Elbphilharmonie: Wand- und Deckenkonstruktionen der Konzertsäle aus Spritzbeton

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Fast schon schien es, als habe der alte Kaiserspeicher am Sandtorhafen an den westlichen Sitzen der Hafen City in Hamburg die besten Jahre hinter sich. Im Krieg zerstört und 1963 wieder aufgebaut, wurde er bis gegen Ende des letzten Jahrtausends als Speicher für Kakaobohnen, Tee und Tabak genutzt. Mit dem Anstieg des Containertransports jedoch verlor der Speicher, der als einziger direkt von Seeschiffen angelaufen werden konnte, an Bedeutung und stand schließlich leer. Konzerte und Ausstellungen, die in der Folgezeit hier veranstaltet wurden, oder die Idee, hier ein Bürohaus für die Medienbranche zu errichten, verhinderten nicht, dass der historische Bau langsam in Vergessenheit geriet. Erst der Entwurf des Schweizer Architekturbüros Herzog & de Meuron für den Bau einer Philharmonie brachte den Umschwung. Mit identischer Grundfläche sollte auf dem Dach des alten Lagergebäudes ein moderner Baukörper aus hell schillernden Glasflächen aufgesetzt werden. Zwei Konzertsäle, 45 Eigentumswohnungen und ein Hotel sollen unter der kühn geschwungenen Dachlandschaft des gläsernen Neubaus Platz finden.

Der zuvor vollständig entkernte Speicher wurde nach Ertüchtigung der Fundamente zum Parkhaus mit ca. 500 Stellplätzen umgebaut. Außerdem sind hier die Wellness- und Konferenzräume des Hotels untergebracht. Hinzu kommen ein musikpädagogischer Bereich, mehrere Backstage-Räume sowie ein dritter Konzertsaal für 170 Personen. Frei zugänglich ist der Bereich zwischen dem alten und dem neuen Baukörper in der 8. Ebene. Eine ca. 4000 m² große Plaza mit Restaurants, Boutiquen und Bars bietet ein 360-Grad-Panorama über die Stadt und lädt zum Flanieren ein. Herz der Philharmonie sind die beiden Konzertsäle des Neubaus für 2150 bzw. 550 Besucher. In einer Art Raum-im-Raum-Konzept sind beide aus akustischen Gründen vom restlichen Gebäude abgekoppelt.

Kleiner Konzertsaal

Beim kleinen Konzertsaal gelingt dies durch einen zweischaligen Wandaufbau. Dabei bestehen die eigentlichen Wände des Raumes aus beidseitig angeordneten Fertigbetonelementen als verlorene Schalung, die in der Mitte mit Beton ausgefüllt wurden. Sie lagern auf einer Stahl-Unterkonstruktion, die auf Federpaketen ruht. Die gesamte Konstruktion wird durch einen Leerraum von der monolithischen Betontragkonstruktion aus Wänden, Stützen und Decken getrennt.

Eine Speziallösung wurde für die Innendecke des kleinen Konzertsaals entwickelt. Hier wird die bewehrte Decke nicht in herkömmlicher Weise mit Ortbeton von oben, sondern im Spritzbetonverfahren nach DIN 18551 von unten ausgeführt. Die Tatsache, dass die Baufelder der ca. 33 m ∞ 15 m großen Raumdecke in einer Entfernung von ca. 250 m bei einem maximalen Höhenunterschied von 75 m in Bezug zur Baustelleneinrichtung liegen, stellt dabei besondere Anforderungen an das ausführende Unternehmen Lenz & Mundt Betonsanierung GmbH, Brandenburg, einem Mitglied der Güteschutzgemeinschaft Betoninstandsetzung Berlin und Brandenburg.

Grundsätzlich kommen für die Deckenkonstruktion zwei unterschiedliche Sorten Spritzbeton zum Einsatz: als Haftgrund und als Decklage Spritzmörtel mit 4 mm Größtkorn und als Konstruktionsschicht Spritzbeton mit 8 mm Größtkorn. Eingesetzt wird Beton der Güteklasse C 30/37 mit einem Zementgehalt von ca. 400 kg/m³ (Cem I oder II). Um die einzelnen Lagen kurzfristig aufeinanderfolgend herstellen zu können, wird eine frühe Festigkeit angestrebt. Die verschiedenen Lagen Spritzbeton werden jeweils ohne Unterbrechung über die gesamte ca. 480 m² große Fläche ausgeführt.

