ZÜBLIN mit Stuttgart 21-Kelchstützen nominiert für bauma Innovationspreis 2019

• Beim Bau der unterirdischen Bahnsteighalle für den Stuttgarter Tiefbahnhof setzt die Ed. Züblin AG neue Maßstäbe im Hoch- und Ingenieurbau
• Zusammenspiel innovativer Verfahren und digitaler Prozesse erweitert die bisher gültigen Grenzen der Baubarkeit
• ZÜBLIN Timber entwickelt komplexe Freiform-Schalung zur Umsetzung der Architektur von Christoph Ingenhoven

Mit der aufwendigen Realisierung des einzigartigen Schalendachs für den Stuttgarter Tiefbahnhof ist ZÜBLIN in der Kategorie „Bauwerk, Bauverfahren, Bauprozesse“ für den renommierten bauma Innovationspreis 2019 nominiert worden. Damit zählt Deutschlands Nummer eins im Hoch- und Ingenieurbau zu den verbliebenen, jeweils drei Finalisten in fünf Kategorien, die sich unter insgesamt 138 Bewerbern durchgesetzt haben. Die diesjährigen Preisträger werden am 7.4. zum Start der internationalen Baumaschinen-Leitmesse bauma (8.–14.4.) in München bekannt gegeben. Die Auszeichnung wird alle drei Jahre vom Maschinenbau-Verband VDMA, der Messe München und den Spitzenverbänden der deutschen Bauwirtschaft ausgelobt und verliehen.

Kühn geschwungenes Kunstwerk aus Beton

Im Projekt Stuttgart 21 realisiert ZÜBLIN für die Deutsche Bahn AG den preisgekrönten Entwurf des Architekten Christoph Ingenhoven – ein Auftrag, für den das Projekt-Team um die ZÜBLIN-Direktion Stuttgart als Generalunternehmen mit innovativen Verfahren und digitaler Technik die bisher gültigen Grenzen der Baubarkeit erweitert. Das imposante Schalendach mit seinen gigantischen Freiformen, angelehnt an die Ästhetik gotischer Kathedralen, stellt in Form und Funktion höchste Anforderungen an den Stahlbetonbau. „So etwas“, sagt ZÜBLIN-Projektleiter Ottmar Bögel, „wurde noch nie gebaut.“ Seit Oktober 2018 steht die erste der insgesamt 28 monumentalen, rd. 12 m hohen Kelchstützen, die sich einmal als tragende Elemente zum Dach der künftigen, unterirdischen Bahnsteighalle vereinen werden – jede für sich ein Kunstwerk aus Beton; blütenweiß, ohne Poren und Fugen, aber mit kühnem Schwung: 32 m weit spannt sich die ausladende Kelchschale mit der Hutze für das Lichtauge über den filigranen, sich nach unten stark verjüngenden Fuß.

Hightech aus Brettschichtholz für die Schalung

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. Im Projekt-Team ist die ZÜBLIN Timber GmbH mit ihrem Know-how im Holzingenieurbau für die formgebende Schalungskonstruktion verantwortlich. Im Werk Aichach werden dazu 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. 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.

11.000 Stabformen bilden die Kelch-Bewehrung

Ähnlich immens ist der Aufwand zur Herstellung der maßgefertigten Bewehrung: Die komplizierte Geometrie spiegelt sich für jede Kelchstütze in rd. 11.000 unterschiedlichen, teils dreidimensional gekrümmten Stabformen wider, 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 rd. 450 Pläne nötig, um die extrem komplexe Bewehrungsführung abzubilden. Über einen Großbildschirm im Container und als mobile Tablet-Lösung kommt das 3D-Modell daher direkt auf der Baustelle zum Einsatz, um den Einbau zu unterstützen.

Um die ästhetische Vorgabe einer glatten, weißen Oberfläche realisieren zu können, wurde sogar 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, rd. 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 einzigartige Konstruktion vollendet sein. Aus dem Straßburger Platz und dem im Schlossgarten oberirdisch begrünten Dach werden später die 28 Lichtkuppeln herausragen: Über sie soll sich das Tageslicht durch die hellen Kelche gleichmäßig in der unterirdischen Bahnsteighalle verteilen und dort eine lichtdurchflutete, freundliche Atmosphäre schaffen.