Einsatzgebiete der Gleitschalung

1 Einleitung

Damit in der heutigen Zeit Betonbauwerke, wie z.B. Kamine, Fernmelde-, Wasser-, Bohr- und Kühltürme, Silos, Wasserbehälter, Tankummantelungen, Treppenhäuser und Innenkerne eines Wohnhochhauses, Brückenpfeiler, Hochregallager, Talsperren und Hochhäuser an sich, wirtschaftlich gebaut werden können, ist der Einsatz der heute verfügbaren und modernsten Schalungssystemen notwendig. Diese Schalungssysteme sind Gleitschalungen, Kletterschalungen und Sonderschalungen. Der Einsatz dieser Schalungssysteme ist notwendig um Bauzeit einzusparen und somit Kosten erheblich zu minimieren. Um allerdings festzustellen, welche Art und Weise eines Schalverfahrens eingesetzt werden kann, sind folgende Punkte abzuklären: [1, S. 185]

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2 Gleitschalung

2.1 Einsatzgebiete

Gleitschalungen werden hauptsächlich für hohe Bauwerke mit gleich bleibendem Grundriss bei zweihäuptigen Wandquerschnitten ohne horizontale Bauteile eingesetzt [2, S. 251]. Für Schächte und Silos sind auch einhäuptige Ausführungen verfügbar [3, S. 125]. Auf Grund der fortlaufenden Entwicklung der letzten Jahrzehnte können Gleitschalungen mittlerweile nicht nur für senkrechte Betonbauten mit gleich bleibender Wandstärke, sondern auch für das Ziehen von Wänden mit veränderlichen Querschnitten, wie z.B. konisch-rechteckig, konisch-quadratisch und konisch-runden Betonkörpern eingesetzt werden [2, S. 251]. Für die Anwendung der Gleitschalung gibt es keine festgeschriebenen Höhen, ab wann die Anwendung wirtschaftlich durchführbar ist. Allerdings werden für Bauwerke unterhalb von 10 m Höhe nur selten Gleitschalungen eingesetzt. [1, S. 191] Ein wichtiger Vorteil, der für den Einsatz der Gleitschalung spricht, ist, dass das System der Gleitschalung kranunabhängig arbeitet und durch Hubvorrichtungen die gesamte Gleitschalungskonstruktion kontinuierlich angehoben wird. Eingesetzt kann die Gleitschalung, für die unter Punkt 1 aufgeführten Bauwerke. Ausgenommen ist allerdings die Anwendung beim Bau von Fernmeldetürmen. Gründe hierfür sind die schlechtere Oberflächenqualität und die geringere Betonfestigkeit, welche die Dauerhaftigkeit des Bauwerks verringern. [2, S. 251] Für Bauwerke, bei denen Fugenlosigkeit gefordert wird, kommt die Gleitschalung ebenfalls zum Einsatz [3, S. 124].

2.1.1 Beispiele für Ausgeführte Bauwerke in Gleitbauweise

Flüssiggastank (lng)

Bild 1 zeigt einen Flüssiggastank, welcher im Jahr 2008 in Großbritannien in Gleitbauweise errichtet wurde. Der Innendurchmesser des Tanks beträgt 90,80 m. Die Höhe des Tanks beträgt 37,50 m. Die Gleitbauarbeiten des Tanks waren nach nur 19 Tagen abgeschlossen. [6]

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Bild 1: Flüssiggastank (LNG) in Gleitbauweise errichtet [6]

Aspire Tower in Doha / Qatar

Bild 2 zeigt den in den Jahren 2005 / 2006, für die Asienspiele 2006 erbauten, Aspire Tower. Der Aspire Tower steht in Doha / Qatar. Der Turm ist an das Design einer Olympischen Fackel angelehnt. Ausgeführt wurde der Turm mit Hilfe von konischer und zylindrischer Gleitschaltechnik. Der Außendurchmesser am Fundament beträgt 18 m und am Turmende 13 m. Die Wandstärke des Turmes variiert von 2,0 m / 1,70 m / 1,50 m bis hin zu 1,0 m. Die Gesamtschalfläche des Turms beträgt 14.500 m². [6] Der Turm hat eine Gesamthöhe von 318 m [7].

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Bild 2: Aspire Tower in Doha / Qatar in Gleitbauweise errichtet,

links: Turm im Bau, rechts: fertig gestellter Turm bei Nacht [6]

Cityhochhaus (Uni-riese) in Leipzig

Bild 3 zeigt das Cityhochhaus („Uni-Riese“) in Leipzig, welches von 1968 bis 1972 in Gleitbauweise erbaut wurde. Das Gebäude hat eine Gesamthöhe von 142 m. Die Form des Gebäudes kann als ein aufgeschlagenes Buch interpretiert werden. [8, 9] Nach [7] stellt der Grundriss allerdings eine optimale Form einer Maschinenwelle dar.