Die Auftragsfläche für den Spritzbeton besteht aus einem gestrahlten Holorib-Blech vom Typ 51-150-1.00, in dem Gewindebolzen verankert sind. Holorib-Bleche ähneln Trapezblechen, bei denen jedoch die Sicken schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind. Das Blech wird in einer Breite von 60 cm im Abstand von ca. 2 m auf Stahlträgern unterschiedlicher Flanschbreite montiert, die jeweils nach Abschluss der Arbeiten mit der fertigen Deckenunterkante bündig abschließen. Zur Untergrundvorbereitung wird zunächst eine mineralische Haftbrücke sowie anschließend frisch in frisch die erste Lage Spritzmörtel 4 mm mit Zusatzstoff Microsilica aufgebracht. Leichter Flugrost auf der Blechunterseite bei Betonierbeginn begünstigt die Haftung des Materials. Gleichzeitig werden die Ränder der Sicken verfüllt und die Sicken selbst annähernd als Gewölbe vorbereitet.
Im nächsten Schritt erfolgt die Montage der zweiteiligen ersten Bewehrungslage. Sie besteht aus Listenmatten mit Stäben D = 10 mm, e = 15 cm und Montageeisen D = 8 mm, e = 100 cm. Die Matten werden an den Gewindebolzen des Untergrunds im Abstand von ca. 60–70 cm befestigt. Für die Befestigung der unteren doppelten Bewehrungslage werden an den Gewindebolzen Unterstützungsstäbe verspannt.
Anschließend erfolgt der Auftrag der zweiten Lage Spritzbeton mit 8 mm Körnung in einer Dicke von ca. 8 cm bis zur Unterkante der Mattenbewehrung. Eine dritte Lage Spritzbeton wird in einer Dicke von ca. 7 cm bis 1 cm über der unteren Bewehrungslage aufgespritzt und grob abgezogen, bevor die zweite Bewehrungslage an den Unterstützungskörben verspannt wird.

Der Auftrag der vierten Lage Spritzbeton mit 8 mm Körnung wird in zwei Arbeitsgängen in einer Dicke von 4,5 cm so ausgeführt, dass damit gleichzeitig eine ca. 1,5 cm dicke Bewehrungsüberdeckung gewährleistet ist, und anschließend grob abgezogen. Für die letzte Lage kommt ein 4 mm Spritzmörtel ohne Zusatzstoff Microsilica in einer Schichtdicke von 2,5 bis 3,5 cm als Finish zum Einsatz. Die Oberfläche wird abschließend abgezogen und gerieben. Dabei gelten erhöhte Ebenheitsanforderungen gemäß DIN 18202, Tabelle 3, Zeile 2. Zur Erzielung dieser Anforderungen wird mit Lehren gearbeitet. Nach Fertigstellung beträgt die Gesamtdicke der Saaldecke 21 cm. In der Herstellungsphase werden die Deckenlasten über das Holorib-Blech abgetragen. Nach Erhärtung der Betonschichten erfolgt der Lastabtrag über die Bewehrung direkt auf die Hauptstahlträger, die in ca. 5 m Abstand verlegt sind.

Großer Konzertsaal

In ähnlicher Weise werden ebenfalls die Wandflächen des großen Konzertsaales ausgeführt. Wie die Wände des kleinen Saales ruhen auch sie auf einer Stahlträgerkonstruktion, die auf riesigen Federpaketen gelagert sind. Bedingt durch eine Innenraumgestaltung, die dem Konzept der Weinberg-Architektur folgt – dabei befindet sich das Orchester in der Mitte des Raumes, während sich die Ränge zu einem steilen Zuschauerkessel auftürmen – sind die Wandflächen teilweise positiv und negativ geneigt und unsymmetrisch von Stahlträgern begrenzt. Dabei sind die einzelnen Flächen unterschiedlich groß: Die kleinste Fläche misst 1,1 m², die größte 221,7 m².
Die Auftragsfläche für den Spritzbeton besteht hier aus vorbereitetem Trapezblech vom Typ 80. Analog zur Ausführung der Decke des kleinen Musiksaales ist ein Auftrag von insgesamt fünf Lagen Spritzbeton vorgesehen. Die Konstruktion verfügt nach ihrer Fertigstellung über eine Gesamtdicke von D = 28 cm. Sie wird entsprechend dem Konzept des Akustikers Yasuhisa Toyota von Nagata Acoustics Inc. abschließend mit einer Wandbeplankung aus individuell gefrästen Gipsfaserplatten versehen. Sie sollen den Klang in jeden Winkel des Raumes reflektieren und so für den perfekten Hörgenuss im gesamten Konzertsaal sorgen.
Die Baudurchführung zeigt beispielhaft auf, dass spezielle Verfahren, die üblicherweise bei Betoninstandsetzungen zur Anwendung gelangen, sich durchaus auch als Lösung von besonderen Aufgaben des Neubaus eignen. Fachunternehmen aus dem Bereich Schutz und Betoninstandsetzung stehen hierfür mit ihrem Know-how zur Verfügung.

Hans Joachim Rosenwald, Rita Jacobs

Bautafel Elbphilharmonie – Wand- und Deckenkonstruktionen der Konzertsäle

In der Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e.V. (ib) haben sich neun Landesgütegemeinschaften und die Bundesgütegemeinschaft Betonflächeninstandsetzung (BFI) zusammengeschlossen. Unterstützt werden sie durch Unternehmen, die dem Verein "Deutsche Bauchemie e.V." angehören sowie durch Einzelmitglieder. Ziel der Gemeinschaft ist es, durch RAL-gütegesicherte Maßnahmen nach Vorgaben des Deutschen Instituts für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V. (RAL) bei der Betoninstandsetzung für eine langfristige Werthaltigkeit der Bausubstanz zu sorgen und Gefahren für die Allgemeinheit aus Mängeln an der Bausubstanz abzuwehren. Diesem Ziel haben das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung und das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) durch Anerkennung der Bundesgütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken bzw. ihrer Prüfstelle Rechnung getragen.