Innovationslabor Grüze

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Fachgruppe FVK ZHAW Bauingenieurwesen

Unterricht, Bildung und Forschung

Neubau

Direktauftrag

Die vorfabrizierte CPC-Bauweise (Carbon Prestressed Concrete) setzt neue Massstäbe im Hochbau, indem sie Nachhaltigkeit und technische Effizienz kombiniert. Der Einsatz einer Carbon-Bewehrung mit hoher Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit ermöglicht schlanke, leichte und dennoch hochstabile Tragkonstruktionen, die bis zu 75 % weniger Material benötigen als herkömmliche Betonbauweisen. Ein erstes Pilotprojekt – das «Innovationslabor» in Winterthur – zeigt das vielseitige Potenzial von CPC-Platten eindrucksvoll: von der Reduktion der CO₂-Bilanz, über den erstaunlichen, entwerferischen Gestaltungsspielraum bis hin zur Wiederverwendung des Baumaterials. Die zukunftsfähige Bauweise kann die Nachhaltigkeit der Baubranche deutlich verbessern und einen wesentlichen Beitrag zur Förderung der Kreislaufwirtschaft leisten.

Bildrechte: ZHAW

Überlegungen zum Projektantrag

Sinnvoller Einsatz von Beton

Beton bietet gute Druck- und Schubfestigkeit, ist witterungsbeständig und feuerfest. Carbon hat hohe Zugfestigkeit, ist chemisch beständig. Diese Kombination macht den Unterschied. In der Rippendecke ergänzen sich die beiden Materialien, indem sie optimal eingesetzt werden. Die Zugkräfte auf der Unterseite der Deckenkonstruktion (CPC-Platte, 40 mm) werden durch die Carbon-Bewehrung in der Zugplatte absorbiert, während der Beton die Druckkräfte in der Rippe (70 mm) auf wenigen mm² aufnehmen kann.

Materialspezifische Innovationen

CPC oder «Carbon Prestressed Concrete», wird als Halbfabrikat in grossen Platten (3.50 x 17.00 m) hergestellt, die im Werk zu Bauelementen gefügt, auf der Baustelle versetzt und mit Mörtel verbunden werden. Vorgespannte Carbonlitzen, übernehmen die Funktion von Bewehrungsstahl und verleihen dem Beton Zugfestigkeit, ohne zu korrodieren. Diese Technologie ermöglicht schlanke, leichte und hochstabile Tragkonstruktionen, die bis zu 75 % weniger Material benötigen als herkömmliche Betonbauweisen.

Interdisziplinäre Ansätze

Der Bau ist das Resultat einer Zusammenarbeit zwischen Stadt Winterthur, dem Departement A der ZHAW und dessen Spin-off CPC AG. Dank weiteren Partnern, der Holcim AG, die die Elemente produzierte und im Sinne der Kreislaufwirtschaft an die Bauherrschaft vermietet, um sie später wieder zu verwenden und der Landolt-Gruppe als Realisierungspartner konnte das Projekt Realität werden. Es zeigt sich, dass nachhaltiges Bauen möglich ist, wenn Synergien genutzt und neue Wege beschritten werden.

Ortsspezifische Gestaltung

Der einstöckige, offene Pavillon mit Aussichtsplattform ist auf einem brachliegenden städtischen Grundstück nahe des Bahnhofs Grüze entstanden. Er dient vorerst als Besucherzentrum für die Baustelle «Querung Grüze» (Leonie-Moser-Brücke) und längerfristig als vielseitiger Veranstaltungsort und Treffpunkt im Entwicklungsgebiet Grüze. Aus dem heutigen Gewerbegebiet wird in den nächsten Jahren ein städtisches Wohn- und Dienstleistungsquartier.

Gestalterisch-räumliche Konzeption

Das minimal gelagerte, reduzierte Beton-Dachtragwerk mit einer Ausdehnung von 130 m2 überdeckt einen offenen Veranstaltungsraum mit multifunktionaler Nutzung. Das Bauwerk ist als Rohbau konzipiert, der Konstruktion und tektonische Fügung der neuartigen Betonbauweise thematisiert und zeigt. Die Deckenuntersicht und die Haupttragwand zur Strasse sind geprägt durch die für die Konstruktion typischen, mäandrierenden Plattenverbindungen, die im Innenraum eine ornamentartige Erscheinung erzeugen.

Durchdachtes Tragwerk

Zugkräfte aus dem globalen Moment werden durch eine 40 mm starke, untenliegende CPC-Platte aufgenommen. Die an der ZHAW entwickelte und zum Patent angemeldete Zip-Verzahnung ermöglicht eine effiziente Kraftübertragung und das Addieren von Elementen zu einer Endlosdecke. Die Zugplatte wird ergänzt durch obenliegende Druckrippen aus 69 mm starken und 52 cm hohen CPC-Platten. Die verschmierte Betondicke der Decke, die Spannweiten bis über 9 m überspannen kann, beträgt nur 8 cm.

Umfassende Nachhaltigkeit

Der Nachhaltigkeit kommt beim Projekt zentrale Bedeutung zu. Der Pavillon trägt als Quartiertreffpunkt zur längerfristigen Identitätsbildung des neu entstehenden Ortes bei. Der Einsatz der zukunftsfähigen CPC-Bauweise reduziert den Betonverbrauch bei Erstellung um bis zu 75% - ohne Kompromisse bezüglich Stabilität oder Langlebigkeit. Nach dem Rückbau des Gebäudes werden die -lediglich gemieteten- Betonelemente vom Hersteller zurückgenommen, aufbereitet und an anderer Stelle erneut eingesetzt.