Radienverstellbare Rundschalung für Bioerdgas-Einspeiseanlage

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Biogene Kraftstoffe lagen in der niederrheinischen Bucht über Jahrhunderte als Holz sowie als Braun- und Steinkohle vor. Mit Beenden des Steinkohlebergbaus jedoch beginnt ein Prozess der Umstrukturierung. Auch besinnt man sich auf die lokalen nachwachsenden Rohstoffe. Jedes Jahr kommen daher neue Biogasanlagen hinzu. In Kerpen wird die bestehende sogar ausgebaut; es entsteht zurzeit ein Gär-Restlager in Form eines großen Rundbehälters mit 32,00 m Innendurchmesser, einer Höhe von 12,50 m und 35 cm Wanddicke. Das in der Anlage erzeugte sogenannte "Bio-Erdgas" oder Biogas wird aufbereitet und in das regionale Gasversorgungsnetz eingespeist.

Rohbau

Die Anlagenbetreiber beauftragten die Bauunternehmung Bruno Klein, Jünkerath, die Rohbauarbeiten zwischen Juni und August 2010 durchzuführen. Die Firma realisiert vor allem Aufträge im Brücken- und Ingenieurbau, hat jedoch auch große Erfahrung im Klär- und Biogasanlagenbau und sieht in diesem prosperierenden Markt auch ihre eigene Zukunft. Die Gründung des Rundbehälters 3,5 m unter der Geländeoberkante erfolgte auf tragfähigen Rheinkiesen. Die Fundamentplatte aus 268 m³C35/45-Beton und 25 t Bewehrung wurde mit einem 50 cm breiten Überstand versehen. Innen anschließend sollte die Rundschalung aufgestellt werden.

Rundschalung – schnell und einfach in der Montage

Aber auch für dieses renommierte Unternehmen waren die 12,50 m Höhe kein Tagesgeschäft, und so wurde auf die technisch führende Trapezträger-Rundschalung (TTR) von PASCHAL gesetzt, um die schwierige Aufgabe zu lösen. Nach Abstimmungen zwischen dem Hersteller, dem PASCHAL-Handelspartner HSB (Ensdorf) sowie dem Bauausführer wurde beschlossen, dass die Schalung in 9,75 m hohen, vorgerundet montierten Segmenten angeliefert wird und auf der Baustelle mit 3,00 m aufgestockt wird. Weil die verwendeten TTR-Schalsegmente sogar größer sind als manche Wandelemente, ist die Montagezeit pro Quadratmeter geringer. Das Aufstocken war besonders einfach durchzuführen. Ein Takt war 12,50 m hoch und 16,76 m breit. Die gesamte Wandschalung wurde auf der Innenseite mit einer Schutzfolie aus Polypropylen bespannt. Diese Folie dient als Oberflächenschutz des Betons gegen die durch den Gärprozess entstehenden aggressiven Gase. Die Ablaufplanung sah sechs Schalungstakte vor, wobei die Segmente komplett eingerüstet wurden. Auf der Behälterinnenseite lief ein zusätzlicher Stelltakt voraus. Nach dem Aushärten des Betons blieben die Schalungskombinationen über die gesamte Höhe (30 m²) erhalten und wurden großflächig umgesetzt – die Außenseiten zuerst. Das Zwischenreinigen erfolgte an den senkrecht stehenden Segmentkombinationen, indem diese einfach vor die Arbeitsgerüste gestellt und von dort aus bearbeitet wurden. Dies alles beschleunigte die Arbeiten, so dass ein gesamter Takt pro Woche fertiggestellt werden konnte. Sicherheit plus Geschwindigkeit: Ein wichtiger Aspekt bei diesem Projekt und den großen gekrümmten Wandflächen war auch die Anzahl der Spannstellen. Auf einem Schalsegment von typischerweise 2,40 m x 3,00 m sind bei der TTR bei einem zulässigen Frischbetondruck von 60 kN/m² nur vier Spannstellen vorgesehen. Dies ergibt einen überaus geringen Anteil von nur 0,56 Spannstellen/m². Nutzt der Unternehmer dann noch die Möglichkeit des Überspannens der obersten Spannstelle, was durch den stabilen Trapezträger ohne Reduzieren des zulässigen Frischbetondrucks möglich ist, werden der Spannstellenanteil weiter reduziert, die Qualität der Betonoberfläche gesteigert und die Kosten gesenkt. Auch nach den insgesamt sechs Arbeitstakten blieb die Schalung maßhaltig im Radius und musste nicht nachjustiert werden. Die Umsetzung der Schalung erfolgte mit einem Kran. Auf engstem Raum mussten je Woche ca. 400 m² Gerüst polygonal auf- bzw. umgebaut, 400 m² Rundschalung umgesetzt, 200 m² Betonschutzbahnen aufgespannt, Fugenbleche, Einbauteile etc. montiert sowie 200 m² Wandfläche bewehrt, zugeschalt und betoniert werden. Da die Wände segmentweise hergestellt wurden, konnten diese Arbeiten nicht parallel, sondern nur nacheinander ausgeführt werden. Als Beton dienten pro Takt 76 m³C35/45 mit 0,16-er Körnung. Es wurden pro Takt 12 t Armierung aus Listenmatten und 16-mm-Monierstahl verwendet.