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Bild 3: Cityhochhaus Leipzig in Gleitbauweise errichtet,

links: Turm im Bau [10], rechts: fertig gestellter Turm [9]

2.2 System und Technologie

In Bild 4 ist der typische Aufbau einer Gleitschalung dargestellt. In diesem Bild sind die einzelnen Bestandteile der Gleitschalung zu erkennen.

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Bild 4: Regelschnitt einer Gleitschalung [4, S. 333]

Das Gleitschalungsgerät besteht aus vertikal angeordneten Gerüstjochen (Kletterböcke). Die horizontalen Abstände der einzelnen Gerüstjoche sind abhängig von der Tragfähigkeit der Joche und dem maximalen Gewichten, die pro Hubmechanismus gehoben werden können. Die Gerüstjoche sollte so angeordnet werden, dass jeder Gerüstjoch gleiche Belastungsteile erhält, damit Zwänge durch ungleichmäßiges Heben so gering wie möglich gehalten werden. Die Gerüstjoche halten die beidseitige Schalung im erforderlichen Abstand. Die Gerüstjoche sind als Rahmenkonstruktion aus Stahlprofilen mit biegesteifen Ecken ausgelegt. Sie sind damit in der Lage, den horizontalen Frischbetondruck, der auf die Schalungskonstruktion wirkt, aufzunehmen. Ein Durchankern der beiden Schalungshäupter ist nicht notwendig. Über den Gerüstjochen sind die Heber angeordnet. Diese stützen sich auf die sich in der Mitte der Betonwand eingebauten Kletterstangen ab und ziehen sich an diesen nach oben. Die einzelnen Heber werden hydraulisch betätigt und zentral gesteuert. Alle Kletterstangen sind im Bereich der Schalung durch ein Mantelrohr vor dem Einbetonieren geschützt. Das Mantelrohr ist an den Gerüstjochen befestigt. Der Durchmesser des Mantelrohres ist nur geringfügig größer als der Durchmesser der Kletterstange. Die vertikalen Lasten aus der Gleitschalung werden abgetragen, indem sich die Kletterstangen S-förmig an die Wandungen des Hohlraumes anlegen und so die vorhandene Belastung in den bereits erhärteten Betonabschnitt eingeleitet wird. Die Kletterstangen weisen Längen von 3 m bis 6 m auf. Sie werden durch Schraubverbindungen verlängert. Nach erreichen der Endhöhe des Gebäudes können die Kletterstangen gezogen und so wieder verwendet werden. Die Hubhöhe ist abhängig vom Hubsystem und von z.B. dem vorhanden sein von aufwendigen Einbauten und Aussparungen. In der Regel liegt die Bewegung bei 2 cm bis 6 cm je Hub. Bei einer genaueren Betrachtung erfolgt der Hubvorgang also taktweise. Da allerdings die Hubhöhe und der zeitliche Abstand der einzelnen Hubvorgänge sehr gering sind, spricht man von einem kontinuierlichen Gleitprozess. Während des Gleitprozesses werden auch die innere Arbeitsbühne, das äußere Konsolengerüst und die darunter angeordneten Hängegerüste mit nach oben gezogen. Die Hängegerüste sind alle dicht abgedeckt und sind mit Seitenschutz versehen. Von den Bühnen werden die Bewehrung, Aussparungen, Einbauteile und der Beton eingebaut. Von den Hängegerüsten wird der frei gezogene Beton nachbehandelt, Aussparungen gezogen und eventuell erforderliche Nebenarbeiten durchgeführt. [2, S. 253-254; 4, S. 333-334]

2.3 Rahmenbedingung für Anwendung der Gleitschalung

Um Betonbauwerke im Gleitbauverfahren zu erstellen, ist eine besondere Kenntnis der Eigenheiten des Verfahrens notwendig. Des Weiteren bedarf das Gleitschalungsverfahren einer gründlichen Planung und einer sehr sorgfältigen Bauausführung. Diesen erhöhten Anforderungen trägt das Merkblatt Gleitbauverfahren, des Arbeitskreises des Deutschen Beton- und Bautechnik Vereins Rechnung. [2, S. 257]

2.3.1 Wanddicken

Nach dem Merkblatt Gleitbauverfahren, sollten Wanddicken beim Einsatz von Gleitschalungen eine Mindestdicke von 18 cm aufweisen. Allerdings sollten bei stark bewehrten Bauteilen, bei vorgespannten Bauteilen oder aber bei Flüssigkeitsbehältern, Wanddicken von mehr als 20 cm gewählt werden. Dies beeinflusst die Bewehrungsarbeiten besonderst günstig. Unterschiedliche Wanddicken werden durch das Einlegen von Futterstücken zwischen Schalungshaut und Beton realisiert. [2, S. 257]

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