Innovativer Einsatz von Betonfertigteilen zur Verankerung in neuem Automobil-Museum

Bei einer ganz besonderen Anwendung von Fertigteilelementen in Südafrika kamen 12 U-förmige Betonfertigteile, die von Cape Concrete – einem Mitglied im Verband der Betonhersteller (CMA) – hergestellt wurden, als Hauptverankerung beim Bau eines Automobil-Museums auf Weingut Lourensford in Somerset West zum Einsatz.

Auf einer städtebaulich bis maximal 900 m² beschränkten Grundfläche wurde von Architekt Anton Heyn ein Gebäude entworfen, das einer Scheune ähnelt und möglichst vielen, d. h. insgesamt 42, Autos sowie Motorrädern und anderen Erinnerungsstücken Platz bietet. Zwei Scheunentore aus Holz an jeder Giebelwand dienen den Fahrzeugen als Zufahrt, die dort in vier Buchten, jeweils flankiert von vier dieser Fertigteilkonstruktionen, ausgestellt werden.

„Die Formgebung der Betonfertigteile wurde weitestgehend durch die Ausstellungsfläche bestimmt,“ so Anton Heyn. „Zur Optimierung der eingeschränkten Fläche haben wir jede Stütze beidseitig um 20 Grad abgewinkelt, um so 20 % mehr Ausstellungsfläche zu schaffen. Dadurch können nicht nur 10 Autos in zwei gegenüberliegenden Halbkreisen aufgefächert in jeder Ausstellungsbucht abgestellt werden, sondern es kann auch der Blickwinkel verbessert werden.“

Ein 3 m breiter Mittelteil, der sich über die gesamte Scheune erstreckt, bildet den Besucherbereich, wobei zwei weitere Autos im Empfangsbereich in der Mitte des Gebäudes ausgestellt werden können. Die Fertigteilkonstruktionen dienen zur Befestigung der Fachwerkmauern sowie anderer Bauelemente des Gebäudes. Zur Verkleidung wurden Zincalume-Dachbahnen verwendet, die auch für die Dacheindeckung der vier Ausstellungsbereiche und des zentralen Empfangsbereichs verwendet wurden.

Selbstverdichtenden Beton eingesetzt

Außerdem besteht die Dacheindeckung aus vier 15 m x 2,6 m großen Ortbetondecken, die zwischen die Dachelemente aus Zincalume platziert wurden und an beiden Enden auf den Betonfertigteilen lagern. Die Platten wurden von 350 mm auf 250 mm verjüngt, um ein Gefälle für Regenwasser zu schaffen, das in die Hohlprofile der U-förmigen Fertigteile abfließt - ähnlich bei den fünf separaten Pultdächern mit Zincalume-Verkleidung, die in gleiche Richtung geneigt sind und in Dachrinnen an der Westseite des Gebäudes entwässern.

Darüber hinaus wurden acht Stück 15 m x 2 m (hohe) Ortbetonunterzüge auf beiden Seiten der vier Betondachdecken gegossen, die das Holzfachwerk für die Dacheindeckung aus Zincalume sowie die Decken stützen. Die Fertigteile gründen in 120 mm (Tiefe) x 200 mm (Breite) U-förmige Vertiefungen, die in die Fundamente einbetoniert wurden.

„Um sicherzustellen, dass ihre Standfestigkeit nicht beeinträchtigt wird, mussten wir die Tiefe der Fundamente erhöhen,“ so Tragwerksplaner Gawie Combrinck, Geschäftsführer der GFC-Holding. „Im ursprünglichen Entwurf war eine Betondeckung von 50 mm über dem Baustahl vorgesehen, was jedoch nicht zur Aufnahme der Vertiefung im Fundament ausreichte. Daher haben wir die Deckung um 150 mm erhöht und erreichten damit die erforderliche Aussparungstiefe von 120 mm. Sobald ein Fertigteil in eine Aussparung abgesenkt war, wurde es eben ausgerichtet und mit einem fließfähigen, schwindkompensierten Mörtel abgedichtet.

„Als ich zum ersten Mal auf die Baustelle kam, dachte ich: was für ein schöner Beton. Dann wurde mir klar, dass der Beton hier spektakulär dargestellt wurde, da die Betonfertigteile mit Toleranzen von jeweils weniger als 4 mm so perfekt waren, wie kaum besser möglich. Dank einiger starker Bewehrungen weist keines der Fertigteile  auch nur einen einzigen Riss auf.

Der Direktor von Cape Concrete, Walter Botes, erläuterte hierzu, dass die Fertigteilkonstruktionen vertikal betoniert wurden, da schalungsglatte Oberflächen an allen Seiten erwünscht waren.

