Innovative Bodenplatten verändern die Bauweise der Zukunft
Durch die Kombination von historischen Bauprinzipien und neuartigen Technologien schafften es Forscher der ETH Zürich, ressourcenschonende und platzsparende Bauprojekte zu realisieren. Ihre innovativen Bodenplatten sind 70% leichter als normale Platten aus Beton und um ein Vielfaches dünner. Mit der neu entdeckten Bauform kann man dem Platzmangel in den Städten entgegenwirken und die Umwelt schonen.
Volle Belastbarkeit, wenig Material
Die übliche Bauweise mit Beton schließt aus, dass man Gewicht reduziert. Um die Tragfähigkeit der Böden zu gewährleisten, müssen die Bodenplatten im Durchschnitt 25 Zentimeter dick sein und mit Stahlstäben oder -gittern verstärkt werden. All diese Maßnahmen steigern den Materialverbrauch merkbar.
Die ETH Zürich hat es geschafft, die Masse an Material zu senken und dadurch einen großen Schritt Richtung umweltfreundliche Produktion zu tun. Ihre innovativen Bodenplatten sind zwei Zentimeter dick und trotzdem voll belastungsfähig. Tests haben gezeigt, dass die Bodenelemente 4,2 Tonnen asymmetrische Last tragen.
Die Gewichtsreduktion ist möglich, weil sich die Forscher das Prinzip der Verstärkungsrippen zunutze machen. Entdeckt haben sie diese Konstruktionsmöglichkeit in katalanischen Kathedralen. Gemauertes Gewölbe wurde dort auf der Oberseite durch schmale, senkrechte Rippen verstärkt. Diese schaffen eine ebene Fläche für den Fußboden, aber erhöhen auch die Stabilität bei asymmetrischer Belastung durch Personen oder Gegenstände. Mit einem eigens entwickelten Computerprogramm berechnen die Forscher der ETH Zürich, wie die Rippen angeordnet sein müssen, damit die bei Belastung auftretenden Druckkräfte optimal verteilt werden. Mit wenig Material schafft man eine enorme Stabilität.
Praxistest der innovativen Bodenplatten
Das große Ziel der Forscher war, das Dach eines Gästehauses auf diese Weise zu konstruieren.
Nachdem der Prototyp als erfolgreich bewertet wurde, konnte Ende 2020 auch die Dachkonstruktion für das Gästehaus des Forschungszentrums NEST in Dübendorf fertiggestellt werden. Die Bodenelemente wurden per 3D-Druck aus einem Spezial-Beton gefertigt. Durch die präzise Form der Drucktechnologie konnte man das historische Bauprinzip mit dem digitalen Betonbau tatsächlich verbinden und die innovativen Bodenplatten dort einsetzen, wo es strukturell notwendig war.
Auch in Venedig wurde nach diesem Prinzip ein Fußgängerübergang gebaut. Da man bei dieser Bautechnik keinen Mörtel verwendet, können die Bausteine wieder voneinander getrennt und an einem anderen Ort neu aufgebaut werden.
Diese Konstruktionsform bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten, den Materialverbrauch zu senken und bei der Umsetzung von Bauprojekten die Umwelt zu schonen.
Autor: Architekt Rüdiger Schulz
