysteme benutzt werden, die im Angebot der PCC-Gruppe verfügbar sind und die ermöglichen, Isolationsschichten mit hoher Qualität zu erzeugen. Ein Beispiel für die Produkte sind Serien Ekoprodur und Crossin®. Isolationspolyurethansysteme lassen hervorragende thermische Isolation und hervorragenden Schallschutz durch Einsatz von halbfesten und festen Schäumen gewinnen.  Die Isolationen dieser Artego besitzen ein sehr breites Spektrum von Anwendungen. Sie werden auf Fundamente, Fußböden, Innen- und Außenwände, Dächer und Dachgeschosse appliziert. Durch Verwendung von Produkten aus der Serie Crossin® ist es möglich, sehr gute Wärmeleitfähigkeit Indexe zu erreichen.  Neben fertigen Polyurethansysteme enthält das Produktportfolio der PCC-Gruppe auch Halbfertigprodukte wie Polyeterpolyole  aus der Serie Rokopol®, und auch feuerhemmende Mittel (Serie Roflam) und Kompatibilisatoren und Emulgierungsmittel, die zur Herstellung von Montageschäumen von OCF-Typ mit hoher Qualität benutzt werden. Die allen chemischen Erzeugnisse haben eine breite Verwendung im modernen Bauwesen.

Die vierte Bauetappe der monolithischen Kuppeln ist die Montage von stärkenden Stahlstäben auf den vorher aufgelegten Polyurethanschaum mit Hilfe von einem speziell enwickelten Bandsystem. Kleine Kuppeln fordern Stahlstäbe mit kleinem Durschnitt mit breiten  Abständen. Bei größeren Konstruktionen ist es nötig, breitere Stahlstäbe zu verwenden, die in kleineren Entfernungen befestigt werden.

Die letzte Etappe der Konstruktion von monolithischen Kuppeln beruht auf Betonspritzung auf die in der vorherigen Etappe ausgeführte Bewehrung. Diese Schicht überschreitet gewöhnlich 8 cm nicht und deckt genau die Stahlstäbe und bildet ein dünnwandiges monolithisches Skelett. Nach der Austrocknung bildet der Beton eine besonders starre und widerstandsfähige Konstruktion. Um die Eigenschaften vom Spritzbeton zu verbessern, werden oft spezielle modifizierende Zusatzmitteln, wie z. B. Produkte aus der Serie Rofluid (M, H, P, T) verwendet. Die artigen Zusatzmitteln zum Beton werden als effektive Inhibitoren der Betonbindung verwendet, die die Fließensgrenze der Betonmischung senken. Zusätzlich, durch ihre chemische Struktur und ihren niedrigen Gehalt an Chloriden, verursachen Rofluide keine Korrosion vom Bewehrungsstahl.

Vor- und Nachteile der monolithischen Kuppeln

Monolithische Kuppeln besitzen eine Reihe von Vorteilen. Vor allem charakterisieren sie sich mit sehr guten Tragfähigkeit- und Isolationseigenschaften. Die Merkmale verdanken sie hauptsächlich ihrer Gestalt. Ihre einzigartige Struktur macht, dass sie sogar die größten Naturkatastrophen wie Stürme, Tornados und auch Erdbeben durchhalten können. Monolithische Gebäude erfreuen sich also besonderer Beliebtheit in den Weltregionen, die den Naturkatastrophen höchst ausgesetzt sind.

Keine Notwendigkeit, bei monolithischen Konstruktionen die Tragwände zu setzen,  macht es, dass man beliebig einen Plan der Räume ausarbeiten kann. Zusätzlich, durch die einzigartige Konstruktion, wird die Notwendigkeit der Dachausführung eliminiert. Das verbindet sich mit der bedeutenden Kostensenkung der Investition und auch mit dem Zeitsparen vom Konstruktionsbau. Wesentliche Ersparnis wird auch durch Einsatz von bedeutend kleineren Mengen von Baumaterialien gewonnen als bei traditionellem Bau.

Wenn es um Nachteile oder Schwierigkeiten geht, die bei der Errichtung von monolithischen Kuppeln auftreten können, ist die Notwendigkeit zu nennen, erfahrene Fachleute mit spezialistischen Maschinen anzustellen. Das kann mit dem relativ hohen Ausführungskosten dieser Konstruktion verbunden werden. Außerdem erfordern die gekrümmten Oberflächen im Inneren der Kuppel die ganze Innenausrüstung und Möblierung anzupassen. Damit die Fläche optimal genutzt wird, und zwar die schwer zugänglichen Teile, ist es unerlässlich, Möbel auf Bestellung anzufertigen. Das originelle Aussehen der Gebäude dieser Art kann auch ein Nachteil sein, besonders auf Gebieten mit der traditionellen Bebauung, wo sich die monolithischen Kuppeln zu sehr auszeichnen.

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