Noch transparenter geht es wohl kaum 08.11.2002, 18:22 Uhr

Skelett aus Glas

Auf der vor wenigen Tagen zu Ende gegangenen Messe glasstec 2002 wurden erstmalig Verbundglasrohre als konstruktive Elemente und Komplettbauteil vorgestellt. Norman Foster hat diese Bauweise bei einem Bürohaus in London kürzlich bereits eingesetzt.

Der konstruktive Einsatz von Glas zählt zu den jüngsten Meilensteinen der Architekturgeschichte. Gemeinsam ist den bis dato realisierten Projekten, dass ihr Tragwerk aus Flachglasscheiben besteht, die zu Verbundsicherheitsglas zusammengefügt wurden. Dabei soll ein relativ dicker Scheibenaufbau ein Ausknicken vermeiden. Denn eine flache Scheibe ist kaum die ideale Form für ein tragendes Element. Statisch günstiger sind runde Profile, wie sie in der Regel bei Tragwerken aus Naturstein, Holz oder Beton eingesetzt werden.
Vor dem Hintergrund dieser Überlegungen begann Dipl.-Ing. Joachim Achenbach 1995 als Lehrbeauftragter am Institut für Baukonstruktion, Universität Stuttgart, mit Studenten die ersten Konstruktionen aus Glasrohren zu entwickeln. Im Zuge dieser Studien entstand 1998 die Zusammenarbeit mit Schott-Rohrglas, Mitterteich, Marktführer auf dem Gebiet der Glasrohrherstellung. Verarbeitet wird dabei so genanntes Borsilikatglas. Es ist durch seine hohe Homogenität besonders mechanisch und thermisch belastbar, chemisch resistent und sehr transparent.
Heute kann das Unternehmen Verbundglasrohre industriell fertigen. Dabei werden Glashalbschalen um ein inneres Kernrohr laminiert, erhitzt und unter Druck im Autoklaven mit den Glasteilen zu einem Verbundrohr zusammengepresst. „Diese Technik hat sich über Jahrzehnte sowohl im Bauwesen als auch Automobilbau als die sicherste Methode hinsichtlich Resttragfähigkeit und Splitterverbindung bewährt“, erklärt Achenbach: „Das innere Rohr trägt, das äußere Rohr schützt.“
Die enorme Leistungsfähigkeit eines Komplettbauteils aus Verbundglasrohr bestehe im Zusammenwirken der Sicherheitseigenschaften des Verbundrohres und der materialgerechten Krafteinleitung in das Rohrende. In Testreihen, die auf der Messe glasstec 2002 auf Großbildschirmen zu sehen waren, wurde ein Glasrohr mit 150 mm Durchmesser mit 8 mm dicken Stahlstäben durchbohrt, ohne dass es seine Tragfähigkeit einbüßte.
Nach Angaben des Herstellers sei die Resttragfähigkeit massiv beschädigter Glasrohrprofile auch nach 18 Stunden noch gegeben. So können Glasrohre mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Wandstärke von 9 mm bei einer anzunehmenden zulässigen Druckspannung von 60 N/mm2 beispielsweise ein Flachdach stützen, wobei von jeder Stütze 100 m2 Dachfläche getragen werden.
Als weltweit erste konstruktive Anwendung von Verbundglasrohren im Hochbau gilt die Fassade im Atriumsbereich des Bürohauses Tower Place in London der Architekten Foster & Partners. Dort stabilisieren ca. 4 m lange, vorgespannte Zug-Druckstäbe eine membranartig gespannte Hängefassade gegen den Wind.
Eine kurze Episode von Glasrohrprofilen im Bau gab es bereits im letzten Jahrhundert: Bekanntestes Beispiel dafür sind die „Glasröhrenfenster“ im Hauptverwaltungsgebäude der S.C Johnson & Son Company in Racine/Wisconsin des Architekten Frank Lloyd Wright. Es entstand in den Jahren 1936 bis 1939. Die ornamentalen, tageslichtstreuenden Bauteile aus Glasröhren hatten jedoch keine strukturelle Funktion. Den allgemeinen Einzug von Glasröhren in das Bauen konnten diese kunstvoll gestalteten Elemente nicht nach sich ziehen, da die aufwändigen Einzelanfertigungen kaum auf allgemeine Anwendungen übertragbar waren. Nicht zuletzt, weil Sicherheitsaspekte nicht ausreichend abgedeckt waren, gerieten diese frühen Beispiele von Glasrohrprofilen in der Architektur wieder in Vergessenheit.
Eine große Zukunft hingegen umreißt Joachim Achenbach für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten industriell gefertigter Glasrohrprofile. „Diese Neuentwicklung könnte die Architektur ähnlich beeinflussen wie einst die Erfindung des Stahlbetons“, konstantiert er: „Glasrohrprofile können nicht nur herkömmliche Stützen aus Stahl, Holz oder Beton ersetzen. Sie können als Druckelemente in allen räumlichen Tragwerken oder anderen Konstruktionen eingesetzt werden, bei denen idealerweise die Zug- und Druckkräfte in unterschiedliche Elemente aufgelöst sind und die Lagerung gelenkig erfolgt.“
Beispiel dafür ist die auf der glasstec gezeigte Glasrohrbrücke, die Achenbach mit seinen Studenten als Konstruktionsstudie erstellte: stabförmige Glasrohrprofile im Tragwerk ersetzen herkömmliche Stahlrohre. Das im Entwurf mit acht Feldern über zehn Meter spannende Tragwerk sei ebenso für deutlich größere Spannweiten geeignet und könne gleichwohl eine Achse in einem Dachtragwerk für eine Atriumsverglasung darstellen. Einzelne begehbare Verbundglastafeln bilden den Obergurt. Sie sind durch Stoßleisten gelenkig miteinander verbunden und führen die Druckkräfte in die Auflager.
„Das Besondere an der Glasrohrbrücke ist jedoch die Vorspannung von Einzelteilen und Gesamtstruktur“, erklärt Achenbach: Durch die Zugglieder in den Glasrohren bleibt die Konstruktion auch bei Lastwechselreaktionen vorgespannt und reagiert verformungsarm. Zugleich bewirken die Vorspannkräfte im Glasrohr eine verbesserte Formstabilität im Falle von Glasbruch. Jedes Material ist entsprechend seinen besonderen Leistungsmerkmalen eingesetzt, der Anteil nichttransparenter Elemente minimiert.
Dennoch sieht Achenbach nicht in der hohen Transparenz den vordergründigen Vorteil konstruktiver Glasrohrprofile: Vielmehr akzentuiere die synergetische Ergänzung von Flachglas und Rohrprofilglas die Vorzüge des Skelettbaus. Dies ist noch keine Revolution, aber gewiss eine Bereicherung für die Architektur. C. RADWAN/wip

Von C. Radwan/Wip

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