Vor rund 800 Jahren bauten mittelalterliche Baumeister die ersten gotischen Kathedralen. Eins ihrer Kennzeichen sind kühne Deckengewölbe. Diese Bauweise feiert jetzt eine Renaissance. Philippe Block, außerordentlicher Professor für Architektur und Struktur, hat eine Zwischendecke aus Beton für Büro- und Privatgebäude entworfen, die 70 Prozent weniger wiegt als herkömmliche Böden. Zudem kommt sie ohne stählerne Bewehrung aus, also ohne Stahlstäbe oder Gitter in ihrem Inneren. Vorbild sind ausdrücklich die Gewölbe gotischer Kathedralen. Sie sind leicht gewölbt, sodass sich die Kräfte gleichmäßig verteilen und von den Außen- beziehungsweise Zwischenmauern aufgefangen werden können.


Prototyp des unbewehrten Bodens. (Bild: Peter Rüegg / ETH Zürich)

Kohlendioxidemissionen sinken

Die Gewichtseinsparung hat mehrere positive Folgen. Weil erheblich weniger Beton verbraucht wird, kann die Umwelt ein wenig aufatmen. Bei der Herstellung des Baustoffs werden große Mengen an Kohlendioxid frei. Die neuen Zwischendecken reduzieren diese Belastung um 70 Prozent. Die Fundamente der Gebäude, die mit dieser Technik errichtet werden, können kleiner ausfallen, weil sie weniger Gesamtgewicht aufnehmen müssen.

Die einzelnen Bodenplatten werden ohne Mörtel ineinander gefügt. (Bild: Block Research Group)

„Wir haben uns beim Design an historischen Bauprinzipien und -techniken orientiert, die in Vergessenheit geraten sind“, sagt Block. Vorbild waren beispielsweise katalanische Gewölbe, die der spanische Architekt Rafael Guastavino Ende des 19. Jahrhunderts noch verbesserte. Seine gemauerten Gewölbe verstärkte er auf der Oberseite durch schmale, senkrechte Rippen, die noch eine zusätzliche Aufgabe erfüllten: Sie dienten als Auflage für einen ebenen Fußboden.


Computersimulation optimiert die alte Bauweise

Die Schweizer Forscher optimierten diese Bauweise mit Hilfe eines Computerprogramms, das die beste Lage und Größe der Rippen ermittelte, um Belastungen so gleichmäßig wie möglich zu verteilen. Das Element selbst wird in einen Stahlrahmen eingespannt, der die Druckkräfte aufnimmt – er hat damit dieselbe Funktion wie die Strebepfeiler, auf denen die Gewölbe von Kathedralen ruhen. „Die Konstruktion ist extrem stabil“, sagt Block. Tatsächlich hält sie eine Last von 4,2 Tonnen aus, das ist zweieinhalb Mal so viel zweieinhalb mal mehr, als die Baunormen fordern, die in der Schweiz gelten.

Die neuartigen Bodenplatten werden jetzt im Forschungsgebäude NEST in Dübendorf in der Praxis erprobt. Auf dessen Dach entsteht ein zweigeschossiges Penthaus, in dem zwei dieser Platten verwendet werden. Sie werden komplett vorgefertigt und dann per Kran an ihren Bestimmungsort gehievt.

Stabile Böden sogar aus Sand

Selbst ohne den Einsatz von Beton lassen sich mit dieser Technik Böden bauen, die der Norm entsprechen. Block und sein Team versuchten es mit Sand, dem sie ein Bindemittelbeimischten. Ein 3D-Drucker größeren Kalibers baute daraus einen Boden, der einer Last von 1,4 Tonnen standhält.

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.
PayPal SpendeAmazon Spendenshopping

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.