Festkörperforschung: Anlagenbau mit Glasfaserbewehrung

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Experimentelle Charakterisierung, Computersimulation und theoretische Analyse von Festkörpern: Am 1969 gegründeten Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart befassen sich hochrangige Wissenschaftler insbesondere mit der Physik und Chemie von Festkörpern. Das Ziel dabei ist es, die elektronischen Schaltkreise zu verkleinern oder die Elektronik nach dem Silizium-Zeitalter vorzubereiten. Die hier erzielten Forschungsergebnisse haben zukunftweisende technologische Neuerungen ermöglicht und werden vor allem in der Entwicklung der Informationstechnologien deutlich. Aufgrund der jahrzehntelangen Forschungsleistung ist beispielsweise die defektfreie Herstellung von Halbleiterstrukturen oder der Aufbau von Nanostrukturen Atom für Atom mit der Spitze eines Tunnelmikroskops möglich. Derzeit wird der Forschungsbereich der Festkörperforschung mit einem neuen Präzisionslabor erweitert.

Laborbau mit erhöhten Anforderungen

Die rund 15 Meter hohe Laborhalle hat eine Grundfläche von circa 40 mal 30 Metern und schließt an eine zweigeschossige Technikzentrale und ein dreigeschossiges Bürogebäude an. Mit der komplexen Planung des Präzisionslabors wurde das Stuttgarter Büro hammeskrause architekten beauftragt. Es kann auf eine umfangreiche und langjährige Erfahrung im Entwickeln von hochinstallierten Gebäuden für Forschung und Lehre zurückgreifen. In der Laborhalle entstehen elf massive Versuchsblöcke. Die Planung und Ausführung dieser Versuchsblöcke stellen die zentrale Herausforderung des Baus dar. Neben der geforderten Schwingungsfreiheit der Versuchsblöcke mit entsprechenden Entkopplungen, war vor allem die elektromagnetische Sensibilität der hier durchzuführenden Versuche zu beachten. Eine klassische Stahlbewehrung in den Fundamenten kam daher nicht in Frage, da die Leitfähigkeit des Materials die Ergebnisse der Laborversuche verfälschen beziehungsweise stören würde. Das renommierte Ingenieurbüro Weiske + Partner aus Stuttgart wurde mit der Tragwerksplanung beauftragt. Es verfügt bereits über vielfältige Erfahrungen im Bereich des Baus von Forschungsanlagen. "Die Sensibilität der Versuche wirkt sich natürlich auch auf die Planung des Tragwerks aus. Die Verwendung von magnetisch leitenden Teilen musste dabei in unmittelbarem Versuchsbereich ausgeschlossen werden. Stahl war somit als Bewehrungsmaterial nicht geeignet", erläutert Diplom-Ingenieur Konrad Wettemann von Weiske + Partner.

Glasfaser-Bewehrung schützt vor elektromagnetischer Induktion

Beim Bau des neuen Präzisionslabors entschied man sich demzufolge für den Einsatz der Glasfaserbewehrung "Schöck ComBAR" vom Bauteilehersteller Schöck aus Baden-Baden. Der Name ComBAR leitet sich von "composite rebar" ab und ist gleichbedeutend mit "Verbundwerkstoff zur Bewehrung". Neben hoher Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit zeichnet sich die Bewehrung auch durch leichte Zerspanbarkeit sowie eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit aus. Zudem leitet sie weder elektrisch noch magnetisch. Letztere Materialeigenschaft ist für den Einsatz in Laborgebäuden und beim Bau von Energieanlagen häufig von zentraler Bedeutung – ein entscheidender Faktor, der auch bei der Forschungsanlage des Stuttgarter Max-Planck-Institutes zum Tragen kam. Mit Schöck ComBAR lässt sich eine elektromagnetische Entkoppelung der Bauteile erzielen, womit elektromagnetische Störungen und Einflüsse von außen minimalisiert werden.

Insgesamt elf Fundamentblöcke entstehen in dem neuen Präzisionslabor – zum Teil drei Meter breit und fünf Meter lang bei einer Höhe von rund drei Metern. Sie wurden mit Schöck ComBAR eisenfrei bewehrt. Schöck steht dem Stuttgarter Ingenieurbüro Weiske + Partner bereits seit Mitte 2008 bei unterschiedlichen Projekten beratend zur Seite. Beim Bau des Präzisionslabors übernahm der Bauteilehersteller nach Vergabe der Rohbauarbeiten die genaue Ausarbeitung und Detaillierung der ComBAR-Verlegung nach den Vorgaben der Tragwerksplanung. Auch die Einbauphase auf der Baustelle wird ergänzend von den zuständigen Schöck-Anwendungstechnikern betreut.

Bautafel