Wirtschaftlichkeit und Sicherheit für den Auftraggeber

Die bewusst verwendete Methode der Taktung, also das taktweise Betonieren in gebäudehohen Segmenten, spart die Aufwendungen für eine Kletterschalung. Daneben hat die Taktbauweise den Vorteil, dass deutlich weniger Schalungssegmente eingesetzt werden müssen. Dies mindert Miet- und Transportkosten und führt insgesamt zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit auf der Baustelle selbst. Mit der Taktbauweise können die Richtlinien in Bezug auf den Behälterbau besser eingehalten werden.

Maßgebliche Richtlinien in Bezug auf Behälterbau

• WU-Richtlinie (R7, L21): minimale Wanddicke für Bauwerke der Nutzungsklasse A: 24 cm.
• DIN EN 206-1/DIN 1045-2, Tab. 4: Betondeckung bei Stabdurchmesser bis 25 mm und Expositionsklasse XC4 beträgt > 4 cm.
• WU Richtlinie (R 7, L21), Tafel 5.2: Beim Betonieren gegen unebene Flächen (polygonale Schalung?) muss die Betondeckung um das Differenzmaß der Unebenheit, mindestens aber um 2 cm, vergrößert werden.
• DIN EN 206-1/DIN 1045-2: Für bewehrte Hochbehälter/Gülleanlagen muss Beton der Festigkeitsklasse C35/45 verwendet werden.
• DBV Empfehlung "Abstand Sollrissfugen, Weiße Wanne": Arbeitsfugen sind einzuplanen: A (Abstand der Arbeitsfugen voneinander in m) =h (Wandhöhe) / 2*d (Wanddicke); z. B.: 12,00/(2*0,35) m = 17,14 m.

TTR – die radienverstellbare Trapezträger-Rundschalung

Die radienverstellbare Trapezträger-Rundschalung (TTR) wurde ganz gezielt für dieses Bauvorhaben eingesetzt. Die TTR hat eine 21 mm dicke, 15-schichtige nagelbare Schalhaut aus finnischem Birkensperrholz und ist das einzige System, das flexibel bis auf einen Radius von 2,5 m heruntergekrümmt werden kann, während andere Schalhäute entsprechender Dicke hier brechen oder Wellen bilden. Als sogenannte "Zweiträger-Segmente" (d. h. ein Segment mit zwei Längsträgern) umfasst sie sogar Radien bis 1,0 m mit einer 18-mm-Schalhaut. Dabei ist die Schalung stabil, absolut rund und maßgenau und verzieht sich auch bei mehrmaligem Umsetzen nicht. Der Umfang kann dabei bis auf den Zentimeter und ohne bauseitige Restmaßausgleiche eingeschalt werden. Der Quadratmeter Schalfläche nimmt, obwohl es teilweise nur 0,28 Spannstellen pro Quadratmeter gibt, bis zu 60 kN an Frischbetondruck auf. Genau diese Vorteile, die vor allem bei anspruchsvollen technischen Bauten, aber auch in der hochwertigen Architektur zum Tragen kommen, nutzte man, um diesen Rundbehälter zu schalen. Aufgrund der schnellen Umsetzvorgänge, der geringen Anzahl an Spannstellen, und weil die Schalung weder nachgerundet noch zusätzlich mit Gurtungen gestützt werden musste, verliefen sämtliche Arbeiten bequem, sicher, in kürzester Zeit und effizient. Die geringe Anzahl der Spannstellen erhöhte zudem die Qualität der Betonoberfläche.