Dazu wurde selbstverdichtender Beton von unten in die Form gepumpt, ein Verfahren bei dem Luftblasen ohne Außenrüttlung beseitigt werden und eine viel glattere Oberfläche ergibt. Zur Verbindung mit den Dachbalken aus Ortbeton wurden an der Oberseite der Betonfertigteile verlängerte Bewehrungsstäbe eingegossen.

An den vier Eckfertigteilen wurde zur Befestigung der Holzscheunentore eine zusätzliche Betonkante angegossen. Mit Ausnahme von zwei Elementen mit Türöffnungen als Mitarbeiterzugang sind alle Fertigteile identisch. So wurde für das Betonieren aller 12 Elemente nur eine Schalung benötigt, an der nur geringfügige Anpassungen für das Betonieren der vier Eckelemente vorgenommen werden mussten.

Fertigteilbeton ist sehr flexibel und formbar

„Der Transport der Elemente zur Baustelle erforderte sorgfältige Planung. Mit einem Gewicht von jeweils 13 Tonnen wurden sie seitlich abgesenkt und jeweils zwei gleichzeitig geliefert. Mittels oben in den Elementen einbetonierter Transportanker wurden sie dann vor dem Einbau aufgerichtet. Zum Platzieren der Stützen haben wir eine 4-strängige Anschlagkette, die über zwei Rollen verläuft, Anschlagbänder sowie eine Wendetraverse zum positionierten Absenken der Stützen verwendet“, so Botes.

„Dieses Projekt ist ziemlich einzigartig“, ergänzt Anton Heyn, „und wurde im Rahmen eines festen Budgets fertiggestellt. Fertigteilbeton ist ein äußerst flexibles und formbares Baumaterial und ich kann mir keinen besseren Werkstoff vorstellen, der hätte verwendet werden könnten, insbesondere da wir uns für Bauformen entscheiden mussten, die eine bessere Raumausnutzung ermöglichten.“

„Mit den von Cape Concrete erzielten, hervorragenden Oberflächen bin ich sehr zufrieden. Als Architekt hätte man nichts Besseres erwarten können. Es entspricht unserer Vorstellung und ist perfekt geworden“, so Anton Heyn abschließend.

Das Automobil-Museum folgt den Konturen des Geländes und so wurde der Boden der Einbuchtungen um 200 mm vertieft. Die sehr glatt ausgeführte Oberfläche des Fußbodens wurde in der Bauphase mit Kunststofffolie und einer Sandschicht geschützt.

Da direktes Sonnenlicht den Fahrzeuglack mit der Zeit verblassen lässt, wird die Beleuchtung des Museums künstlich und natürlich erzeugt; diffuses natürliches Licht gelangt über vier Eckfenster in jeden Ausstellungsbereich sowie über Fenster über dem Empfangsbereich. Darüber hinaus wurde ein Druckluftsystem eingebaut, um das Museum so staubfrei wie möglich zu halten.

Das Museum ist über einen Weg mit dem Lourensford-Marktgelände verbunden, wo in einer zweiten Projektphase weitere Autos in umgestalteten Schiffscontainern ausgestellt werden sollen.

Der landschaftlich gestaltete Außenbereich des Museums besteht aus einer geordneten Kombination aus Waschbetonpflaster, Kopfsteinpflaster, Kieswegen, Rasen, Topfpflanzen und Blumenbeeten.

Ein weiteres Mitglied im Verband der Betonhersteller, die Firma C.E.L. Paving Products, lieferte 500 m² seiner Brownstone-Pflastersteine aus grobem Waschbeton, die für die Pflasterung der Zufahrtsbereiche an den Stirnseiten des Gebäudes und einem Bereich neben dem Haupteingang des Museums verwendet wurden. C.E.L. lieferte außerdem Pflastersteine, die als Binderverbund der Pflasterung eingesetzt wurden.

Anton Heyn erläuterte, dass die Brownstone-Pflastersteine von C.E.L. für ihn eines der wichtigsten Landschaftsbauelemente seien, da es sich um ein attraktives und langlebiges rutschfestes Produkt handele, das die anderen Landschaftsbauelemente auf dem Gelände ergänze.

„Das Pflaster ist mit Naturstein eingelassen, was der landschaftsgestalterischen ‚Sprache‘ des Museums ein natürliches Erscheinungsbild verleiht. Wir hätten uns auch für eine Flächenbefestigung aus Ortbeton entscheiden können, aber angesichts der verschiedenen Angebote auf dem Gelände, für die von Zeit zu Zeit Instandsetzungsarbeiten oder Erweiterungen erforderlich sind, haben sich Pflastersteine als praktischere Lösung erwiesen; sie lassen sich leicht anheben und austauschen, ohne dabei die Pflasterfläche zu beschädigen oder zu ruinieren.“

Die Pflasterarbeiten wurden vom Generalunternehmer des Projekts, der Firma Build A Way Construction, ausgeführt. Dazu gehörte ein verdichteter Untergrund, 150 mm Gesteinskörnung G5 und 20 mm Sandbettung.